一般是根據(jù)油田的作業(yè)環(huán)境和下井深度來確定使用何種螺紋和何種鋼級和扣形的螺紋套管。4 1/2STC塑料護(hù)絲一般分API螺紋套管和特殊扣螺紋套管,API螺紋套管主要指圓螺紋和偏梯形螺紋套管,其中圓螺紋密封性能要好于偏梯形螺紋套管,偏梯形螺紋的抗擠壓性能好于圓螺紋。圓螺紋分長圓螺紋和端圓螺紋,主要是為了保證螺紋連接強(qiáng)度和密封性能。計(jì)算工況為旋合螺紋狀態(tài)徑向過盈量為0.05mm,軸向過盈量0.045mm,熱采井套管溫度a)螺紋牙導(dǎo)向面齒腹接觸壓力>齒根(靠近公接頭)接觸壓力,說明導(dǎo)向面齒腹承受主要的接觸壓力,而實(shí)際API螺紋能夠密封流體,主要通過螺紋脂堵塞這些通道來獲得,因而無法得到螺紋真實(shí)連接情況下的上扣扭矩并且其計(jì)算公式較為繁瑣油管上扣過程中所施加的總上扣扭矩一般是由摩擦扭矩和變形扭矩兩部分組成其中
按AIP標(biāo)準(zhǔn)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(hù)環(huán)。4 1/2STC塑料護(hù)絲應(yīng)能對管端或管接箍的絲扣及其端面起到保護(hù)作用。在庫存、運(yùn)輸和經(jīng)常搬運(yùn)時(shí)保證絲扣不致被損壞。有的接頭雖然仍采用APIBTC螺紋,但在加工公差(如齒高、錐度、螺距等)方面進(jìn)行了改進(jìn),目的是減小螺紋干涉量,改善接頭的應(yīng)力分布,降低峰值應(yīng)力,NS-CC接頭是新日鐵公司生產(chǎn)的專利產(chǎn)品,耐熱沖擊性能好,現(xiàn)以NS-CC接頭螺紋為研究對象進(jìn)行計(jì)算分析,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,石油鉆柱是由方鉆桿、鉆桿、鉆鋌、轉(zhuǎn)換接頭等石油鉆柱是由方鉆桿、鉆桿、鉆鋌、轉(zhuǎn)換接頭等構(gòu)件由專用螺紋連接起來的數(shù)千米長的管柱,當(dāng)具有開采價(jià)值時(shí),要在地面油氣田上打下數(shù)百口、上千口的/生產(chǎn)井0才能將油氣引出地面,提出一種計(jì)算上扣扭矩的工程實(shí)用計(jì)算方法
確保4 1/2STC4 1/2STC螺紋加工質(zhì)量和上扣扭矩是非常重要和關(guān)鍵的。結(jié)論深井、超深井的開發(fā)導(dǎo)致了工作壓力更高,地層溫度增加,稠油熱采的注蒸汽溫度高達(dá)350、壓力高達(dá)17MPa,其結(jié)果是套管和油管的接頭泄漏和粘扣問題成為一個(gè)重要的問題,其突出的優(yōu)點(diǎn)是:密封可靠性及密封壓力(尤其是氣密性)有顯著提高,所以特殊螺紋接頭也稱特殊氣密封接頭,因而無法得到螺紋真實(shí)連接情況下的上扣扭矩并且其計(jì)算公式較為繁瑣油管上扣過程中所施加的總上扣扭矩一般是由摩擦扭矩和變形扭矩兩部分組成其中,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。
4 1/2STC塑料護(hù)絲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(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，三種上扣的牙螺紋的接觸應(yīng)力峰值都在350MPa以上,鉆具螺紋脂在高溫下,摩擦系數(shù)變小,解決的一個(gè)途徑是采用高扭矩鉆具螺紋脂,對機(jī)車的運(yùn)行安全起著至關(guān)重要的作用［1］SS7E電力機(jī)車的連桿銷材料為35CrMoA鋼,三、AIP螺紋臨界泄漏抗力的確定1.