宝钢经济型油套管接头产品开发及应用

油套管接头的性能是油套管管柱重要质量指标之一,其选用条件是根据油气田工况条件,采用API扣型和特殊螺纹扣型。对于低压低产气井,选用API扣型不能保证气密封性能,选用特殊螺纹扣型价格贵、成本高,因此,没有合适的扣型选用。宝钢根据油田低压低产气井工况条件,设计开发了经济型油套管产品,产品通过全尺寸实物性能试验,其上扣完整性、密封完整性、结构完整性达到了产品设计要求,并在油田完成了下井试验,产品满足了油田实际工况的要求,实现了实用性和经济性的统一。     

快速上扣螺纹接头的有限元分析及优化设计

快速上扣螺纹接头是一种适用于大口径套管的接箍螺纹连接方式,具有对扣容易、上扣效率高、不错扣的特点,特别适合于海上等恶劣环境作业.根据市场需求,宝钢开发出了自主知识产权的快速上扣螺纹接头.介绍了宝钢快速上扣螺纹接头的优化设计过程,利用有限元方法对齿形角、螺纹中径、锥度、连接强度等进行分析,确定了接头的优化结构.开发的快速上扣螺纹接头产品分别在宝钢实验室和西安管研院完成并通过了全尺寸实物性能试验,13.375 in规格已在油田完成下井试验,证明产品的上扣完整性、密封完整性、结构完整性满足油田使用要求.     

宝钢钻井用套管实物性能试验研究

针对套管在钻井过程中受到不同程度磨损的情况,模拟套管均匀磨损和偏磨工况,采用全尺寸实物试验方法,对宝钢Φ139.7×9.17 mm P110钻井用套管进行了拉伸失效和静水压试验研究。研究结果表明:宝钢钻井用套管,在上、卸扣试验中螺纹和密封面未发生黏着磨损,拉伸失效载荷大于API BUL 5C2规定接头连接强度最小值17.7%,失效内压值大于API BUL 5C2规定最小内屈服强度46.7%。对该产品进行了钻井试验,完成油层套管钻井井深1 160 m,满足了油田使用要求。     

北美特殊扣套管综述

介绍了北美生产和应用比较广泛的Ultra-DQX、USS CDC、Tenaris Wedge500、Tenaris Blue、SealLock Apex等几种套管特殊扣的螺纹形式、密封形式、扭矩台肩等结构特点,阐述了特殊扣的优缺点和适用特点。结合国内套管特殊扣的开发和使用情况,指出了国内套管特殊扣的使用和开发过程中需要解决的问题,对国内自主知识产权的油套管特殊扣产品的开发提出了建议。     

直连型油套管接头结构设计与分析

直联型油套管在石油深井、超深井钻井、特殊间隙固井、修井等作业中有重要应用,但整体连接性能较低。本文对直连型特殊扣油套管产品进行优化设计开发,通过有限元分析方法,选出最优设计方案,并根据API RP 5C5 2017版标准的试验方法,验证了接头上、卸扣能力和气密封能力。结构优化后的特殊扣采用勾型齿形和球对锥的密封结构,合理的结构使优化后的特殊扣接头具有优异的抗粘扣性能,较高连接强度和抗内压性能,能够适应日益复杂的井况。     

API长圆螺纹套管抗粘结性能的试验研究

通过对国内外大量石油套管螺纹参数的测量和全尺寸的模拟试验，以及对测量和试验数据的理论分析，找出了影响国产套管发生粘扣的原因，并在实际生产中实施验证。采取相应的措施改善了套管的抗粘结性能，同时套管的密封和抗滑脱性能并未下降。     

API圆螺纹套管接头上卸扣力学性能实验研究

为了深入了解上卸扣工况对套管接头力学性能的影响,给研究套管接头产生粘扣的力学因素提供实验依据,采用在套管接 头内外表面巾应变片的方法,利用全尺寸上卸扣试验机,对套管接头进行了重复上卸扣实验,测量了接头内外表面应变和上卸扣扭矩。通过实验结果分析,确定了影响接头粘扣的主要力学条件和部件,所确定部件与实际操作过程发生粘扣部件相吻合,采用增大接箍螺纹端部锥度,降低端部接触压力的方法,提高了套管的抗粘扣性能     

低压低渗透气井油套管接头密封性能有限元模拟仿真研究

低压低渗透气井在我国分布广泛,在已探明储量中,低渗、特低渗透油气藏量达70%。开发低压低渗透气井对油套管产品提出了特殊要求,油套管产品要在保证气密封性能条件下实现成本最经济。结合油田的管柱设计,通过有限元模拟仿真技术,研究了宝钢为低压低渗透井况开发的BG-PT/PC扣型在各种工况条件下的密封完整性。研究表明,宝钢BG-PT/PC扣型能够满足低压低渗透气井勘探开发对油套管产品安全性和经济性的要求。     

特殊螺纹接头上扣过程仿真分析

在试验和有限元分析的基础上,介绍了特殊螺纹接头上扣扭矩曲线与接头结构的关系,并完成了宝钢BGT2系列196.85×12.7 mm BG140V BGT2套管气密封特殊螺纹接头的上扣过程的模拟。参照ISO13679(2002)标准要求,针对不同的几何尺寸组合分别建立有限元模型,并分析其上扣过程扭矩曲线变化,探讨了不同尺寸参数对扭矩曲线形状的影响;同时利用有限元模型计算了该规格产品的屈服扭矩和上扣过程接触力变化。通过与实物试验的对比,验证了该分析结果的可靠性,从而为产品开发和使用提供指导。     

