油套管特殊螺纹接头连接技术的研究现状及展望

特殊螺纹油、套管是一种具有较高技术附加值的钢管产品,其制造技术近年来成为我国钢铁企业研究的重点.介绍了特殊螺纹油、套管的发展历史,归纳了目前占市场主导地位的特殊螺纹油、套管生产厂家及生产的主要扣型.对国际上研究、开发特殊螺纹接头的方法进行了分析总结,并介绍了主要研究成果.在此基础上,指出了我国特殊螺纹接头研究、开发过程中所存在的主要问题,并结合自主开发特殊螺纹的经验,提出了几点改进建议.     

浅析特殊螺纹接头油套管检测与质量控制

介绍了特殊螺纹油套管的发展和现状,对常见的特殊螺纹接头结构进行了分析,指出起连接作用的螺纹的参数、起密封作用的金属面的外观及尺寸和起抗过扭作用的台肩的深度和角度是特殊螺纹接头检测的主要质量控制要点.根据特殊螺纹油套管的生产工序,提出了特殊螺纹油套管制造质量控制的重点.     

塔里木油田特殊螺纹接头油套管评价试验及应用研究

塔里木油田井况复杂,高温、高压、超深气井占很大比例,对油、套管使用性能有特殊要求,API螺纹接头油、套管难以满足使用条件,必须使用密封性能好、连接强度高的特殊螺纹接头油、套管。依据APIRP5C5-2003(ISO13679-2002)油、套管实物试验标准,油田应当依据自己的实际工况条件选择特殊螺纹接头油、套管应用等级,并提出补充试验条件;工厂应当依据油田要求的接头应用等级推荐自己的特殊螺纹接头油、套管;实验室应当依据用户和工厂商定的接头应用等级和附加试验要求对油、套管接头进行试验。油田应当依据评价试验结果和实际使用效果选择特殊螺纹接头油、套管品种,并制定严格的特殊螺纹接头油、套管订货和验收技术标准。     

非API螺纹特点及检测相关性探讨

分析了油套管特殊螺纹的密封结构、扭矩台肩和螺纹形状,探讨了特殊螺纹检测方法的特殊性,以及影响特殊螺纹油套管质量的关键因素,以期建立石油天然气行业特殊螺纹接头的检测方法及验收标准。     

书讯

《石油专用管》译文集(油套管特殊螺纹接头部分) 油套管特殊螺纹接头目前在国外一些超深井、热采井、定向井和腐蚀严重井已获得较广泛的应用。特殊螺纹接头具有密封性好、连接强度高、耐腐蚀等特性。为了帮助有关人员了解国外特殊螺纹接头研究和应用现状,石油管材研究中心进行了大量调研,并在美日等国的数十篇论文中选译了有关特殊螺纹接头的开发、设计、评价、密封判据、应用等文章,汇编成《石油专用管》油套管特殊螺纹接头专集。另外还收编了API圆螺纹接头性能、螺纹脂等文章和1990年世界油管表。     

特殊螺纹接头油套管验收关键项目及影响因素

通过对特殊螺纹接头油、套管评价试样尺寸测量结果及试验结果进行对比分析,认为特殊螺纹接头油、套管验收的关键项目有接头密封面尺寸精度、螺纹紧密距、表面处理方式及质量等。各种表面处理层引起的接头密封直径和螺纹紧密距变化量不同,表面处理层对螺纹紧密距的影响还与螺纹本身的结构有关,表面处理方式对油、套管接头性能影响很大。     

油套管特殊螺纹接头的技术现状及结构形式

随着油气井钻探环境的日益苛刻,API螺纹接头在连接强度和密封性能方面已不能满足某些油气井的使用要求,因此特殊螺纹接头的应用范围不断扩大。为此,介绍了油套管特殊螺纹接头主要生产厂家和其生产的几种典型的特殊螺纹接头以及特殊螺纹接头的结构形式,可为特殊螺纹接头的设计和制造提供参考。我国应尽快开发出结构完整和密封完整的特殊螺纹接头,以满足受拉伸、压缩、弯曲、内压和外压复合载荷以及高扭矩、高腐蚀和高温工况条件下的需要。     

