特殊螺纹接头油套管螺纹顶径验收公差的确定方法

特殊螺纹接头油套管油田验收公差的确定一直是油田和生产厂家争议的焦点。为解决特殊螺纹接头螺纹参数验收公差无科学计算方法的问题,根据尺寸链理论及统计学公差分析方法建立了一种特殊螺纹接头油套管螺纹顶径验收公差的确定方法,并以某扣型Φ88.90 mm×7.34 mm C110特殊螺纹油管为例,通过螺纹生产各阶段接箍螺纹顶径的统计分析,计算出该油管接箍螺纹顶径验收公差为±0.06 mm。研究成果为特殊螺纹接头油套管验收公差的确定提供了技术支持,对油田提高特殊螺纹接头油套管入库验收和质量控制水平具有指导意义。

油管悬挂器螺纹接头上扣扭矩研究

借助理论分析和试验方法研究了油管悬挂器与油管连接的上扣扭矩。研究表明:油管悬挂器螺纹连接采用厂家推荐的油管上扣扭矩并不合适;油管悬挂器连接如果保证上扣位置,需要提高上扣扭矩;油管悬挂器外径对上扣扭矩有较大影响,建议采用油管最大上扣扭矩对油管悬挂器上扣。

深井、超深井套管特性分析

传统的套管柱设计中 ,套管只进行强度设计。而在一些深井、超深井、高压气井的开发中 ,对套管提出了新的要求 :套管必须能够保证对气体的密封 ;能够耐受较高温度的考验 ;接头不但要有足够的抗拉强度 ,同时也要有足够的抗压缩强度。另外 ,水泥环是否对套管的强度有增强作用 ,也是值得关注的问题。通过理论解析、有限元计算以及大量的实物试验 ,对深井、超深井中套管这些主要特性进行了分析 ,得到了许多有意义的数据和结论。指出模拟深井、超深井套管服役条件的实物试验是验证套管性能的有效手段 ,并结合套管柱设计提出了套管选用方法 。

油套管的服役条件及产品研制开发现状(上)

我国油井管制造厂和油田用户密切合作,结合油田实际,联合研发攻关,极大地推进了油井管的国产化进程,使油套管产量、品种规格和质量实现根本性转变。简要介绍了油套管柱的力学、环境服役条件及油套管失效的类型及原因。综述了油套管产品研发的进展和现状,建议进一步加强非API钢级、特殊螺纹连接油套管和特殊用途油井管的开发,提出应解决的突出技术问题并注意评价标准的建立和评价方法的科学性。

论油、套管螺纹泄漏抗力的确定和螺纹形式的选择

传统管柱设计中，只校核油、套管螺纹的连接强度，而忽视螺纹泄漏抗力的校核，使一些油、气井因泄漏而导致失效。文中结合API螺纹密封的特点和影响因素，论述了油、套管螺纹泄漏抗力的确定方法及螺纹形式的选择，以供管柱设计时参考。

圆螺纹套管接头应力分布规律研究

根据弹塑性力学理论建立圆螺纹套管接头的计算模型 ,利用有限元分析和全尺寸实验相结合的方法 ,详细分析套管接头在使用工况 (包括上扣、上扣后加拉伸载荷、上扣后加内压载荷等 )下的应力分布规律 ,指出载荷在各个螺纹牙上分布的不均匀性是制约套管接头性能的主要原因 ,提出改进接头应力状态、减少应力集中的主要措施。研究结果提高了对套管接头应力水平的认识 ,对改进套管连接螺纹设计 。

提高API螺纹油管和套管密封性的措施

API螺纹油管和套管由于在密封性能方面存在一定的缺陷 ,其使用受到了限制。为此 ,从API螺纹油管和套管密封的特点出发 ,提出 5项提高螺纹密封性的措施 :(1)改变螺纹加工公差 ,严格控制螺纹齿高、牙形角、锥度和中径的公差 ;(2 )使用特殊密封螺纹脂 ,即用国外产的Seallube螺纹脂和国产CATTS10 1螺纹脂 ;(3)提高螺纹表面处理的镀层厚度 ,使镀层厚度超过 6 0 μm ;(4)增加密封环 ,即在接箍螺纹部位加工密封槽 ,然后放置弹性密封环 ;(5 )严格控制上扣操作 ,采用扭矩 圈数及扭矩 位置等上扣控制方法。

