油套管上卸扣扭矩准确度的影响因素及改善措施

上卸扣扭矩是提高油套管螺纹连接性能的重要因素,为了更准确地检测上扣扭矩,提高上扣质量,分析了上卸扣过程中传感器精度、整机精度以及采集精度等对上卸扣扭矩的影响,并对2种规格的4组样管进行上扣对比试验。结果表明,通过改变校准方法及采样频率等可降低上扣扭矩的离散型及不准确度。最后建议在油套管上扣过程中,采用6个及以上钳牙上扣,均匀夹持接箍,并将背钳调制在水平位置进行上卸扣,可以提高上扣质量,保证油套管螺纹连接的强度。     

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文章针对目前普遍存在的API圆螺纹套管易于发生滑脱失效的现象，分析了这种套管在拉伸载荷作用下滑脱失效的特点，并通过弹塑性有限元方法研究了各牙螺纹的受力。在此基础上，系统地研究了上扣扭矩对这种套管连接强度的影响，并利用全尺寸试验验证了有限元计算结果的可靠性。研究结果表明，上扣扭矩对圆螺纹套管的连接强度有较大影响，在API推荐扭矩的基础上，适当增大上扣扭矩，将上扣扭矩从API最佳值提高到最佳值的1.5倍，可明显提高圆螺纹套管的连接强度。     

两起套管脱扣失效的典型案例分析

针对一起圆螺纹套管脱扣事故和一起偏梯形螺纹套管脱扣事故,采用理论与试验相结合的方法,对套管和接箍进行了宏观分析、尺寸检测和材质理化性能检验,对同批次套管试样进行了螺纹参数测量和实物试验,对试验结果进行了综合分析。结果表明,在套管质量满足标准要求的情况下上扣不到位或上扣扭矩过小容易导致套管脱扣失效的发生,同时文章建议采取控制上扣扭矩同时控制上扣位置的方法进行上扣,另外文章也说明螺纹接触处的显微组织比较分析法是分析套管是否上扣到位的一个重要手段。     

GL—1A套管上扣扭矩自动监控系统

针对现有下套管设备无法满足油田开发对下套管质量要求的现状,研究开发了GL—1A套管上扣扭矩自动监控系统,给出了硬件原理图的关键部分,重点介绍了软件的设计过程。该自动监控系统一年多的应用证明:(1)采用AT89C52单片机为核心实现套管上扣扭矩的自动监控方案切实可行,监控系统有更好的抗干扰与抗振性能,特别适合钻井工程的工作条件;(2)在液压动力站中增设电控溢流阀是保证监控系统控制精度的关键,可避免操作不当造成的上扣扭矩过大引发的套管断脱事故。3万余根套管的上扣质量全部合格,上扣扭矩略大于API标准规定的最佳值,有利于避免套管材质不均、螺纹加工不严等可能造成的松扣问题。     

辽河油田套管掉井泄漏事故分析

辽河油田使用国产Φ１３９．７ｍｍ长圆螺纹套管时，发生了套管掉井，泄漏事故。通过对套管螺纹参数的检测，材质的分析以及模拟现场事故等手段，发现该批套管内外螺纹配合的紧密距分布多处于正偏差值范围，内外螺纹的齿高也多为正偏差，内外螺纹的锥度无规则变化，正是由于这些因素致命下井套管旋扣时，在正常扭矩操作下多数套和管存在外露扣，油田为了消除余扣，采用加大扭矩操作，结果造成套管严重粘扣，进而发生套管掉井，泄汛事     

南翼山油田Ⅰ+Ⅱ层组套损原因分析

下套管及固井作业是油气井建立油气通道的临门一脚,套管抗拉强度最薄弱的地方是套管丝扣连接处。如果在下管过程中套管丝扣未清洗干净,或是清洗干净的套管丝扣没按套管的连接扭矩上扣时,套管的抗拉强度因连接质量问题而受影响,致使套管的抗拉强度大大降低。这样的套管串在固井碰压的那一瞬间可能不会发生脱扣事故,但在后期的注水、酸化压裂等作业过程中套管丝扣连接部位有可能断裂后错开;或套管在运输及装卸过程中可能使其变形,如果在现场对运至井场的套管不使用正规的通径规通径检查,变形的套管直接下入井内,致使井眼不通畅,为后期的作业带来困难。     

API圆螺纹接头连接强度的影响因素研究

API圆螺纹接头经常发生滑脱失效事故,严重影响了这种接头油套管的应用。为此,利用有限元法研究了API圆螺纹接头发生滑脱失效的过程与机理,同时分析了螺纹参数和上扣扭矩对接头连接强度的影响。通过对17个圆螺纹套管接头试样进行全尺寸试验,对有限元模拟结果进行了验证。试验和计算结果表明,圆螺纹油套管滑脱失效最先发生在啮合大端的第1、第2牙螺纹上,螺纹参数尤其是不匹配的锥度对接头滑脱失效影响很大,同时上扣扭矩也有显著影响。建议将上扣扭矩在API扭矩的基础上再提高(15~20)%,这样有利于接头连接强度的提高。     