傳統(tǒng)管柱設(shè)計(jì)中AIP螺紋密封性的考核從AIP螺紋的密封特點(diǎn)和影響因素來看,臨界泄漏抗力的確定較為復(fù)雜,所以AIP也沒能真正給出AIP螺紋這一重要的技術(shù)指標(biāo),在鉆井過程中,為了防止地層垮塌,井漏失水,封隔水層,保護(hù)油氣層以及構(gòu)成井身,都要在井內(nèi)下套管(2層或多層),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,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。即如何提高套管接頭的承載能力,且計(jì)算結(jié)果較為可靠,這些螺紋設(shè)計(jì)均有較大間隙,螺紋沒有防漏能力,但對金屬密封面設(shè)計(jì)是細(xì)小接觸面(點(diǎn)),API螺紋脂屬油基質(zhì)螺紋脂,的缺點(diǎn)是在高溫或長期服役過程中油脂逐漸揮發(fā)或變質(zhì),從而導(dǎo)致螺紋密封性的下降,當(dāng)螺牙間產(chǎn)生牙側(cè)間隙后,就把原來應(yīng)有的牙頂、牙底的兩個(gè)間隙(F1)也連同起來,而且這兩個(gè)小間隙的斷面積同樣隨著節(jié)徑差值的增大而擴(kuò)大,b)主扭矩?fù)跫缃佑|壓力為516.96MPa,副扭矩?fù)跫缃佑|壓力為518.43MPa,材料在300e時(shí)屈服極限是491MPa,此時(shí)主、副擋肩都已達(dá)到屈服,徑向主密封面接觸壓力為140.05MPa,圓錐螺紋是一種連接緊密、氣密性良好的連接螺紋圓錐螺紋裝配容易,能得到過盈的結(jié)合,保證密封性的良好效果,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降低套管的連接強(qiáng)度和密封性能
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（也沒有白色漆帶識別位置標(biāo)識，4 1/2STC塑料護(hù)絲除非訂單另有要求，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，）。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,鉆桿接頭失效部位巖屑堵塞情況示意圖如圖5所示在旋轉(zhuǎn)鉆柱過程中鉆桿接頭與堆積巖屑之間發(fā)生劇烈摩擦作用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。
確保4 1/2STC4 1/2STC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,1980年2月API發(fā)布了APIBULL7A1旋轉(zhuǎn)臺肩式連接螺紋涂料通報(bào)(試行),該通報(bào)給出了推薦使用涂料成分及產(chǎn)品質(zhì)量技術(shù)指標(biāo),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,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)、外臺肩面(平面式斜面)接觸密封,屬于金屬對金屬切點(diǎn)密封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。
4 1/2STC塑料護(hù)絲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(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，配件的錐度公差不同,旋合機(jī)緊后全牙形嚙合長度亦不同,若嚙合長度小會直接影響套管的緊密性和連接強(qiáng)度,表1是依據(jù)API圓螺紋錐度允許公差在實(shí)際連接中的嚙合長度的比較,A區(qū)的高硬度主要是由于該區(qū)域有大量馬氏體鉆桿是由鉆桿管體和鉆桿接頭兩部分通過摩擦焊接的方式連接而成的,NS-CC接頭主要靠擋肩部位實(shí)現(xiàn)密封,拉應(yīng)力下的塑性變形促進(jìn)過冷奧氏體的轉(zhuǎn)變尤其是奧氏體向馬氏體的轉(zhuǎn)變,它減少普通螺紋聯(lián)接與內(nèi)螺紋咬合時(shí),外螺紋牙底所產(chǎn)生的巨大應(yīng)力集中,聯(lián)接件的整個(gè)螺紋載荷均勻分布,當(dāng)受到文變載荷作用時(shí),使螺紋聯(lián)接自身強(qiáng)度增加,防止損傷螺紋,提商疲勞壽命,同時(shí)增加了聯(lián)接的穩(wěn)定性和緊固傳統(tǒng)管柱設(shè)計(jì)中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。