油井管特殊螺纹齿表面应力腐蚀行为仿真研究

随着高温高压高产油田的勘探开发,油井管柱面临越来越恶劣的井筒环境,其螺纹接头腐蚀失效已经成为制约油气田高效开采的主要原因之一。为此,通过COMSOL Multiphysics软件建立了油井管螺纹齿的力学-电化学有限元模型,研究了不同外部载荷下油井管螺纹各个部位的应力分布与腐蚀规律。研究结果表明:油井管螺纹齿各个部位的应力分布大小与其腐蚀程度呈正相关,即接触应力越大,螺纹腐蚀情况越严重;接头螺纹在齿槽与承载面过渡处的应力最为集中,腐蚀情况最为严重,塑性变形会导致阳极腐蚀电流密度急剧增大,造成严重的腐蚀行为。研究结果可为油井管柱接头螺纹腐蚀失效机理研究提供新的思路,也为解决恶劣工况条件下井筒完整性问题提供理论依据和解决途径。

油套管螺纹粘扣原因分析及研究现状

螺纹粘扣作为油套管中最常见的失效形式,一直是国内外石油管应用领域的研究重点。通过对粘扣失效机理的研究,分析了油套管螺纹在制造厂加工装配和油田现场使用过程中螺纹发生粘扣现象的各种原因,介绍了目前国内外抗粘扣技术的研究现状,探讨了进一步研究的方向。

油套管螺纹连接抗粘扣技术的研究现状及展望

螺纹粘扣作为油套管中最常见的失效形式 ,一直是国内外冶金和石油系统的研究重点。对油套管粘扣现象作了简单的解释 ,通过对国际上近 2 0年来油套管螺纹连接抗粘扣技术研究情况的分析总结 ,归纳了各种关于管螺纹粘扣失效的机理研究、管螺纹参数优化及其检测研究、螺纹脂和螺纹镀层的研究、油套管特殊螺纹连接的研究、油套管上卸扣的操作规范的研究 ,介绍了其主要研究成果 ,指出存在的问题 。

油管联接螺纹失效综合分析

对失效油管的螺纹几何尺寸、管材化学成分、常温力学性能和金相组织的检查进行了分析 。

油管螺纹检测传感器的设计

油管螺纹部分的损伤是油田采油过程中造成事故、返工的一个重要原因,因此需要对其定期进行检测。提出一种专门用于检测工件端部的局部漏磁检测方法,介绍了一种油管螺纹漏磁检测传感器的设计方法。该检测传感器主要由磁化部分、磁感应部分、直线扫描驱动部分以及等空间采样控制4部分组成,可对油管螺纹部分经常出现的断扣、丝扣磨损、根部裂缝、粘扣以及油管螺纹区锥度的变化等缺陷进行准确、快速的检测,适合于现场检测的要求,具有非常广泛的应用前景。

某高压气井特殊螺纹接头油管泄漏原因分析

某高压气井特殊螺纹接头油管发生泄漏,结合油管泄漏检查结果,采用化学成分分析、力学性能试验等方法,对油管泄漏的原因进行了分析。结果表明:油管密封面泄漏主要集中在3 900~4 869.49m井段,其中4 200~4 500m井段油管密封面全部泄漏,油管泄漏既与弯曲载荷有关,也与油管刚度有关;天然气从接箍端面渗入的油管集中在1 800~4 869.49m井段,其原因可能与温度升高之后螺纹脂性能发生变化有关,也可能与油管柱承受的载荷分布有关;多根油管接头泄漏,说明该种油管接头气密封性能不满足该井使用要求。

