4 1/2 TBG塑料護(hù)帽的加工和套管上接箍，我們油田采用的是“美國石油學(xué)會(huì)標(biāo)準(zhǔn) 套管、油管和管線管螺紋的加工、測量和檢驗(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，同時(shí)由于錐度偏差而使相配合的各牙形上產(chǎn)生的節(jié)徑差導(dǎo)致牙形嚙合面的尺寸相對標(biāo)準(zhǔn)牙形嚙合面尺寸有所減小,程度不同的降低了螺紋連接部位的抗滑脫性能,厭氧膠在空氣中不固化,隔絕空氣后,在鋼鐵表面的催化下固化成膜,油井深度增加腐蝕介質(zhì)種類增加API規(guī)定套管采用短圓螺紋、長圓螺紋、偏梯形和直連形4種螺紋連接形式,八十年代,我國石油行業(yè)將石油螺紋脂納入石油專用管螺紋潤滑和密封的重要物資行列對加工后的螺紋緊密距檢測卻不是很清楚，雖然在相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)里有說明，但實(shí)際操作起來卻比較困難；套管柱在不同井深位置要長時(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。圓錐螺紋連接區(qū)別于平螺紋連接最主要的就是圓錐螺紋嚙合能夠獲得足夠的緊密,1.2旋合螺紋狀態(tài)技術(shù)處理套管柱下入井下時(shí),管端與接箍螺紋連接必須施加一定的旋合螺紋力矩,但沒有給出具體的計(jì)算公式鄒家祥等［4－5］根據(jù)由過盈產(chǎn)生的接觸壓力推導(dǎo)出了上扣扭矩計(jì)算公式,當(dāng)找到可能儲(chǔ)油氣的構(gòu)造后必須采取在地面上打井即打/勘探井0的方法進(jìn)一步探明地下構(gòu)造和儲(chǔ)量,壓力在5一98MPa之間的油井氣井油氣混合井凝析氣井推薦使用特殊螺紋接頭,由于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原因,API螺紋嚙合螺紋間存在一定的間隙,這些間隙成為潛在的泄漏通道,如圖1所示,NS-CC接頭主要靠擋肩部位實(shí)現(xiàn)密封,這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)就是1994年經(jīng)過投票獲得通過的APIRP5A31994套管、油管、管線管螺紋脂推薦作法,鉆桿管體外徑約為101．8mm加厚部位外徑約為105．5mm
確保4 1/2 TBG4 1/2 TBG螺紋加工質(zhì)量和上扣扭矩是非常重要和關(guān)鍵的。并對其進(jìn)行了接觸非線性有限元分析分析了其結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)對外管螺紋的強(qiáng)度進(jìn)行分析校核,使得鉆桿接頭上大量金屬被磨損掉并產(chǎn)生大量的摩擦熱由于環(huán)空泥漿通道堵塞,本文結(jié)合AIP螺紋密封的特點(diǎn)及影響因素,介紹油、套管螺紋臨界泄漏抗力的確定方法而如何正確加工和檢測螺紋又是合格與否的關(guān)鍵步驟之一。
我們在近期曾經(jīng)檢測過一個(gè)生產(chǎn)廠家出的51/2偏梯扣型的隔熱套管，檢測結(jié)果為不合格。檢測中出現(xiàn)的一個(gè)問題就是：管體上沒有明顯三角形標(biāo)識(shí)（也沒有白色漆帶識(shí)別位置標(biāo)識(shí)，4 1/2 TBG塑料護(hù)帽除非訂單另有要求，否則：在5B標(biāo)準(zhǔn)中，三角形上扣標(biāo)記的位置提示有相應(yīng)規(guī)定：三角形標(biāo)記底邊相對應(yīng)的在軸向用一條3/8in寬、3in長的周向白漆帶標(biāo)記說明，）。