新疆玛湖地区致密油水平井套管螺纹扣型优选

为了解决新疆玛湖地区致密油水平井下套管作业过程中的套管螺纹接头断裂失效问题，采用有限元数值模拟方法和全尺寸套管实物试验方法，对比分析了下套管作业上提–下放过程中API-LC长圆扣型和TP-G2特殊扣型套管螺纹接头的连接强度和疲劳寿命。数值模拟和试验结果表明，在相同上提拉力或下放压力作用下，TP-G2特殊扣型套管螺纹接头的应力水平明显低于API-LC长圆扣型套管螺纹接头；在相同拉伸–压缩循环交变载荷作用下，TP-G2特殊扣型套管螺纹接头的疲劳寿命约为API-LC长圆扣型套管螺纹接头的6.9倍。研究表明，新疆玛湖地区致密油水平井下套管作业时采用TP-G2特殊扣型套管螺纹接头代替API-LC长圆扣型套管螺纹接头，能够更好地满足现场下套管作业技术需求，提高作业效率。      

书讯

油套管特殊螺纹接头目前在国外一些超深井、热采井、定向井和腐蚀严重井已获得较广泛的应用。特殊螺纹接头具有密封性好、连接强度高、耐腐蚀等特性。为了帮助有关人员了解国外特殊螺纹接头研究和应用现状,石油管     

特殊螺纹油套管设计及国内产品现状

分析了特殊螺纹油套管与API标准产品的不同之处,指出应通过优化和改进螺纹、密封以及扭矩台肩3个部分的相关参数,以保证管柱结构完整性和密封完整性。介绍了国内发展比较成熟的特殊螺纹油套管及其相关技术特点。针对目前国内研究和生产现状,提出了特殊螺纹油套管的发展建议。     

特殊螺纹接头密封可靠性数值分析

在实际加工中,金属对金属密封结构的特殊螺纹接头的参数是变化的,金属密封面上接触压力也是变化的。利用有限元概率分析功能建立了研究密封面上接触压力分布的方法,分析了特殊接头在锥度、密封直径、载荷等多个参数在随机变化条件下的密封面接触压力的分布规律,计算了密封可靠性。结果表明,不合适的螺纹参数匹配将导致密封面在拉伸载荷作用下失去密封能力。使用该特殊螺纹接头可靠性分析方法有助于优化螺纹密封结构与参数加工公差设计,进行管柱的可靠性设计与剩余寿命评估,提高接头的密封可靠性。     

我国油套管特殊螺纹接头的发展现状

近年来我国各钢管加工企业非常重视特殊螺纹接头油套管的开发,通过引进国外专利或者自主开发,设计出了一些特殊螺纹接头,但与国外产品相比,国内特殊螺纹接头的性能和品种规格还存在不小差距。介绍了特殊螺纹接头的结构特点,分析了我国特殊螺纹接头的研究开发现状,指出了存在的一些问题,可为我国开发特殊螺纹接头油套管提供参考。     

隔热管气密封性能的评价与泄漏原因分析

通过全尺寸试验,研究了我国稠油热采油田注蒸汽用隔热管的气密封性能,这种隔热管在模拟热采井工况条件下气密封性能很差,存在着严重的泄漏现象。指出偏梯形螺纹连接本身存在较大的泄漏通道,是造成泄漏的内在原因;工厂为弥补这一缺陷而设计的密封圈质量较差、密封槽设计不合理,以及所使用的螺纹脂不耐３５０℃高温,是造成隔热管泄漏的外在原因。针对上述泄漏原因,提出选用特殊螺纹套管作为隔热管的外管,研制新型耐３５０℃高温螺纹脂,改进密封槽的设计及选用质量好的密封圈等三项相应的改进措施。     