油套管的服役条件及产品研制开发现状(下)

我国油井管制造厂和油田用户密切合作,结合油田实际,联合研发攻关,极大地推进了油井管的国产化进程,使油套管产量、品种规格和质量实现根本性转变。简要介绍了油套管柱的力学、环境服役条件及油套管失效的类型及原因。综述了油套管产品研发的进展和现状,建议进一步加强非API钢级、特殊螺纹连接油套管和特殊用途油井管的开发,提出应解决的突出技术问题并注意评价标准的建立和评价方法的科学性。

论无接箍式套管的性能、评价及应用

在深井、趋深井钻井或修井作业中，套管下入比较困难，环形间隙小、固井质量差，若用无接箍式套管，这些问题便可解决。无接箍式套管靠管体两端的螺纹连接，所以套管外径尺寸小，可增大环形间隙，便于套管下入和提高固井质量。文中介绍了无接箍式套管的分类、结构特征、设计的技术难点、性能和评价方法、主要优点和应用情况。

上扣扭矩对圆螺纹套管连接强度的影响

文章针对目前普遍存在的API圆螺纹套管易于发生滑脱失效的现象,分析了这种套管在拉伸载荷作用下滑脱失效的特点,并通过弹塑性有限元方法研究了各牙螺纹的受力。在此基础上,系统地研究了上扣扭矩对这种套管连接强度的影响,并利用全尺寸试验验证了有限元计算结果的可靠性。研究结果表明,上扣扭矩对圆螺纹套管的连接强度有较大影响,在API推荐扭矩的基础上,适当增大上扣扭矩,将上扣扭矩从API最佳值提高到最佳值的1.5倍,可明显提高圆螺纹套管的连接强度。

G105钻杆的拉伸和扭转失效研究

钻杆是石油天然气勘探开发过程中的重要结构件,其服役环境恶劣,易发生失效。基于弹塑性力学中的形变理论建立了纯扭矩作用下钻杆抗扭强度计算的力学模型,根据该模型可以计算钻杆在弹塑性阶段的扭矩。同时,用G105实物钻杆分别进行了轴向载荷下的抗拉测试和纯扭矩下的抗扭测试,抗拉实验得到了钻杆的屈服强度和抗拉强度及断裂时的轴向载荷,抗扭实验得到了钻杆的弹性和塑性极限扭矩。抗扭实验结果和模型的计算结果一致。研究结果为钻柱疲劳、断裂失效机理的进一步研究提供了理论依据,为钻柱强度设计提供了新思路。

套管抗内压强度试验研究

通过进行全尺寸套管水压试验 ,确定了 177.8mm× 12 .6 5mmT140S偏梯形螺纹接头套管 (BCSG)的抗内压极限值。对套管在内压载荷作用下的失效形式和失效机理进行了分析 ;揭示了套管的失效过程和原因。认为这种套管接箍与管体外螺纹接头强度不等 ,其接箍是弱环节。

水泥环对套管强度影响的理论和试验研究

针对有关水泥封固质量是否对套管柱强度有帮助作用的讨论 ,采用弹性力学分析方法推导了平面应力和平面应变状态下水泥环与套管接触处的接触压力表达式 ,对水泥环分担内、外压的能力进行了计算。采用全尺寸实物试验方法对套管有无水泥环情况下的抗挤毁能力做了对比试验。分析和试验指出 ,水泥环对提高套管柱整体抗挤毁能力较之提高抗破裂能力作用更大一些 ,但封固良好的水泥环对提高套管抗挤毁能力的作用有限。如果水泥封固质量不高 ,高压介质经过短时间渗透直接作用在套管外表面 ,水泥环的卸载作用被短路 ,对提高套管抗挤强度无任何帮助 ,所以在管柱设计时不应考虑水泥环对套管强度的增强作用。

PSC特殊螺纹接头上扣特性研究

针对PSC特殊螺纹接头采用金属密封结构和扭矩台肩的特殊性,开展了4种PSC接头上扣特性的全尺寸试验研究。通过试验,得到PSC接头上扣扭矩圈数曲线图和螺纹过盈量计算公式,并给出国外普遍采用的按台肩扭矩控制上扣的MSTL质量控制图。对我国油田按上扣标记控制PSC接头上扣方法的缺陷进行了讨论,指出应严禁使用;对关于提高PSC接头上扣可靠性问题提出几点建议。