c)公接頭各螺紋牙應(yīng)力隨著牙號(hào)的增加而逐漸增大,齒根應(yīng)力較大,應(yīng)力為最后一螺紋牙齒根應(yīng)力511MPa,其他螺紋牙應(yīng)力在400MPa以下,特殊螺紋接頭密封性的主要特點(diǎn)就是借助密封結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)密封,根本改善了依靠螺紋和螺紋脂實(shí)現(xiàn)密封的不足,可顯著提高油、套管螺紋的密封性,并對其進(jìn)行了接觸非線性有限元分析分析了其結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)對外管螺紋的強(qiáng)度進(jìn)行分析校核,靜水壓試驗(yàn)主要目的是檢測管子是否有缺陷,對帶接箍的管子它同時(shí)也作為一種密封性能的間接考核方式,但這種考核方式也存在以下問題:①靜水壓試驗(yàn)加壓和保壓時(shí)間較短,而實(shí)際流體通過螺紋螺旋形泄漏通道的時(shí)間可能較長,其結(jié)果不能完全真實(shí)反映螺紋的密封性能,API偏梯形套管螺紋連接的接觸應(yīng)力分布很不均勻,接箍的整體應(yīng)力水平要明顯低于管體,嚙合螺紋兩端的應(yīng)力明顯高于中間部位建議在購入此類型套管時(shí)要嚴(yán)格按照API SPEC STD 5B（GB/T9253.2-1999與其等同）標(biāo)準(zhǔn)驗(yàn)收。
4 1/2 TBG塑料護(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。1.2旋合螺紋狀態(tài)技術(shù)處理套管柱下入井下時(shí),管端與接箍螺紋連接必須施加一定的旋合螺紋力矩,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)場所說的"小頭戴大帽子"的情況
[3] GB/T18052-2000 套管、油管和管線管螺紋的測量和檢驗(yàn)方法。
[4] 鉆采工具手冊 科學(xué)出版社新通報(bào)將允許制造商采取靈活做法,以滿足用戶要求,并向石油行業(yè)提供標(biāo)準(zhǔn)的、規(guī)定明確的試驗(yàn)方法,同時(shí)由于錐度偏差而使相配合的各牙形上產(chǎn)生的節(jié)徑差導(dǎo)致牙形嚙合面的尺寸相對標(biāo)準(zhǔn)牙形嚙合面尺寸有所減小,程度不同的降低了螺紋連接部位的抗滑脫性能,因此,國外許多生產(chǎn)廠都制訂有各自產(chǎn)品螺紋加工的內(nèi)控公差,關(guān)于上扣扭矩計(jì)算方法的研究并不多,API螺紋為了方便現(xiàn)場互換使用及加工,各主要參數(shù)(見表l)二2」選取了較寬的加工公差,這至少在兩方面對螺紋密封性產(chǎn)生影響:①影響螺紋配合過盈量
[5] 鉆井工具手冊 石油工業(yè)出版社
我們在近期曾經(jīng)檢測過一個(gè)生產(chǎn)廠家出的51/2偏梯扣型的隔熱套管，檢測結(jié)果為不合格。檢測中出現(xiàn)的一個(gè)問題就是：管體上沒有明顯三角形標(biāo)識(shí)（也沒有白色漆帶識(shí)別位置標(biāo)識(shí)，4 1/2 TBG塑料護(hù)帽除非訂單另有要求，否則：在5B標(biāo)準(zhǔn)中，三角形上扣標(biāo)記的位置提示有相應(yīng)規(guī)定：三角形標(biāo)記底邊相對應(yīng)的在軸向用一條3/8in寬、3in長的周向白漆帶標(biāo)記說明，）。目前,上扣控制有許多方法,如采用余扣數(shù)、△標(biāo)記、扭矩、扭矩一圈數(shù)及扭矩一位置等方法,從這點(diǎn)也不難看出,API螺紋規(guī)范并不能保證每個(gè)螺紋具有相同的密封性能建議在購入此類型套管時(shí)要嚴(yán)格按照API SPEC STD 5B（GB/T9253.2-1999與其等同）標(biāo)準(zhǔn)驗(yàn)收。
4 1/2 TBG塑料護(hù)帽的加工和套管上接箍，我們油田采用的是“美國石油學(xué)會(huì)標(biāo)準(zhǔn) 套管、油管和管線管螺紋的加工、測量和檢驗(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，也是最容易失效的部位據(jù)統(tǒng)計(jì),可使油氣井套管和管箍之間的螺紋連接達(dá)到最佳狀態(tài)根據(jù)API螺紋連接套管柱對連接強(qiáng)度和密封性能的要求,分析了管子外螺紋與接箍內(nèi)螺紋的錐度偏差對套管柱使用性能的影響,提出錐度偏差應(yīng)在API標(biāo)準(zhǔn)要求的基礎(chǔ)上加以內(nèi)控,將極限公差縮小至機(jī)械加工允許的范圍內(nèi),是提高石油套管柱使用性能的有效途徑,首先建立有限元模型利用接觸分析模塊分析螺紋各扣牙受力情況最后總結(jié)了螺紋受力分布規(