复杂工况油套管柱失效控制与完整性技术研究进展及展望

随着对深层碳酸盐岩、新区、页岩等油气勘探开发力度的加大,油气田的地层条件和介质环境变得更为苛刻复杂,油套管柱变形、泄漏、腐蚀、挤毁、破裂等失效事故时有发生;加上特殊结构井和特殊工艺井、特殊增产改造措施等对油套管柱提出的新要求,油套管柱面临着一系列新的挑战和难题需要破解。为此,围绕我国石油天然气工业增储上产的迫切需求和深井超深井、特殊结构和特殊工艺井、强酸/大排量高压力反复酸化压裂增产改造等复杂工况油套管柱失效频发的技术难题,历经十余年攻关,取得了一系列试验研究进展与重要技术成果,主要包括:①形成了基于气井全生命周期的油套管腐蚀选材评价、腐蚀控制和油套管柱完整性技术;②形成了油套管柱螺纹连接结构和密封可靠性设计评价及配套技术;③研发并形成了低渗透致密气井经济高效开发"API长圆螺纹套管+CATTS101高级螺纹密封脂"套管柱技术;④建立了高温高压等复杂工况油套管柱结构和密封完整性试验平台和评价技术。进而根据当前国家大力提升油气勘探开发力度的新要求和面临的新问题,提出了继续深入开展深层、酸性环境、页岩气等复杂工况油套管柱失效控制与完整性研究攻关的若干建议。结论认为,上述技术成果有力地支撑了...     

长北气田优质油井管螺纹类型及其应用

为满足套管、油管和井下工具螺纹的密封性和强度要求,长北气田油井管采用非API螺纹接头,主要为VAM—TOP螺纹和FOX螺纹。介绍了特殊螺纹的类型和优点,分析了这2种特殊螺纹的特点和密封设计。这2种特殊螺纹在长北气田应用了20余口井,总体效果良好,但是最近应用的2口并油管出现了密封失效问题,根据扭矩图进行了密封失效分析,失效原因为螺纹上扣不符合规范导致密封失效。     

论油、套管螺纹泄漏抗力的确定和螺纹形式的选择

传统管柱设计中,只校核油、套管螺纹的连接强度,而忽视螺纹泄漏抗力的校核,使一些油、气井因泄漏而导致失效。文中结合API螺纹密封的特点和影响因素,论述了油、套管螺纹泄漏抗力的确定方法及螺纹形式的选择,以供管柱设计时参考。     

油套管特殊螺纹接头工厂端上扣对现场端接箍参数及性能的影响

针对油套管特殊螺纹接头工厂端上扣前后出现的现场端接箍参数发生变化这一现象,进行了全尺寸实物试验和有限元分析,并对现场端接箍参数发生显著变化的样管进行了气密封试验。有限元分析显示,工厂端上扣后,现场端接箍应力水平提高,并会发生一定的膨胀,表现为现场端接箍的密封面直径变化远大于螺纹直径变化,且距离现场端越近表现越明显,这与上扣试验测量数据相吻合。气密封试验结果显示,现场端接箍公差发生显著变化的样管仍然可以保证其在复合加载下的气密封性能;已经经过全尺寸实物评价试验的油套管特殊螺纹接头,在上卸扣试验中同样存在工厂端上扣对现场端密封参数造成影响,整个试验过程已经包含了一端上扣对另一端接箍密封参数带来的影响。研究表明,只要接箍在工厂端上扣前螺纹及密封参数公差在规定范围内,在油田现场应允许现场端接箍参数超出规定范围,此结论可为油田用户提供参考。     

新型气密封特殊螺纹接头抗旋转弯曲疲劳试验研究

套管接头在水平井下入过程中承受大量旋转-弯曲疲劳循环载荷,这种循环载荷会导致套管接头螺纹根部产生高应力,导致疲劳损伤和潜在的结构失效,从而对后续油井作业中的管柱接头密封和结构能力产生影响,因此需开展套管特殊螺纹抗旋转弯曲疲劳试验研究。基于API 5C5:2017及API TR 5SF标准,通过对某型特殊螺纹套管进行共振弯曲疲劳试验,评价该特殊螺纹接头在疲劳振动载荷下的密封性。结果显示,试验中加载频率越接近试样固有频率,振动越激烈,弯曲应力幅值越大;1#试样在内压60 MPa、弯曲度＞20°/30 m的加载条件下,累计加载循环次数54 192次后,试样完好,螺纹接头及管体未出现渗漏及破坏;2#试样在内压0.5 MPa、弯曲度＞20°/30 m的加载条件下,累计加载循环次数107 535次后,试样完好,螺纹接头及管体未出现渗漏及破坏。研究表明,该规格特殊螺纹接头在疲劳振动载荷下仍具有良好的密封性。该试验为共振弯曲疲劳试验方法和相应试验设备在特殊螺纹套管疲劳振动试验领域的深入应用提供了参考。     

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。