特殊螺纹油管与套管的上扣扭矩构成与密封性能研究

通过大量上卸扣试验与气密封试验,研究了影响特殊螺纹上扣扭矩构成及其各部分比例与总上扣扭矩比值的因素;研究了上扣扭矩构成对特殊螺纹密封完整性及结构完整性的影响。结果表明:螺纹螺距、锥度、中径、紧密距偏差以及螺纹粘着磨损等因素明显影响上扣扭矩构成及其各部分比例,而较低的台肩扭矩与总上扣扭矩比值将明显降低拉伸载荷下的螺纹密封完整性,以及腐蚀介质存在时的螺纹结构完整性。提出了上扣扭矩构成及其各部分比例与特殊螺纹油套管的制造质量及螺纹连接质量的相关性,提出用上扣扭矩构成及其各部分比例作为评判特殊螺纹完整性的快速有效方法,用上卸扣试验及复合载荷密封性试验的方法确定特殊螺纹的最佳上扣扭矩及其各部分的构成比例。     

J55钢套管螺纹漏水的原因及对策

针对J55钢套管出现螺纹连接处漏水现象,通过锰盐磷化和锌盐磷化接箍进行上卸扣试验分析,认为螺纹粘扣是造成螺纹连接处漏水的主要原因。从上扣扭矩、接箍磷化、螺纹脂、螺纹参数及螺纹表面质量几方面对影响粘扣的因素进行了详细分析,提出了合理的上扣扭矩量、优化的螺纹参数、优良的磷化工艺以及选择优质的螺纹脂,可从根本上解决套管接箍端螺纹漏水问题。     

页岩气井用生产套管螺纹连接选用分析及评价

针对页岩气开发具有的水力压裂压力高、生产采气压力低且产量迅速递减等特点,开展了生产套管螺纹连接优选研究以降低管柱成本。通过对井下生产套管工况分析,制定螺纹连接适用性评价程序,采用模拟旋转下套管抗扭矩粘扣试验、压裂密封完整性评价试验及生产采气密封完整性评价试验,对拟采用的台肩对顶密封经济型螺纹进行试验验证评价;采用有限元分析螺纹在不同载荷工况下的密封性,提出螺纹使用上扣扭矩控制措施;采用经济型密封螺纹进行了页岩气井的现场应用。研究和应用表明,建立的页岩气生产套管螺纹连接优选试验评价程序和方法合理,台肩对顶密封经济型螺纹可满足页岩气生产套管开发需求,并可有效降低管柱成本。     

钻杆套管两用动力钳的研制及应用

为了提高原钻杆动力钳的使用效率,在其上增加套管钳功能,实现一钳两用的目的,研制了钻杆套管两用动力钳。该动力钳是在原钻杆动力钳的基础上增加套管动力钳功能。设计了上、下钳间隙调节气缸,使其性能参数能满足钻井及下套管施工需求。在两用动力钳上安装的扭矩控制记录仪,可测量、显示、记录和控制钻杆上扣时扭矩,以保证钻杆、套管上扣时的最佳拧接扭矩。在大庆油田的推广应用中,该动力钳均收到较好的应用效果。由于受结构尺寸的限制,该两用动力钳不适用于大于φ203.2mm的套管。     

一种新型的扭矩扳手

抽油杆脱扣后,抽油泵无法工作。现场上抽油杆脱扣的现象较普遍,如1983年5月至8月,施工30口井,有17口井的抽油杆脱扣,占57％。抽油杆脱扣的原因很多,其中主要是上扣时没有达到所要求的上扣扭矩。上扣扭矩,是指上满扣以后,再用一定的扭矩扭紧,使接头产生自身联接载荷。上扣扭矩和预紧力之间的函数关系很复杂。通过理论计算和实际验证,其关系如附     

API油套管粘扣原因分析及预防

对塔里木油田API油、套管粘扣问题进行了全面调查研究,对部分油、套管抽样进行了上、卸扣试验,并在几口井进行了油、套管下井试验。认为API油、套管粘扣原因既与产品质量有关,也与使用操作不当有关。油、套管螺纹加工质量不高,更容易发生粘扣。为保证油、套管的质量,制定了塔里木油田油、套管抽样上、卸扣试验补充技术条件。使用操作不当导致油、套管粘扣的因素主要包括碰伤、偏斜对扣、引扣不到位、上扣速度快、上扣扭矩不当等。为解决油田使用操作不当导致的粘扣问题,研制了预防油、套管粘扣的新型引扣钳专利产品,并制定了塔里木油田油、套管使用和维护操作规程。经过在几口井推广应用以上预防措施,有效地防止了由于操作不当导致的油、套管粘扣。     

