WSP特殊螺纹接头油井管的研制

介绍了WSP特殊螺纹接头的基本结构和设计思想,运用有限元方法,重点论述了密封设计和连接强度设计的方法和准则,并通过全尺寸试验进行了验证。计算和试验结果表明,该接头具有先进的螺纹形式、合理的扭矩台肩和金属/金属密封结构,有效地克服了API圆螺纹和偏梯形螺纹的不足,螺纹达到了与管体等强度,气密封能力达到了管体的内壁屈服压力。研究结果可以为开发更多适合油气田实际的特殊螺纹接头油井管提供参考。     

特殊螺纹油管接头现场端接箍胀大原因分析

针对某西部油田商检时发现的特殊螺纹油管接头现场端接箍胀大问题,进行调查研究、有限元分析、上扣验证试验和密封验证试验。结果表明:特殊螺纹油管接头工厂端上扣后,现场端接箍的螺纹中径胀大很小,但密封面直径胀大较大; 接头的壁厚越厚、上扣转矩越大、拐点转矩越低和台肩宽度越窄,密封面直径胀大就越明显。研究还发现接箍过大的胀大量会导致接头密封失效。为防止接箍胀大而影响密封性能,建议生产厂严格控制拐点转矩、适当延长转矩台肩宽度,并将这两项指标列入检验标准; 同时,建议油田制订验收标准时限定接箍密封面直径胀大量,并据此调整验收标准的公差范围。     

油管抗内压强度及爆破失效机理研究

利用水压试验机对油管进行爆破试验,检测在爆破过程中油管外壁的应变变化。运用弹塑性力学理论建立模拟油管爆破过程的有限元模型,得到油管外壁应变随内压变化的曲线,并与试验值对比,从而探索油管爆破的失效机理。结果表明,油管爆破过程中,壁厚较薄处首先产生较大的应变进而造成油管在此处爆裂。利用有限元法进一步分析发现,与管体椭圆度相比,壁厚不均度对油管抗内压强度影响较为显著。将有限元模拟与应变测试结合起来以提高有限元模拟的精度,对研究油管爆破失效机理、预测油管抗内压强度具有一定的参考价值。     

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.     

特殊螺纹油管接头重复上卸扣后的密封性能研究

ISO 13679规定特殊螺纹油管的气密封试验需要在9次上卸扣后进行,且特殊螺纹接头的上扣性能直接影响到其服役时的密封性能与连接强度。为探索有限元方法动态模拟多次上卸扣试验的可行性,建立了某锥面-锥面密封型特殊螺纹油管接头上卸扣的有限元模型,对该接头进行了9次上卸扣的全过程模拟,仿真分析了该接头的密封性能,并进行了实物试验验证。研究结果表明：特殊螺纹接头的气密封性能随着上卸扣次数的增加而降低,最终其密封指数降低为第1次上扣时的73%;密封面处的塑性应变是影响接头密封性能的重要原因;随着上扣次数的增加,特殊螺纹接头的密封接触长度呈现先减小后增大的趋势;在上卸扣过程中密封面过盈量的变化较为显著。通过与实物试验的对比,验证了该方法的可行性与准确性,为深入了解上卸扣试验对接头密封性能的影响提供了有效方法。     

无接箍式套管在深井超井钻井中的应用

无接箍式套管由于可增大固井间隙，螺纹结构联接效率高，多重密封结构且设计有扭矩台肩，在国外得到广泛应用，我国也有少量引进，选用这种套管时，首先应根据油井具体情况初选套管螺纹型式，再通过对比，确定最终方案，在套管下井前全尺寸评价试验，评价程序为API RP 5C5评价程序和DEA－27评价程序，我国使用无接箍式套管尚处于初级阶段，对产品的了解仅限于厂家提供的数据，下井前更应加强严格的评价，以杜绝或减少失效事故的发生。     

圆螺纹套管的滑脱机理研究

连接接头滑脱失效是圆螺纹套管损坏的主要形式。利用弹塑性有限元法,研究了圆螺纹套管接头发生滑脱失效的过程与机理,然后通过全尺寸试验,分析了这种接头在失效过程中的应变分布及变形情况,并验证了有限元结果。研究表明,圆螺纹套管滑脱失效最先发生在啮合大端的第1、2牙螺纹上,设法提高此处螺纹的承载能力,对提高圆螺纹套管的连接强度具有重要意义。     

API圆螺纹套管锥度公差和中径公差的控制

ＡＰＩ圆螺纹的锥度和中径是两个重要的参数。从理论分析知, 锥度公差和中径公差是相互影响和相互制约的, 目前ＡＰＩＳＴＤ５Ｂ标准中对二者的公差规定未能显示出这种相关性, 因此出现中径公差合格而锥度公差却可能不合格, 以及锥度公差合格而中径公差却超出范围的情况, 这对螺纹公差控制及套管的使用性能带来不良影响。建议将锥度公差和中径公差的控制有效地结合起来, 即变为仅控制中径公差; 也可先确定锥度公差, 然后反推出中径公差的大小, 与紧密距折算的中径公差相比, 精度明显提高。     

G105钢级钻杆外螺纹接头裂纹原因分析

某油田在定向钻井作业过程中有多根G105钢级钻杆外螺纹接头出现断裂和裂纹。对该井钻杆使用情况进行调查研究,并对1根螺纹牙底有裂纹的外螺纹接头进行失效分析。失效分析内容主要包括断口观察、钻杆接头材料化学成分分析、力学性能及金相组织分析,并通过有限元方法模拟分析API标准NC31接头受到复合载荷时的应力分布状态,比较NC31接头标准外径与增大外径时外螺纹接头螺纹牙受力情况。分析结果表明:接头螺纹牙底裂纹为疲劳裂纹,钻杆接头外螺纹大端第1~3牙为应力集中区域。由于在该定向井造斜点附近井眼全角变化率较大,存在较大的结构弯曲,使接头承受较大的交变复合载荷,最终在接头螺纹应力集中区萌生疲劳裂纹,导致失效。     

API螺纹紧密距测量和中径测量的比较

API螺纹的紧密距和中径是两个重要的参数,这两个参数的公差互相影响、互相制约,目前传统的方法是将紧密距作为主要控制指标,对中径则不进行直接测量。分析了中径、锥度、椭圆度与紧密距之间的关系,指出采用紧密距控制不能完全反映螺纹的真实状况,不利于对螺纹质量的控制,并通过试验验证了这一结论。简要分析了中径测量的可行性,建议油套管生产厂和油田用户以检测螺纹中径代替紧密距。