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。     

计算机仿真和全尺寸实物试验在特殊螺纹接头油套管研究开发中的应用

特殊螺纹接头油套管应用在深井、超深井、高压气井和热采井等油田采油工况.在研究开发中,产品结构和使用性能是两个重要的指标.本文介绍了应用计算机仿真和全尺寸实物试验进行特殊螺纹接头油套管研究开发的方法.在计算机仿真方面,通过模拟不同工况,对特殊螺纹接头的密封面进行了结构优化,减少了样品加工和试验的数量,降低了开发费用;在全尺寸实物试验方面,模拟油田的实际工作情况,掌握了产品的性能,提出了合理的上扣扭矩.两者的结合使开发出的产品在上扣、结构和密封等的完整性方面,完全满足油田用户要求.     

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。     

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。     

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。     

API圆螺纹油管接头连接性能的非线性有限元分析

ＡＰＩ圆螺纹油管在油田有着广泛的应用，在使用过程中，发现油管接头有粘扣甚至滑脱现象。为了探讨ＡＰＩ圆螺纹接头粘扣和滑脱的机理，改善螺纹接头的连接性能，对螺纹接头在机紧过盈，轴向拉伸载荷作用下进行计算机仿真的非线性有限元分析。分析结果表明，啮合螺纹接触应力过高造成螺纹粘扣；管体螺纹接头部分强度刚度较低限制了螺纹接头的连接强度。     

油套管螺纹接头的发展

接头是油套管产品的重要组成部分之一,也是石油、天然气开采中油套管柱中最薄弱的环节。接头的实体性能、使用性能和经济性是油套管主要指标。介绍了国内外油套管接头的发展:从最初API圆螺纹、长圆螺纹、偏梯形螺纹接头到各个厂家推出的具有各项突出性能的特殊螺纹接头,再回归到具有实用性的经济型油套管接头。介绍了具备密封完整性、结构完整性和重复上卸扣完整性的经济型气密封油套管接头的开发与进展。     

储气库气井用油套管气密封完整性探讨

介绍了储气库建设的意义和形式及国内外地下储气库的发展现状.就储气库气井用管材,从使用年限、生产过程、载荷变化和腐蚀介质等方面提出了服役的特点和要求,进而针对管材的螺纹接头,结合宝钢特殊扣油管,从密封形式的选择、生产制造的精度保证、必要的复合应力状态下性能评估和使用过程的密封完整性四个方面探讨了储气库气井用特殊螺纹接头的密封完整性这一系统工程.     

复杂井况条件下的管柱完整性研究及产品开发

研究了在复杂井况条件下(如三超气井)所存在的管柱完整性问题,从油套管材质、接头类型、管柱设计和施工工艺等方面阐述了管柱完整性的影响因素。通过对油套管在复杂井况下的应用研究,发现酸化液和完井液在建井初期对管柱的腐蚀与在生产过程中的腐蚀同等重要。而对于复杂井况下的螺纹接头,不仅需满足ISO13679 CALⅣ级的标准要求,还需对接头进行具体工况和工艺下的适用性试验验证。最后介绍了宝钢针对复杂工况井开发的油套管产品的持续改进和新产品开发等成果。     

气密封楔形燕尾锥螺纹接头设计及试验研究

燕尾螺纹因独特的结构,具有独特的性能特点。根据燕尾螺纹的不同种类,对其中一种适用于油井管连接的楔形燕尾锥螺纹结构、性能特点、加工和检验方法作了详细的说明,实际设计了一种具有高气密封性能的全啮合楔形燕尾锥螺纹接头,采用有限元分析方法对接头进行了分析。结果显示,接头螺纹应力分布均匀,为验证该接头的实际性能,参照最高等级的ISO 13679:2002 CAL IV油管试验标准,对接头进行上卸扣以及复合加载试验,试验过程中接头无任何黏扣与气密封泄漏,证明了该接头结构设计的合理性。