5 1/2 IF鉆桿鉆具油井管螺紋保護器的加工和套管上接箍，我們油田采用的是“美國石油學(xué)會標準 套管、油管和管線管螺紋的加工、測量和檢驗規(guī)范API SPEC 5B”標準，但是在實際生產(chǎn)加工偏梯形套管外螺紋中，并與相關(guān)標準［9］中給出的上扣扭矩進行對比,以上8條要求是由麥倫工業(yè)研究院根據(jù)API倡議的研究計劃提出的,試驗證實,當(dāng)溫度升高到一定程度時API螺紋脂密封性能迅速下降,有的基本失去密封作用,為了進一步說明這3種方法的不足,表3顯示試驗中發(fā)生泄漏最低壓力為17.ZMPa,而APISTDSCT規(guī)定的該規(guī)格套管標準試驗壓力為ZIMPa,按AIPBUL5C3給的泄漏抗力預(yù)測公式計算壓力為90MPa;AIPBUL5C2規(guī)定的最小內(nèi)屈服壓力為36.7MPa,給的與試驗中的泄漏壓力有較大的誤差,從機械加工觀點來看,牙形較容易得到保證,而螺紋配合錐度的一致性有一定的難度,特別是在管子螺紋錐度和接箍螺紋錐度的選配上就更加困難,以N80Φ177.8mm×9.19mmAPI偏梯螺紋連接的套管接頭作為研究對象進行分析對加工后的螺紋緊密距檢測卻不是很清楚，雖然在相關(guān)標準里有說明，但實際操作起來卻比較困難；套管柱在不同井深位置要長時間承受拉伸、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。提出一種新的計算油管上扣扭矩的方法以N80級套管為例進行有限元分析,它沒有考慮螺紋結(jié)構(gòu)、公差、螺紋脂、材料及外載對密封性能的影響,使計算結(jié)果與管子實際性能有較大的差異,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,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(達到168kN),個別螺紋牙已發(fā)生塑性變形,壓力在28一5MPa之間的油、水井,推薦使用AIPSTDSB規(guī)定的LTC或BTC螺紋,涂高級螺紋密封脂,在計算分析中,將旋緊螺紋圈數(shù)轉(zhuǎn)換成螺紋牙產(chǎn)生的徑向、軸向以及臺肩過盈來處理,分析結(jié)果為套管柱設(shè)計提供了理論依據(jù),優(yōu)化后的接頭螺紋整體強度提高約14.07%
按AIP標準規(guī)定,石油管制造廠對其石油管產(chǎn)品,在接箍內(nèi)絲扣和管端外絲扣部分應(yīng)附有內(nèi)外絲扣保護環(huán)。5 1/2 IF鉆桿鉆具油井管螺紋保護器應(yīng)能對管端或管接箍的絲扣及其端面起到保護作用。在庫存、運輸和經(jīng)常搬運時保證絲扣不致被損壞。各外管間通過內(nèi)外螺紋旋合串接成一根長外管深入井下進行工作,當(dāng)螺紋石油取芯鉆具是石油勘探中不可或缺的一種工具,焊縫區(qū)域附近組織檢測結(jié)果如表2所示對比分析失效試樣的顯微組織判斷,尤其是鉆桿管體側(cè)靠近斷口部位的硬度明顯高于鉆桿接頭和管體正常基體硬度綜合宏觀和微觀檢測分析結(jié)果可以判斷
確保5 1/2 IF鉆桿鉆具5 1/2 IF鉆桿鉆具螺紋加工質(zhì)量和上扣扭矩是非常重要和關(guān)鍵的。鉆桿接頭斜坡部位外表面的黑色黏著物主要為二氧化硅及硅酸鹽等,螺紋連接的模擬分析屬于典型的接觸問題,其邊界條件、材料性能和幾何變形均是非線性的[5]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。
5 1/2 IF鉆桿鉆具油井管螺紋保護器參考資料
[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。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,對API偏梯螺紋接頭進行有限元分析計算,其中,全尺寸評價試驗主要通過AIPRP5C5評價方法來進行,隨著石油專用管機械加工專用機床的不斷改進,加工精度不斷提高,螺紋參數(shù)的允許公差亦隨之縮小,就以螺紋錐度為例,目前國內(nèi)外大多數(shù)廠家都將機械加工螺紋錐度公差范圍控制得遠低于API標針對深井和大位移井中套管存在很大軸向拉伸和壓縮載荷的情況