低效气田套管经济可靠性选择

低效气田开发中套管的经济可靠性选择是降低开发成本的有效措施之一。通过API长圆螺纹套管的适用性评价试验明确了影响螺纹密封性能的主要因素;结合低效气田苏里格的实际工况和主流井身结构,依据套管历史实物试验数据统计结果,采用可靠性分析方法确定了套管柱设计的安全系数,校核了载荷变异性对套管柱可靠性的影响,成功设计了2套管柱方案:?139.7mm×7.72/9.17 mm N80/J55 LC+CATTS101特殊螺纹脂复合套管柱和?139.7 mm×9.17 mm N80 LC+CATTS101特殊螺纹脂套管柱;套管螺纹参数按紧密距、螺距控制,接箍不圆度控制在0.7%以下,用最佳~最大扭矩上扣,过盈圈数不少于1.70圈;采用CATTS101螺纹脂上扣,涂抹均匀、适量;依据影响套管适用性的各种因素制定了套管订货补充技术条件和现场操作规范。在油田现场推广应用160多口井,运行良好,取得显著的经济效益。     

套管钻井专用设备和仪器的配套

在分析大庆油田补心通径小、套管钳只有主钳不能卸扣、扭矩仪测量不精确、测斜仪不能在套管内测量等不适应套管钻井技术的基础上,配套了380 mm转盘方瓦和补心、主背同机套管钳、应变片式转盘扭矩仪以及多级自浮式测斜仪.现场试验表明,所配套的设备和仪器能够满足套管钻井使用要求.     

扭矩环在国内海上油田的首次应用

Φ177. 8 mm尾管作业风险高,早已是钻井行业公认的难题,直到近几年旋转下尾管技术逐渐趋于成熟,才使尾管下入的成功率得到较大提高。而普通套管扣抗扭强度难以满足旋转下尾管作业要求,若使用高扭矩套管则费用昂贵,大幅度增加作业成本。介绍了扭矩环的结构特点、工作原理及使用优势,并在实验室验证了扭矩环多项参数的合理性。为节省成本,首次在国内海上油田引入了扭矩环,且在垦利某油田三口大位移井作业中得到了成功应用。扭矩环不仅解决了常规套管扣无法满足旋转下尾管技术的问题,而且节省近60%的套管成本,为现场安全、高效完成作业提供了有力保障,也为渤海油田的降本增效开发做出了贡献,具有良好的应用前景,值得进一步推广应用。     

J值在API圆螺纹连接中含义初探

通过对API73.0×5.51mmEUN80圆螺纹油管接头螺纹参数进行检测,分析了API螺纹中J值与螺纹各项参数及上扣扭矩的关系。认为在最佳上扣扭矩条件下,J值大小随螺纹参数变化而改变,用控制J值来控制螺纹的上紧程度是不能保证螺纹连接处于最佳状态的。用户以J值判定油、套管螺纹连接松紧程度是否合格是不科学的。     

液压油管钳的上扣扭矩状态及控制

液压油管钳的上扣扭矩受供油压力和现场操作方式等因素的影响。经过理论分析和实验研究，发现在液流稳定工作状态时，上扣扭矩与供油压力、油门开度和上扣速度成线性关系。而在不稳定工作状态则与冲击上扣的速度和次数有关。冲击速度快可以有效提高上扣扭矩，而且前4次冲击中，每次都能将上扣扭矩提高一步。据此提出了控制上扣扭矩的操作建议。     

某井177.8 mm套管固井事故原因分析

对某井177.8 mm套管固井事故进行了详细调查研究,对固井质量测井结果进行了分析,认为固井事故是由于套管失效所致.通过对录井资料和悬重变化记录结果分析研究,认为套管是在下入井内之后,在洗井和注水泥期间失效的.依据井下打捞出的金属残片化学成分分析结果,认为鱼顶为套管.通过对偏梯形螺纹接头套管连接性能和套管在固井过程中所受载荷进行分析,认为套管失效形式为脱扣.脱扣原因是套管接头工厂上扣端上扣扭矩不足,该接头为套管柱薄弱环节,在固井过程中受到震动等载荷首先松动,最后才发生脱扣.     

(φ)89mmAPI外加厚油管接头上扣扭矩实验研究

API圆螺纹外加厚油管在油田现场有广泛应用,而其上扣扭矩是决定螺纹接头性能和使用寿命的核心因素.文章针对(φ)89mm P110钢级API圆螺纹外加厚油管,实验研究在使用75％、100％和125％ API 5C1推荐扭矩值上扣时油管接头的拉伸性能和抗内压性能.实验结果显示,采用上述不同扭矩上扣,最终油管拉伸性能和抗内压性能未受影响.建议油田现场对API外加厚油管采用低于API5C1推荐值的扭矩上扣,延长接头使用寿命.