侧钻水平井油管接头抗弯强度与密封性能

针对侧钻短半径水平井油管柱的弯曲变形 ,设计了 4点弯曲加载试验 ,测试了 2种规格油管在不同内压和弯曲度组合条件下油管接箍的密封及其强度特性。试验结果表明 ,油管管体弯曲度 α在 4 (°) / m以内、2 5MPa的压力下 ,接箍均未发生泄漏。对于弯曲油管接头 ,首先发生管体材料的塑性屈服 ,然后才出现接头密封泄漏。因此 ,只要保持管体在最小屈服应力以内工作 ,在 2 5MPa内压条件下 ,可以保证接箍密封在短半径井眼内可靠有效。     

膨胀套管接头柱面密封结构密封性能分析

为了研究影响膨胀套管接头柱面密封结构密封性能的因素,采用有限元显示动力学分析方法,对构建的膨胀套管接头柱面密封结构的膨胀过程进行有限元仿真和分析,得到了无载荷工况、内压和金属密封面初始间隙对套管接头密封性能的影响规律。结果表明：在无载荷工况下,套管接头膨胀后金属密封面间接触力为零,不具备密封性能;在0～30 MPa范围内,施加的压力越大,膨胀后金属密封面间的接触力越大,密封性能越高;金属密封面初始间隙对套管接头的密封性能影响最大,当金属密封面初始间隙在0.1～0.4 mm范围内减小时,套管膨胀后密封面上的接触力逐渐增大,柱面密封结构的密封性能逐渐提高。分析结果可为膨胀套管接头密封性能优化设计提供参考。     

一种适用于钛合金油管气密封螺纹接头的开发

为了适应国内某“三高”(高温、高压、超高压高温)工况的油气区块的需求,开发了一种适用于钛合金油管的高性能油管特殊螺纹接头。螺纹接头采用负角度承载面和不同内外螺纹齿高参数的牙型、合理的锥面/锥面密封面角度和密封过盈量配合以及接箍内螺纹的负角度扭矩台肩的螺纹接头设计。有限元分析结果表明:该设计可保证螺纹接头具有良好的抗螺纹粘扣性能,以及在室温和高温复合载荷下具有优异的气密封能力。全尺寸实物评价试验表明:设计开发的特殊螺纹接头具有良好的抗螺纹粘扣性能、优异的室温和高温复合载荷条件下气密封性能、较高的抗弯曲能力以及较高的抗压缩能力。     

地下储气库特殊螺纹套管接头密封性分析

以目前国内枯竭油气藏型地下储气库使用的特殊螺纹套管接头为研究对象,利用弹塑性有限元方法,首次建立了地下储气库运行工况下特殊螺纹接头连接的有限元数值模型,分析了不同注采工况下套管接头连接的VonMises等效应力和接触压力分布特点,并对特殊螺纹接头密封面、台肩面及螺纹面的密封性能等进行了评价分析。研究结果表明,地下储气库注气工况下套管接头的泄漏概率要大于采气工况,目前使用的特殊螺纹接头连接基本可以满足储气库安全运行需要;而对于特殊螺纹接头本身,主密封面和台肩面局部出现塑性变形,且接触压力大,是易发生泄漏的部位。     

略论套管螺纹密封性能与螺纹公差带的关系

ＡＰＩ套管圆螺纹自身存在牙间间隙，并形成螺旋状空间间隙带。这种间隙带受到牙高公差带、牙型角公差带和锥度公差带的影响。理论上ＡＮＩ圆螺纹不具备密封性能，因此必须在内螺纹镀一定厚度的锡或锌层，并使用性能优异的密封脂作间隙充填剂来实现密封。为进一步提高抗泄漏能力，建议将ＡＰＩ圆螺纹牙型角公差减小一半。对于高压气井，建议油田用户将不涂密封脂条件下的接箍试泵压力定为最低屈服强度下抗内压力的８０％，作为商检的附加条款列入供货合同中。     

铝合金直连型套管接头密封性能分析

铝合金直连型套管接头具有压裂后钻磨效率高、下入性好等优点。当前国内外对铝合金材料套管接头研究较少,而压裂工况下对接头的密封性能又有较高的要求。针对上述问题,通过有限元模拟仿真与现场试验相结合的方法,分析铝合金直连接头的结构参数,接头过盈量以及载荷对密封性能的影响,从而得到最佳的接头螺纹过盈量和结构参数以及不同载荷对接头密封性能的影响。研究结果表明：密封面角度为16°,密封面长度为3.5 mm,扭矩台肩角度为逆向角-15°,密封面过盈量为0.4 mm,扭矩台肩面过盈量为0.06～0.08 mm时密封性能较好;在有轴向拉力作用时,密封性能会有明显下降,而轴向压力、内压和外压对密封性能影响可以不予考虑。所得结论可为铝合金直连型接头的设计和进一步改进提供指导。     

油套管特殊螺纹接头结构参数对性能的影响

油套管特殊螺纹接头由球面/柱面型主密封结构、反向式台肩结构和螺纹连接部分组成,球面主密封面曲率半径r、主密封面的过盈量δ和台肩的反向角度θ等结构参数对接头的强度和密封性能具有重要影响.基于因数轮换法的基本思想,运用有限元数值仿真方法分别研究了结构参数r、δ和θ对油套管特殊螺纹接头的强度和密封性能的影响,结果表明,r越大接头密封性能越差,θ越大接头密封性能越好,δ越大则接头密封性能越好,但接头应力集中程度则会加重.     