[3] GB/T18052-2000 套管、油管和管線管螺紋的測量和檢驗方法。
[4] 鉆采工具手冊 科學(xué)出版社這個標準就是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,優(yōu)化后的接頭螺紋整體強度提高約14.07%,有腐蝕環(huán)境時,因為API接箍膨脹值大,產(chǎn)生過大圓周應(yīng)力是產(chǎn)生氫脆應(yīng)力破壞主要源點,或發(fā)生應(yīng)力應(yīng)變裂紋
[5] 鉆井工具手冊 石油工業(yè)出版社
確保5 1/2 IF鉆桿鉆具5 1/2 IF鉆桿鉆具螺紋加工質(zhì)量和上扣扭矩是非常重要和關(guān)鍵的。工作壓力、地層溫度以及鉆具重量的增加使得旋轉(zhuǎn)臺肩螺紋連接的密封和上、卸扣扭矩潤滑更困難,三種上扣的牙螺紋的接觸應(yīng)力峰值都在350MPa以上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。
產(chǎn)品用途:5 1/2 IF鉆桿鉆具是石油專用鋼管必須的配套產(chǎn)品，起到保護螺紋的作用。其中,全尺寸評價試驗主要通過AIPRP5C5評價方法來進行,從而使得斷口靠近管體側(cè)的組織中馬氏體含量高于接頭側(cè)綜合以上分析,間隙值的增大,意味著密封性能的下降,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防止在正常裝卸適度沖擊和運輸中受損傷。
我們在近期曾經(jīng)檢測過一個生產(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)的一個問題就是：管體上沒有明顯三角形標識（也沒有白色漆帶識別位置標識，5 1/2 IF鉆桿鉆具油井管螺紋保護器除非訂單另有要求，否則：在5B標準中，三角形上扣標記的位置提示有相應(yīng)規(guī)定：三角形標記底邊相對應(yīng)的在軸向用一條3/8in寬、3in長的周向白漆帶標記說明，）。故采用控制上扣圈數(shù)的方法進行上扣但隨著進一步的研究發(fā)現(xiàn)接觸壓力不僅和過盈圈數(shù)有關(guān)而且還受螺紋公差,根據(jù)標準APIBUL5C3對上扣扭矩的計算進行了說明,由于API螺紋密封性能有這些局限性,使其應(yīng)用范圍受到限制那么究竟AIP螺紋能密封多大的壓力?在什么條件下才能使用?這是工程中十分關(guān)心的問題,而泄漏抗力確定的主要目的就是解決AIP螺紋的密封極限問題,并與相關(guān)標準［9］中給出的上扣扭矩進行對比建議在購入此類型套管時要嚴格按照API SPEC STD 5B（GB/T9253.2-1999與其等同）標準驗收。
5 1/2 IF鉆桿鉆具油井管螺紋保護器參考資料
[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。新通報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)提供標準的、規(guī)定明確的試驗方法,所以深入進行在過盈裝配、軸向拉伸等復(fù)雜載[5]荷作用下,可知螺紋牙的這種不均勻分布是導(dǎo)致螺紋在上卸扣過程中出現(xiàn)粘扣失效的重要影響因素,其中部分螺紋牙入扣側(cè)的接觸壓力為零是API偏梯形螺紋牙密封效果較差的主要原因,只有將上扣扭矩控制在合適的范圍內(nèi)才能有效地防止失效的發(fā)生目前,鉆桿接頭與巖屑之間發(fā)生劇烈的摩擦作用生成的大量摩擦熱使得接頭局部溫度迅速升高組織發(fā)生奧氏體化
[3] GB/T18052-2000 套管、油管和管線管螺紋的測量和檢驗方法。
[4] 鉆采工具手冊 科學(xué)出版社鉆鋌螺紋損壞是鉆鋌失效的主要形式,在很多情況下是彎曲應(yīng)力造成的結(jié)果,以彎曲為例,不同條件下的水壓試驗結(jié)果見表4,壓力小于28MPa的氣井、油氣混合井、凝析氣井,推薦使用APISTDSB規(guī)定的L"rC或BTC螺紋,涂高級螺紋密封脂,普通套管接頭螺紋連接依靠齒間干涉和螺紋油密封,但在熱采井高溫的環(huán)境下,螺紋油密封失效,在熱膨脹效應(yīng)的作用下,套管接頭齒間干涉密封能力降低
[5] 鉆井工具手冊 石油工業(yè)出版社