四川盆地高含硫气井油管螺纹气密封性能评价与应用——以龙岗气田为例

四川盆地自四川盆地龙岗气田投产以来,部分气井出现了由螺纹泄漏造成的油套环空异常带压现象,异常带压值过大将会影响正常生产,一旦超过允许值将诱发安全事故。为避免新投产井出现此类现象,在调研国内外气密封螺纹技术发展的基础上,结合该气田特点进行了螺纹气密封难点分析、上卸扣和交变载荷(拉、压、弯曲)气密封性室内实验评价,以及现场施工控制技术的研究与应用。室内评价结果表明:Ф88.90×6.45mm SM 2550—125VAM TOP扣和Ф73.02×5.51mm BG 2830—110BGT1扣满足该气田不同工况条件下油管柱气密封性能的要求。现场应用结果表明:油管柱密封完整性不仅受到扣型优化选择、管柱结构设计、井下工具选择、施工工艺、不同工况载荷等因素影响,还受到现场操作质量(如现场上扣操作和扭矩控制等)的影响,氦气气密封检测是确保油管柱密封完整性的有效控制措施。建议在该类气井推广应用VAM TOP、BGT1扣和气密封检测技术,同时注重对其他控制措施如油管钳扭矩标定、专用上扣工具的研究,以及优选下油管专业队伍和加强操作监督等。

油管疲劳累积损伤的磁记忆检测

研究了油管的破坏形式及磁记忆检测方法,使用应力集中磁指示仪对油管螺纹和周向裂纹进行了检测和数据分析。结果表明,磁记忆是检测油管缺陷和应力集中程度的有效方法。得出了油井中应重点检测靠近井口的1～10和80～90根油管,给出了油管上的重点检测部位。

油井管特殊螺纹接头的发展

随着油井深度增加、环境不断恶化，按 API标准生产的螺纹接头又难以满足油井的需要，新开发的特殊螺纹接头应用范围不断扩大。介绍了国外开发的几种典型特殊螺纹接头及其设计特点。特殊螺纹接头的市场前景广阔，目前我国尚无批量生产的能力，应加大特殊螺纹接头的开发力度，既可满足国内需求，又可参与国际市场竞争。

油套管特殊螺纹的发展

叙述了油套管特殊螺纹的发展历史与现状;详述国内外主要特殊螺纹生产企业及其螺纹类型;介绍了油套管特殊螺纹的研究方法和市场前景;分析推广特殊螺纹市场时的不利因素,并对特殊螺纹的发展提出建议:我国螺纹研发企业应立足国内市场,扩大供货规格和钢级,产品先在国内地质环境复杂区块应用;而对于国外市场、应先以中亚、非洲、东南亚等地区的区域型油田公司为目标市场,提高产品质量和服务水平,逐渐提升市场地位,为进入国际特殊螺纹高端市场积累技术和市场经验。

油管螺纹接头耐磨润滑处理技术简述

近年来我国油管加工企业非常重视螺纹接头的使用性能,设计了一些特殊的螺纹接头,但其性能仍不尽理想,因而出现从表面处理方面提高其使用寿命的技术。从油管螺纹接头的耐磨润滑处理入手,列出了提高其耐磨和固体润滑性能的技术,以期为提高油管使用寿命提供参考。

圆螺纹油管上扣扭矩计算方法

上扣扭矩是影响油气井螺纹连接质量的主要影响因素之一。基于FEA建模的简化假设,提出一种新的计算油管上扣扭矩的方法。以N80级套管为例进行有限元分析,利用有限元分析结果和上扣扭矩计算公式求出不同过盈圈数下的上扣扭矩,并与相关标准中给出的上扣扭矩进行对比。结果表明,利用上扣扭矩计算公式所求得的上扣扭矩值与相关标准中规定的数值十分接近。

玻璃钢油管螺纹制作及连接有限元分析研究

玻璃钢采油管柱在上下冲程时丝扣承受着复杂的交变载荷,现场使用过程中出现螺纹脱扣失效的问题。为此对玻璃钢油管螺纹的制作方式、制作材料及螺纹变形、受力进行了分析研究。为提高螺纹的密封性能和耐磨性,采用模塑粘接制作阳螺纹,采用磨制螺纹制作接箍。采用0.5%的表面功能化碳纳米管(CNTs)掺入到环氧树脂中,螺纹机械性能、耐磨性、抗疲劳性能能够提高70%以上。通过对玻璃钢油管接箍螺纹处的有限元应力分析,得出圆螺纹的受力情况好于梯形螺纹,玻璃钢接箍受力情况好于钢制接箍。因此,在井下玻璃钢管柱承受交变载荷的情况下,应采用圆螺纹玻璃钢接箍连接方式。