鉆桿接頭斜坡部位附近在服役過程中發(fā)生了劇烈的摩擦作用導(dǎo)致大量金屬被磨掉,這樣就需要開發(fā)新的產(chǎn)品,焊縫部位采用感應(yīng)加熱的方式實(shí)現(xiàn)焊縫區(qū)域的局部熱處理從同批次鉆桿焊縫部位取樣檢測,隨著擰接力矩的增加,螺紋牙側(cè)的過盈量在逐漸加大,從而獲得螺紋連接強(qiáng)度和密封性能的最佳效果,井下套管柱是石油鉆采作業(yè)中心必不可少的部分,其質(zhì)量直接影響到鉆井作業(yè)的成敗和油氣井的使用壽命,A區(qū)的高硬度主要是由于該區(qū)域有大量馬氏體鉆桿是由鉆桿管體和鉆桿接頭兩部分通過摩擦焊接的方式連接而成的,鉆桿管體外徑約為101．8mm加厚部位外徑約為105．5mm,因而無法得到螺紋真實(shí)連接情況下的上扣扭矩并且其計(jì)算公式較為繁瑣油管上扣過程中所施加的總上扣扭矩一般是由摩擦扭矩和變形扭矩兩部分組成其中,有腐蝕環(huán)境時(shí),因?yàn)锳PI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(diǎn),或發(fā)生應(yīng)力應(yīng)變裂紋
一般是根據(jù)油田的作業(yè)環(huán)境和下井深度來確定使用何種螺紋和何種鋼級和扣形的螺紋套管。4 1/2STC塑料護(hù)絲一般分API螺紋套管和特殊扣螺紋套管,API螺紋套管主要指圓螺紋和偏梯形螺紋套管,其中圓螺紋密封性能要好于偏梯形螺紋套管,偏梯形螺紋的抗擠壓性能好于圓螺紋。圓螺紋分長圓螺紋和端圓螺紋,主要是為了保證螺紋連接強(qiáng)度和密封性能。即如何提高套管接頭的承載能力,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,提出一種計(jì)算上扣扭矩的工程實(shí)用計(jì)算方法
按AIP標(biāo)準(zhǔn)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(hù)環(huán)。4 1/2STC塑料護(hù)絲應(yīng)能對管端或管接箍的絲扣及其端面起到保護(hù)作用。在庫存、運(yùn)輸和經(jīng)常搬運(yùn)時(shí)保證絲扣不致被損壞。壓力在28一5MPa之間的氣井、油氣混合井、凝析氣井,推薦使用特殊螺紋接頭,或使用APISTDSB規(guī)定的LTC或BTC螺紋,涂高級螺紋密封脂,目前對套管螺紋接頭的有限元仿真基本采用二維平面模型,根據(jù)ISO13679標(biāo)準(zhǔn)的最新定義,粘扣是一種發(fā)生在相互接觸金屬表面間的冷焊(Coldwelding)[3],API圓錐螺紋的連接形式見圖1,因此,對特殊螺紋的金屬密封面,必須注意潤滑,尤其使用高效清洗劑后,不涂潤滑油,合扣時(shí)就會發(fā)生螺紋粘卡,NS-CC接頭主要靠擋肩部位實(shí)現(xiàn)密封
產(chǎn)品用途:4 1/2STC是石油專用鋼管必須的配套產(chǎn)品，起到保護(hù)螺紋的作用。全尺寸評價(jià)試驗(yàn)顯示,這種螺紋脂涂于Al,l螺紋后,使Al,l螺紋具有一定的氣密封能力,從而得到油管上扣使所需上扣扭矩的計(jì)算公式;但其計(jì)算模型也將螺紋牙型假定為三角形同時(shí)假定螺紋牙兩側(cè)齒面長度相等,采用軸對稱3節(jié)點(diǎn)三角形單元對管體和接箍進(jìn)行離散化,靠近井口的管子受到拉伸載荷作用力,關(guān)于上扣扭矩計(jì)算方法的研究并不多防止在正常裝卸適度沖擊和運(yùn)輸中受損傷。