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。     

内衬复合钢管管端封焊到堆焊的改进

为了避免管端封焊引起的刺漏事故,通过采用不同基体及焊接材料、不同坡口形式、不同焊接方法进行焊接试验,并对焊后的管材及焊缝进行硬度测试。测试结果表明,采用不同基体及焊接材料、不同坡口形式、不同焊接方法焊后的硬度值存在很大差异。采用309L Mo材料封焊,无论选用何种坡口形式,均存在硬度超标问题;采用NiCrMo-3材料,无论选用封焊还是堆焊,母材、焊缝和热影响区的硬度都能达到标准要求;堆焊相对于封焊,能够减少焊接缺陷,避免应力集中,适用范围更广且有利于现场施工。建议内衬复合钢管端部处理方式为管端堆焊。     

大直径钢管承插式连接在输水管道中的应用

结合北美成熟使用近60年的承插式柔性接口和美国水行业协会（AWWA）标准对钢管承插式接口的要求,详细介绍了承插式接口连接的标准和规范、管端承口和插口的设计和加工制作方法,以及制造和安装时应注意的问题。指出:采用胶圈密封时,承插连接的钢管选用螺旋埋弧焊管;在非开挖工程中采用帕姆洛克（Permalok）承插式钢管连接,该承插式快速丝扣刚性连接钢管不需要现场焊接,钢管选用直缝焊管。     

异锥度气密特殊螺纹油管接头密封特性研究

基于虚位移原理,建立了异锥度气密特殊螺纹接头(简称接头)的连接控制方程,并建立三维有限元模型,分析其在不同的机紧转矩和井下复杂工况条件下的力学响应特性。结果表明：在常见的工况下,接头的最大应力均小于材料的屈服应力;对于接头的密封结构,其主密封面的密封性能优于次密封面的密封性能;随着机紧转矩的增加,接头密封结构的平均接触压力与机紧转矩呈线性关系;轴向拉力和弯矩对接头密封结构的主、次密封面有不同程度的影响,但当机紧转矩值大于一定值后,其影响力将缓慢减弱并最终趋于稳定。分析结果对于接头的现场应用具有参考意义。     

低压管道用新型快装管件的开发

普通低压焊管用连接管件通常采用英制管螺纹连接方式，安装拆换操作复杂，效率低。因受英制管螺纹标准制约，管件尺寸合理化受到限制。为了适应管道车接快速、可靠、适应性强的发展要求，开发设计出了新型快装管件，文章就钢球止拉免丝型快装管件和密封止拉免丝型快装管件的设计思想和结构尺寸作了详细叙述，指出了各自的设计特点和应用领域。     

钢质管道的非焊接连接方式

介绍了钢质管道的非焊连接方式。指出传统管道焊接连接时,内表面接头处防腐质量难以保证,有必要开发其他的管道连接方式。介绍了Zap-Lok~接头、Haelok接头、适应内衬HDPE管集成了电熔连接内衬层的机械压接接头。Zap-Lok~接头曾有保持管道内表面防腐层完好应用的大量业绩;电熔连接内衬层的机械压接接头,专门为内衬HDPE管的钢管设计,且通过了加拿大油气管道系统CSA Z662-11标准的验证试验。此两种连接方式能有效解决油田集输管道内腐蚀问题,具有广阔推广前景。     

5754-O铝合金无缝管开孔封焊性能的研究

为了保证不可更换服役管道的修补质量,针对5754-O铝合金无缝管管道提出了开孔封焊修补工艺,对全位置焊接条件下铝制筒体的氩弧焊接工艺进行了研究和焊接试验,并对焊接后的焊缝以及筒体进行了性能试验。封焊焊缝的渗透试验显示焊口均一次合格,整体容器的爆破试验显示了开孔封焊处爆破后的破坏特征,同时得出经过开孔封焊修补的5754-O铝合金无缝管压力容器的最大承载压力为3.4 MPa。试验结果表明,制定的开孔封焊工艺方案完全可以保证焊接质量。     

管端钢骨架大间隙径向外抱式强制密封

介绍了国内外钢管水压试验机管端常用的小间隙径向密封和端面密封的结构及工作原理,详细阐述了钢骨架大间隙径向外抱式强制密封结构、性能、工作原理及其与常规密封的比较。实际生产应用表明,钢骨架大间隙径向外抱式强制密封装置引管方便,胶圈使用寿命长,可大大提高生产效率。     

承插式柔性接口钢管在市政给排水领域的应用

结合我国承插式柔性接口钢管管道技术规程对钢管柔性承插口的要求,介绍了国内目前主流的几种承插式柔性接口形式和特点。承插式柔性接口的允许转角在产品标准、设计标准、施工控制中依次减小,接口具有较高的安全度。现场水利试验结果表明,长距离输水管道的水头损失以沿程水头损失为主,承插式柔性接口引起的局部水头损失可以忽略;钢管采用内环氧防腐的管壁光滑程度与塑料管相近。承插式柔性接口钢管技术可靠、先进,适合在市政给水和排水工程中推广应用。     

钢管水压试验机水路阀门密封面设计

阐述了钢管水压试验机水路阀门密封面密封原理,并分析了造成泄露的两个主要因素为密封副之间存在间隙和密封副两侧存在压差。指出阀门密封面应根据工艺条件、流体介质性质、工作温度、压力和阀门通径等技术参数进行设计,给出了密封面设计参数的计算方法,并通过计算得出了密封面宽度和密封力对密封面密封性能的影响,同时分析了使用水介质情况下,影响密封面密封性能的相关因素。     

2000t水压机管端密封结构改进

介绍了钢管水压试验机管端径向密封和端面密封的工作原理,分析了影响径向密封胶圈密封性能和使用寿命的因素.针对宝鸡石油钢管有限责任公司承揽印度"东气西送"工程用钢管的技术要求和钢管水压试验中出现的实际问题,提出将径向密封试验头改造为端面密封的结构,并设计出性能可靠、经济实用的端面密封结构,在生产实践中取得了良好效果.