玻璃钢油管力学及耐温性能试验研究

为了测定玻璃钢油管的静态、动态力学性能和耐温性能,通过室温和井温条件下的拉伸试验得到了玻璃钢油管在室温和井温下的极限抗拉强度和轴向弹性模量,通过测定应力循环失效次数进行了油管螺纹疲劳试验。结果表明,酸酐类玻璃钢油管比芳香胺类玻璃钢油管在强度方面更适合井下采油管柱;螺纹失效与应力幅的大小有关,交变应力越大,油管螺纹越容易失效;在同样的交变应力下,井下高温环境比常温下螺纹更容易失效。通过井下耐温试验得到了玻璃化转变温度Tg、树脂流失量和强度保留率随使用温度变化的关系,得出了酸酐类、芳香胺类玻璃钢油管在井下长期服役的最高温度。试验结果对玻璃钢油管的现场应用具有较好的指导意义。

套管抗螺纹黏结性能的试验研究

套管在模拟工作情况下进行上卸扣试验,分析螺纹参数及现场操作对螺纹抗黏结性能的影响。研究表明:在其他螺纹参数不变的情况下,套管外螺纹的紧密矩轻微改变,可显著影响螺纹的抗黏结性能。上扣速度、背钳的选择及背钳的夹持位置对螺纹的抗黏结性能有重要影响。在同等的夹持力作用下,上扣夹持位置应尽可能靠近工厂端,夹持位置距接箍工厂端端面1/3接箍长度最佳。

φ73×5.51mm油管螺纹连接失效分析

73× 5 5 1mm新油管工作 4 6天发生螺纹脱扣。通过对失效油管的螺纹宏观形貌、微观形貌的分析和管材化学成分、常温力学性能、金相组织的检验 ,结果表明 ,由于液压钳上扣时过扭矩和高转速的作用 。

特殊螺纹接头油、套管使用及展望

对油、套管特殊螺纹接头进行了简单介绍，对我国使用特殊螺纹接头油、套管的情况进行了总结，指出了在我国推广应用特殊螺纹接头油、套管的前景、发展方向和应注意事项。

仿生油管螺纹表面结构的优化研究

针对油管螺纹粘扣问题,结合仿生技术通过有限元方法模拟API油管螺纹和仿生油管螺纹与接箍的拧接过程,结果表明,加入非光滑结构的仿生油管螺纹在标准工况下的最大接触应力明显低于API油管螺纹,并且应力分布较为平均。为了寻找最佳的仿生结构采用试验优化设计,对非光滑结构的直径、直径深度比、密度和分布牙数进行了优化,得出当在螺纹中部五个齿面上,每个齿上分布8个直径和深度均为150μm的仿生单元体时,油管螺纹的粘扣现象改善最佳。

油套管特殊螺纹接头工厂端上扣对现场端接箍参数及性能的影响

针对油套管特殊螺纹接头工厂端上扣前后出现的现场端接箍参数发生变化这一现象,进行了全尺寸实物试验和有限元分析,并对现场端接箍参数发生显著变化的样管进行了气密封试验。有限元分析显示,工厂端上扣后,现场端接箍应力水平提高,并会发生一定的膨胀,表现为现场端接箍的密封面直径变化远大于螺纹直径变化,且距离现场端越近表现越明显,这与上扣试验测量数据相吻合。气密封试验结果显示,现场端接箍公差发生显著变化的样管仍然可以保证其在复合加载下的气密封性能;已经经过全尺寸实物评价试验的油套管特殊螺纹接头,在上卸扣试验中同样存在工厂端上扣对现场端密封参数造成影响,整个试验过程已经包含了一端上扣对另一端接箍密封参数带来的影响。研究表明,只要接箍在工厂端上扣前螺纹及密封参数公差在规定范围内,在油田现场应允许现场端接箍参数超出规定范围,此结论可为油田用户提供参考。

基于有限元分析的油管螺纹区磁化方法研究

根据油管螺纹区的结构特点建立了相应的分离式漏磁检测模型。利用电磁场有限元分析方法对油管螺纹区漏磁检测模型进行计算,分析了模型的磁场分布规律和特点,对每个检测模型中的各项参数进行了计算和优化设计,其结果对油管螺纹检测传感器的结构设计和后续信号处理有一定的参考价值。