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石油管螺纹分析研究
丁莉(中国石油集团渤海石油装备制造有限公可石油机械厂河北丘062550
张哲巢明芳(中国石油集团湖海石油装条备制造有限公司石油机械厂机械制造分厂河北任062552)
杨刚(北京交通大学北京10001)
摘要:石油专用管是油田开发过程中的重要部件之一,管螺能力,大大増加了抗沚露力。
纹起着重要的作用。本文以石油开采中常用的连接管螺纹为研
(2)特殊螺纹扭矩台肩设计:特殊螺纹增加了定位控制,提高
究对象,通过对其进行分析研究。
了其抗粘扣性能和抗过扭矩能力。通过控制螺纹和密时的干涉
关鍵词:螺纹;连接;紧密距;
量,保证了主密时的过盈配合能达到最实现,提高了抗压缩和
抗穹曲的能力。
在石汕的勘探开发过程中,石汕专用管螺纹起着不可替代的
()特殊螺纹的设计:螺纹的设计普遍是健立在偏悌形螺纹基
作用,其主要分为两大类:用于汕套管连接的油套管接头螺纹和础上.,在形状方面也有所适当变化,采用了钩形螺纹或模形螺
用于井下工具及钻柱构件连接的石汕钻具接头螺纹。
纹。通过在承载面、加工公差上进行了调整改进,来减小螺纹干
油套管接头螺纹
涉量,改善应力分布。
1.石油套管是石油开采中用量极大的机械加工产品,它利用
特殊扣螺纹目前在国内外都得到了大力发展,但与国外同类
油套管接箍连接两根带螺纹石油管,可使单根油奁管连接成为数产品相比,国内产品还存在不小差距,这需要国内企业进一步加
百米甚至数千米,并且能承受数百大气压的长管柱。由于使用的大特殊扣螺纹的研发工作,以满足市场需求
特殊性,在生产和加工过程应遵循API5CT及API5B中的相关三、错具接头螺纹
标准
1.钻具接头螺纹的主要应用
2.各种类型螺纹的优缺点
API SPEC7中称钻具接头螺纹为“旋转台肩连接”,它是石
(1)圆螺纹:在套管中分成为短圆(SC)和长圆(LC),在油管油钻探行业中最主要的机械结构,广泛用于如钻铤、杄及转换
中分为加厚(EU)和不加厚(NU).
接头等钻井工.具及钻柱构件的连接。钻具接头螺纹通过轴向位
圆螺纹加工工艺容易、密时性好、有定的迩接强度、维护和移来补偿迩接部分直径误差,因此它具有可互换程度高、结合紧
使用都较简单并且价格便官,因此被大量使用。
密和装拆容易等特点。
(②)偏梯形螺纹:为了提高抗轴向拉伸或抗辋向压缩载荷能
2.钻县螺纹的检测
力,同提供泄露抗力而设计出了偏梯螺纹(BC),牙型为偏梯
钻具螺纹在生产现场过程中必须按照AP规定利用螺纹工
形。偏梯形螺纹貝有3度承载牙侧面和10度引导牙侧面,所以能作规检測螺纹的紧密距,并按定的檢验周期频率用钴具单项仪
承受足够大拉伸或压缩载荷。但偏梯形螺纹也有一定的缺点,它进行螺距和锥度等数据的检测。
的密封性较低,元其是下井后,在轴向拉力和一定的弯出应力作
在使用现场,可使用牙型规对已磨损的钻其检测螺纹牙的磨
用下,其抗气密封压力进一步降低
损情况。一股要求为:若剩余牙顶高不得低于原牙顶高的一分之
3.油套管螺纹的检测
剩余的牙顶宽度不低于原牙顶宽度的:分之一,磨损牙数不
螺纹迕接是石油管仲最薄弱的环节,它的质量直接影响到管得超过3.5牙时,该钻具螺纹仍可继续使用。否则,应进行修理
子的结构完整性和密封性,螺纹的加工精度又是螺纹连接质量的
3.钻具螺纹的失效
重要影响因素之一。在API5B中,对螺纹的控制指标有很多页
钻杆接头主要失效类型有以下几种:
要求,锥度、螺距、齿高、牙型角等可借助螺纹岶项仪进行测量。
(1)断裂:在接头最末完全扣处的应力往往最大,断裂通常发
但最重要的,也是能综合反映各单顶参数及表面加工质量的参量生在此处
紧密距,则需要用工作量规进行检验
(2)扣或胀扣:通常发生在有较高轴向压力的情况下,外螺
4.存在的词题
纹强制进入内螺纹,便引起内螺纹粘扣或胀扣,而造成连接失效。
AI的标准螺纹的密封主要是通过螺纹脂、金属磷化镀层以
(3)滑扣:当螺纹锥度较大时,上紧圈数木达到适当的圈数,而
及螺纹之间的啮合等方法,从而实现密封作用。近年米,随着稠扭矩此便已达到推荐值,这时承受轴向拉力作用,易发生脱扣。
油井、超深井、重腐蚀井等苛刻条件井的开采越米越多,井底压力
4)密封失效:上紧扭矩过小,过低的螺纹过配量会导致较低
和井内温度口増高,对螺纹连接强度和密封性的要求也越米越的密封能力
高,圆螺纹和偏梯螺纹这些A标准螺纹暴露出的不适应性也越
4.存在的问题和趋势
米越多,螺纹的连接强度和密封性能方面都难以满足钴井技术的
随着超深井开采的增多,钴具断裂等事故也在不断增加。大
要求。例如,圆螺纹只能承受管体强度60%80%的拉伸负裁,而部分都是由于应力集中产生疲芳裂纹,发生断裂失效事故,主要
偏梯螺纹在较高内压下的密封性会变差
原因是由于外部载荷和預载荷在钻具头外螺纹上分配不均匀所
5.发趋势
致,所以延长螺纹接头疲劳寿命,研制高疲强度的螺纹接头成
随着钻采工艺技术的不断进步,具有高强度、高密封性的特为将来发越的方向。
姝扣螺纹在世外大石油专用管生产商中已陆续开发出来,并得到参考文献:
了较广泛的应用。特殊螺纹具有防、多重密封、高抗拉,非常适
高覆肖国章油套管特殊螺纹设计要素分祈焊管2010.
合在腐蚀性环境中使用。特殊扣螺纹主要在密封性、扭矩台肩和
2?蔡闻高新我国油套管特殊堁接头的发现状焊
螺纹三部分进行了设计
管2008
(1)特殊螺纹扣密封设计:特姝螺纹不在单纯靠螺纹脂和螺纹
31焦文湾高连新鲁喜宁一种新型钻杆螺纹设计及应カ分
过米实现密封,而是增加了主密封结构,从而实现了多级密封析石油机械2012.
48化f2014年5月