X80大变形钢管环焊缝试验研究

采用E9018-G焊条手工电弧根焊,用低组配药芯焊丝自保护焊和高组配焊条手工电弧焊填充盖面工艺焊接了X80钢级大变形钢管环焊缝,对环焊缝接头进行力学性能测试和金相观察分析。结果表明,两种焊接工艺评定结果符合API Std．1104标准要求。采用低组配药芯自保护焊焊接的焊缝冲击功和裂纹尖端张开位移值比采用高组配焊条手工电弧焊焊接的高。前者的焊缝组织为PF(多边化铁素体)+P(珠光体),后者的焊缝组织为 PF+IAF(针状铁索体)+P。二者熔合区的组织均为粒状贝氏体,粗晶区和细晶区没有淬硬马氏体组织出现,保证了热影响区具有很好的断裂韧性。

改进上扣控制方法 提高油套管螺纹连接质量

上扣控制是保证API螺纹油管、套管使用性能的重要环节，现场调查发现，许多滑脱、泄漏、粘结等失效事故均与上扣控制有关。文中分析了目前各种上扣控制方法的优缺点，并针对我国油田上扣控制中存在的问题，提出了相应的改进措施。

特殊扣套管接头的应力及密封特性分析

以特殊扣螺纹接头为分析对象 ,采用非线性有限元素法 ,分析了套管接头在上扣扭矩、轴向拉伸和内部压力作用下的受力特性。获得了这种特殊扣套管接头密封段、台肩面、螺纹啮合扣面以及管体的应力分布。结果表明 ,采用过盈配合来模拟上扣扭矩的方法具有较好精度。套管接头的薄弱区域在啮合螺纹承载面根部 ,该区域具有显著的应力集中。密封面接触压力随套管内部压力的增大而增大 ,轴向拉力对其影响很小 。

我国油田套损防治现状及发展方向

在概述目前我国主要油田套管损坏情况严重，危害巨大的情况下，指出影响套损的机理复杂，发生套损的原因主要有钻采条件和工艺苛刻、管柱设计不当和管材缺陷、施工工艺不合理等几方面。在总结我国套损防治工作取得的一些进展和存在问题的基础上，提出今后的套损防治工作应采取预防为主、防治结合，从系统工程的高度全面统筹的观点。套损防治技术的发展方向主要是推广应用套损前期预防技术、钻采过程中的套管保护技术、高性能专用管材的开发与应用技术和套损井的治理与修复技术。．

BT20钛合金激光焊接残余应力场及热处理研究

采用小孔释放法和数值模拟从对比的角度研究了BT2 0钛合金激光焊接和TIG焊接残余应力场的分布特点,并从理论上进行了分析。研究结果表明:在热影响区,激光焊接残余应力比TIG焊接残余应力小;但在焊缝及熔合线上,激光焊残余应力比TIG焊的大。这主要与激光焊接线能量小,塑性变形区窄有关。控制和消除激光焊接残余应力更具重要意义。经真空热处理后,激光焊接焊缝的针状马氏体转变为等轴细晶组织,焊接残余应力显著降低。

超深井用偏梯形螺纹套管适用性研究

针对我国西部超深井固并使用的偏梯形螺纹套管发生螺纹连接处泄漏、接箍及管体破裂与变形等事故，对西部两口超深井在用和拟用的φ177．8mmx13．72mmV-150和φ177．8mmx12．65mmNK-T140两种规格BTC螺纹套管进行了管柱设计验证试验研究。试验条件模拟井下预期的载荷和压力，试验项目包括上卸扣试验、密封试验（介质为水和气两种）、强度极限试验（拉伸、水压爆破、压缩和挤毁）等。结果发现，这两种套管在密封性和强度等方面均与使用条件存在一定差异，特别是难以满足一些异常复杂超深井的要求。建议在高压超深井中用气密封性较好的特殊螺纹接头套管。对于异常高压超深井，在设计时应进行密封设计，对套管进行必要的密封和强度评价试验。