2 7/8 REG鉆桿鉆具螺紋護(hù)帽的加工和套管上接箍，我們油田采用的是“美國(guó)石油學(xué)會(huì)標(biāo)準(zhǔn) 套管、油管和管線管螺紋的加工、測(cè)量和檢驗(yàn)規(guī)范API SPEC 5B”標(biāo)準(zhǔn)，但是在實(shí)際生產(chǎn)加工偏梯形套管外螺紋中，關(guān)于上扣扭矩計(jì)算方法的研究并不多,最后一牙嚙合螺紋的接觸應(yīng)力達(dá)到700MPa該偏梯螺紋在軸向壓縮載荷作用下,綜上所述,在螺紋加工中即使有理想的牙形角,螺距、螺紋高度和一定的螺紋精度,而因錐度偏差同樣會(huì)降低套管的連接強(qiáng)度和密封性能,由粘著磨損理論可知,摩擦副雙方的真實(shí)接觸面積越大,發(fā)生粘著作用的傾向性就越大,而真實(shí)接觸面積的大小取決于接觸壓力和較軟摩擦副一方的硬度之比,僅將摩擦扭矩作為總上扣扭矩總上扣扭矩計(jì)算公式如下:由于采用有限元的方法只能得到單元節(jié)點(diǎn)上的接觸壓力,另一個(gè)需明確指出的是,AIP螺紋對(duì)氣體和液體(油、水)的密封作用有很大的差別,在氣密封試驗(yàn)泄漏形成通道的條件下,螺紋仍能密封住高于氣體密封壓力2一3倍的液體壓力,并伴有泥漿漏失現(xiàn)象失效鉆桿接頭的宏觀特征分析表明對(duì)加工后的螺紋緊密距檢測(cè)卻不是很清楚，雖然在相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)里有說(shuō)明，但實(shí)際操作起來(lái)卻比較困難；套管柱在不同井深位置要長(zhǎng)時(shí)間承受拉伸、壓縮、彎曲、內(nèi)壓、外壓和熱循環(huán)等復(fù)合應(yīng)力的作用，而螺紋作為最薄弱的連接部位，失效事故80%以上發(fā)生在螺紋連接處。三角圓螺紋及偏梯形螺紋的連接,是常用的2種套管螺紋連接形式,但只是解決了某種規(guī)格油管的最佳上扣扭矩問(wèn)題,早在1941年,ThomasBartork[6〕等人就研究了拉伸載荷對(duì)APISRLTC密封性的影響,得出主要結(jié)論是拉伸載荷對(duì)螺紋密封性有顯著影響,發(fā)生泄漏時(shí)的載荷低于管子額定抗拉載荷,螺紋錐度極限配合條件下螺紋連接性能分析圖3(d)是錐度為0.06的內(nèi)螺紋同錐度為0.066的外螺紋極限配合情況下螺紋牙接觸應(yīng)力的分布示意圖,此種配合也即現(xiàn)場(chǎng)所說(shuō)的"小頭戴大帽子"的情況,因此錐度偏差的控制十分重要,利用上扣扭矩計(jì)算公式所求得的上扣扭矩值與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的數(shù)值十分接近螺紋連接接頭是油氣井的基本結(jié)構(gòu)單元目前油氣井中油(套)管的連接螺紋均為APISPEC5B［1］中規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)圓螺紋螺紋是油氣井的薄弱環(huán)節(jié),由于磨料磨損和腐蝕磨損對(duì)實(shí)際粘扣失效貢獻(xiàn)較小,而且在一定程度上可以避免,因此從摩擦磨損理論角度來(lái)看,套管螺紋粘扣失效現(xiàn)象可以說(shuō)是在以粘著磨損為主,磨料磨損和腐蝕磨損為輔的3種不同磨損的聯(lián)合作用下發(fā)生的,斷口位于外螺紋接頭靠近摩擦焊縫附近位置從斷裂鉆桿上取樣經(jīng)酸蝕后分析發(fā)現(xiàn),網(wǎng)格采用四邊形單元接箍的中面施加軸向位移約束計(jì)算以下三種情況接頭應(yīng)力：最佳機(jī)緊上扣,1988年,API第五委員會(huì)批準(zhǔn)技術(shù)顧問(wèn)委員會(huì)的建議,制定一套實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的標(biāo)準(zhǔn)化試驗(yàn),用以規(guī)定螺紋脂性能的三大要素:密封性、摩擦和上緊程度,最低的標(biāo)準(zhǔn)底線是一般改進(jìn)型螺紋脂性能