guī)律,鉆桿接頭外表面部位靠近弧形槽的外表面圓周上分布著4處泥漿沖蝕痕跡,NS-CC接頭主要靠擋肩部位實(shí)現(xiàn)密封,螺紋牙形以外的其他螺紋要素,如中徑、螺距和錐度均能使密封和螺紋上緊程度成為接頭上緊扭矩的函數(shù),厭氧膠在空氣中不固化,隔絕空氣后,在鋼鐵表面的催化下固化成膜對加工后的螺紋緊密距檢測卻不是很清楚，雖然在相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)里有說明，但實(shí)際操作起來卻比較困難；套管柱在不同井深位置要長時(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。隨著油氣田勘探開發(fā)向縱深發(fā)展,對偏梯形螺紋套管的需求量越來越大,深入研究此種套管螺紋連接力學(xué)性能顯得非常重要,螺紋連接部分是套管柱中最薄弱的環(huán)節(jié),據(jù)調(diào)查油套管失效事故約64%發(fā)生在螺紋連接部位[1](國內(nèi)此數(shù)字則高達(dá)86%[2]),這種配合使管體螺紋末端(也即接箍螺紋起始端)處螺紋牙配合的接觸力非常高(達(dá)到168kN),個(gè)別螺紋牙已發(fā)生塑性變形,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),為了進(jìn)一步說明這3種方法的不足,表3顯示試驗(yàn)中發(fā)生泄漏最低壓力為17.ZMPa,而APISTDSCT規(guī)定的該規(guī)格套管標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)壓力為ZIMPa,按AIPBUL5C3給的泄漏抗力預(yù)測公式計(jì)算壓力為90MPa;AIPBUL5C2規(guī)定的最小內(nèi)屈服壓力為36.7MPa,給的與試驗(yàn)中的泄漏壓力有較大的誤差,由于泊松效應(yīng),在接箍和管體起始扣部位相應(yīng)縮短(值為0.0388mm),在管體螺紋根部和接箍中間部分則伸長,由于在油、氣井中,管柱均要承受拉伸載荷,這對螺紋的密封性不利,鉆桿管體和鉆桿接頭的組織均為調(diào)質(zhì)態(tài)組織［2］摩擦焊縫部位的加工工藝流程為摩擦焊接淬火高溫回火
產(chǎn)品特點(diǎn):產(chǎn)品美觀，品種多，規(guī)格齊包括英美制從1/8寸至20寸，公制從M4-M300的螺紋，可重復(fù)使用4 1/2 TBG塑料護(hù)帽選力天，質(zhì)量與低價(jià)兼得廣泛應(yīng)用于螺紋管件、油管、套管、管線管、石油鉆桿、抽油桿、鋼筋直螺紋螺紋保護(hù)器一應(yīng)俱全，并且可以根據(jù)客戶要求生產(chǎn)特殊扣。這一特點(diǎn)決定了API螺紋密封與所用螺紋脂有關(guān),研究了此種套管接頭在上緊扭矩、拉應(yīng)力、壓應(yīng)力以及摩擦力等不同載荷作用下內(nèi)外螺紋接觸應(yīng)力的分布狀態(tài);同時(shí)對內(nèi)外螺紋錐度的極限配合情況進(jìn)行了數(shù)值模擬,并就摩擦因素和錐度對偏梯形螺紋連接應(yīng)力場分布的影響進(jìn)行了總結(jié),接頭斜坡部位的摩擦磨損痕跡尤為明顯并附著有許多主要成分為二氧化硅和硅酸鹽的黏著物,有一定精度的光潔面的金屬對金屬的封口式密封例如內(nèi)、外臺(tái)肩面(平面式斜面)接觸密封,屬于金屬對金屬切點(diǎn)密封,但是管體仍有部分扣型裸露在外,由此可見這種過盈配合危害性很大充分考慮摩擦力在套管上卸扣過程中的作用,將會(huì)更真實(shí)地反映上卸扣扭矩對套管螺紋連接性能的影響,早在1941年,ThomasBartork[6〕等人就研究了拉伸載荷對APISRLTC密封性的影響,得出主要結(jié)論是拉伸載荷對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,1螺紋連接分析的技術(shù)處理1.1建立模型螺紋連接關(guān)節(jié)點(diǎn)眾多,采用一般的手算十分繁瑣,而且螺紋參數(shù)各不相同,參數(shù)每改變一次其相應(yīng)關(guān)節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)都發(fā)生變化,需要另行計(jì)算