139.7mm×7.72mm CS-140ZT外加厚直连型套管的研发

介绍了攀成钢研发的一种超高强度直连型特殊螺纹接头套管,通过优化螺纹结构设计、采用"电炉LF+VD炼钢+连轧机组轧制+加厚机管端加厚+热处理+车丝机加工螺纹"工艺,开发出了满足国内某油田侧钻井要求的139.7×7.72mm CS-140ZT超高强度直连型特殊螺纹接头套管,阐述了工艺技术难点及相应措施。结果表明:开发的产品具有钢种纯净、几何尺寸精度高、高强度高韧性能匹配、螺纹接头连接强度高等特点,并已在国内某油田成功应用。     

大口径特殊套管接头TP-QR的开发

针对13.375in及以上的大口径API套管接头存在的上扣速度慢、接头应力高、上扣控制难等问题,研制了专用于大口径快速上扣的套管特殊接头TP-QR。该产品通过了ISO 13679 CAL II实物性能试验,其抗粘扣性能、密封完整性、结构完整性达到了产品设计要求,并在油田完成了下井使用。     

7-5/8in超高强度直连型石油套管的开发

根据超深复杂井身结构设计的需要,开发了7-5/8 in超高强度直连型石油套管。通过合理钢种设计及工艺控制,使得套管在超高强度下具有良好的韧性;良好的材料性能及螺纹密封面的设计,解决了直连型套管连接强度和密封性能的问题。试验结果表明,7-5/8 in超高强度直连型石油套管不仅具有超高的抗挤毁能力,还具有良好的连接强度及密封性能,适用于特殊井身结构的盐层段。     

油套管螺纹连接抗粘扣技术的研究现状及展望

螺纹粘扣作为油套管中最常见的失效形式，一直是国内外冶金和石油系统的研究重点。对油套管粘扣现象作了简单的解释，通过对国际上近20年来油套管螺纹连接抗粘扣技术研究情况的分析总结，归纳了各种关于管螺纹粘扣失效的机理研究、管螺纹参数优化及其检测研究、螺纹脂和螺纹镀层的研究、油套管特殊螺纹连接的研究、油套管上卸扣的操作规范的研究，介绍了其主要研究成果，指出存在的问题，并探讨了进一步开展研究的方向。     

API套管圆螺纹接头粘扣失效分析

粘扣是套管接头的失效形式之一，它发生在套管上扣操作过程中的螺纹处。套管一旦发生粘扣，直接影响到套管柱的密封性能和连接强度。通过对套管接头的上卸扣实验和接头螺 凶数值计算，对套管产生粘扣的原因进行了研究，并利用摩擦磨损机理，描述了粘扣的产生过程。     

BG-SG特殊螺纹接头结构参数对密封性能的影响

BG-SG特殊螺纹接头是一种针对国内页岩气井专门开发的特殊螺纹接头形式,主要由锥面/锥面主密封结构、直角扭矩台肩结构和双段式螺纹连接部分组成,具有高连接强度、高抗扭等优点,适用于大狗腿度下的复杂井况。基于控制变量法的思想,运用有限元数值仿真计算方法分别研究了密封面过盈量(δ)、密封面长度(l)和密封面锥度(ΔD/L)等三个结构参数对接头密封接触压力分布和密封性能的影响。分析结果表明,δ的增大对接头密封性能有正面影响,但过大的过盈量并不能持续增加有效接触长度,且需控制其值不致引起接头结构的塑性变形或黏结;增加l值,可一定程度上增加密封面的有效接触长度,但超过某个特定长度以后则会在密封面中部产生零接触应力区域;ΔD/L对密封面两侧接触点附近的影响有所不同。根据分析结果优化设计了各结构参数,所开发接头顺利通过实物性能试验,验证了有限元分析的有效性。     

Progress and future prospects of application technology for tubing and casing

The main failure modes of tubing and casing in current service conditions are represented in this study.The progress of the tubing and casing application technology and the problems that should be focused on during application are introduced,with special attention paid to the reliability of the pipe string design and the connection sealing properties.The necessary work that should be undertaken in future research is also summarized.     

一种负承载角特殊管接头的螺纹加工工艺

应用于恶劣油气井况的负承载角螺纹特殊管接头,具有很高的抗拉伸强度与复合加载强度,越来越多的特殊管接头厂商都采用这种负承载角螺纹连接形式。然而负承载角螺纹的加工比普通圆（LC）螺纹、偏梯形（BTC）螺纹加工更加复杂。介绍使用成型刀片加工负承载角螺纹的难点。以P110普碳钢加工为例,提出一种使用侧向进刀方式加工负承载角螺纹的工艺方法,适用于类似负承载角螺纹和非垂直进刀的加工。     

宝钢特殊螺纹接头油管拧接的研究

ＢＧＴ１是国内首次由宝钢开发成功的特殊螺纹接头,主要用于深井和气井,其拧接实物质量与密封性能密切相关。描述了ＢＧＴ１油管拧接扭矩变化的特征,同时探讨了ＢＧＴ１拧接的控制模式,以期实现拧接质量的自动判定。