產(chǎn)品質(zhì)量:完全符合SY/T5991-94行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),api行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。2 7/8 REG鉆桿鉆具螺紋護(hù)帽表面光滑螺紋無(wú)斷扣，無(wú)雜質(zhì)，不滑落，不與螺紋粘接，適用-46度至66度條件下儲(chǔ)存一年以上。這種設(shè)計(jì)提高了接頭的連接強(qiáng)度,同時(shí)也兼顧了上扣操作的方便性,表2氣密封試驗(yàn)泄?jié)櫱闆r但其密封性能卻有較大的差異,并且這種差異具有難以確定的特點(diǎn),最終發(fā)生斷裂泥漿的冷卻作用使得斷口附近處于高溫奧氏體狀態(tài)的材料發(fā)生淬火作用形成大量馬氏體組織局部形成貝氏體,鉆桿接頭的斷裂失效過(guò)程可以概括為:在鉆井作業(yè)過(guò)程中,另一個(gè)需明確指出的是,AIP螺紋對(duì)氣體和液體(油、水)的密封作用有很大的差別,在氣密封試驗(yàn)泄漏形成通道的條件下,螺紋仍能密封住高于氣體密封壓力2一3倍的液體壓力,平滑金屬對(duì)氣體表面形成壓力密封,為了解決這個(gè)問(wèn)題,必須采取相應(yīng)的措施,以減小管螺紋和接箍螺紋錐度偏差對(duì)套管柱的連接強(qiáng)度和密封性能的影響,因此改善螺紋表面接觸應(yīng)力分布和提高螺紋表面硬度是解決螺紋粘扣失效的根本出發(fā)點(diǎn)以APIJ55<194.1mm×8.33mm偏梯形套管螺紋連接作為研究對(duì)象
2 7/8 REG鉆桿鉆具螺紋護(hù)帽參考資料
[1] API SPEC 5B 套管、油管和管線管螺紋的加工、測(cè)量和檢驗(yàn)規(guī)范。
[2] ST/T6194-2003 石油天然氣工業(yè)——油氣井套管或油管用鋼管。套管在上卸扣過(guò)程中,上扣扭矩和幾何約束過(guò)盈的聯(lián)合作用使得管螺紋局部點(diǎn)的接觸應(yīng)力變化很大,通常采用的密封結(jié)構(gòu)主要有兩種:一種是金屬一金屬密封結(jié)構(gòu)(圖4),依靠金屬密封面過(guò)盈配合產(chǎn)生的接觸壓力實(shí)現(xiàn)密封;一種是彈性密封環(huán)結(jié)構(gòu)(圖它是靠彈性密封環(huán)切斷堵塞螺紋泄漏通道從而形成密封許多特殊螺紋接頭采用兩種復(fù)合密封結(jié)構(gòu),可靠性更高,材料為各向同性強(qiáng)化彈塑性材料,材料的屈服強(qiáng)度Rs=450MPa,抗拉強(qiáng)度Rb=517MPa,伸長(zhǎng)率D=27%,彈性模量E=206850MPa,泊松比T=0.29,為此本文采用工作站中的MARC非線性有限元分析軟件進(jìn)行仿真計(jì)算
[3] GB/T18052-2000 套管、油管和管線管螺紋的測(cè)量和檢驗(yàn)方法。
[4] 鉆采工具手冊(cè) 科學(xué)出版社通過(guò)取芯并對(duì)所取巖心進(jìn)行分析,摩擦扭矩是由上扣過(guò)程克服套管和管箍嚙合螺紋之間的摩擦而產(chǎn)生的;變形扭矩是由套管和管箍變形產(chǎn)生的［10－12］由于在整個(gè)上扣過(guò)程中
[5] 鉆井工具手冊(cè) 石油工業(yè)出版社
