油井管特殊螺纹设计技术分析

快速上扣螺纹接头有限元分析及优化设计FEM analysis and optimization of BHC threaded connection宝山钢铁股份有限公司研究院Research Institute, Baoshan Iron & Steel Co.,Ltd2013.6.5FEM analysis and results 2Introduction Introduction to to to BHC BHC 1C onclusion onclusion 4Results of physical test Results of physical test 3OutlineFEM analysis and results 2Introduction Introduction to to to BHC BHC 1C onclusion onclusion 4Results of physical test Results of physical test 3OutlineBHC BHC快速扣介绍（快速扣介绍（快速扣介绍（Introduction to BHC Introduction to BHC Introduction to BHC）） BHC是宝钢开发的一种新型特殊螺纹接头。

BHC is a new kind of premium connection developed by Baosteel.快速上扣准确对扣不错扣Fast make-up Easy stabbing Less cross threadingBHC BHC设计思路（设计思路（设计思路（Design notes of BHC Design notes of BHC Design notes of BHC））优化的齿形（Improved Buttress Thread）大锥度设计（Larger taper than API thread）合理的过盈及扭矩（Reasonable interference and torque）内平设计（Streamline Design in inner hole）FEM analysis and results 2Introduction Introduction to to to BHC BHC 1C onclusion onclusion 4Results of physical test Results of physical test 3Outline有限元分析及优化（有限元分析及优化（FEM analysis and optimization FEM analysis and optimization FEM analysis and optimization）） 取接头的一半，建立平面轴对称模型。

油井管用特殊螺纹接头关键技术分析闫凯;杨力能;张鸿博;严密林;上官丰收;卫栋【摘要】The history and recent situation of domestic and foreign premium connection were introduced and analyzed in this paper. The structure and function of PC's three parts which include connecting thread, sealing surface and anti-twist shoulder were analyzed. The design guidelines were indicated. The specific process and points for attention in designing new premium connection wre developed and these provide a reference for research staff.%介绍了国内外油井管特殊螺纹接头发展现状,对特殊螺纹接头的联接螺纹、密封面和抗过扭台肩3部分的结构和功能进行了分析,指出了研发时遵循的设计准则,提出了设计特殊螺纹接头时的具体过程和注意事项,为今后的研发奠定了基础.【期刊名称】《新技术新工艺》【年(卷),期】2012(000)006【总页数】3页(P14-16)【关键词】特殊螺纹接头;新产品;关键技术【作者】闫凯;杨力能;张鸿博;严密林;上官丰收;卫栋【作者单位】中国石油集团石油管工程技术研究院,陕西西安 710065;中国石油集团石油管工程技术研究院,陕西西安 710065;中国石油集团石油管工程技术研究院,陕西西安 710065;中国石油集团石油管工程技术研究院,陕西西安 710065;中国石油集团石油管工程技术研究院,陕西西安 710065;中国石油集团石油管工程技术研究院,陕西西安 710065【正文语种】中文【中图分类】TE931随着各大油田深井、超深井、高温高压气井、热采井以及含腐蚀气体等高难度井逐渐增多，对油井管螺纹接头的密封性能、联接强度以及抗腐蚀能力都有了更高的要求，而API标准螺纹接头已经不能满足这些高难度井的要求[1]。

石油常用专用管螺纹和管材的类型及规格一、前言在石油工业发展过程中，API系列规范的石油管专用螺纹起着不可或缺的作用。

石油管专用螺纹主要分为两大类：用于井下工具及钻柱构件连接的石油钻具接头螺纹及用于油套管连接的油套管接头螺纹。

随着油井气钻采作业向更深、更高压力和更高温度等更苛刻工况条件的方向发展，而且石油钻采工艺技术不断的进步，常规石油管螺纹很难满足油田的开发需求。

本文就石油常用专用管螺纹和管材的主要类型、规格及发展现状作相应的介绍。

二、钻具接头螺纹钻具接头螺纹用于如钻铤、钻杆、钻具稳定器及转换接头等钻井工具及钻柱构件的连接。

目前生产和检验依据的标准主要是API SPEC 7。

（螺纹外观见图3）API SPEC 7称钻具接头螺纹为“旋转台肩连接”，是石油钻探行业连接钻柱构件最主要的机械机构。

这种带锥螺纹具有通过轴向位移来补偿连结部分直径误差的特点，因此互换性程度高、结合紧密和装拆容易。

其技术特点为英制锥管螺纹、有台肩连接、三角形螺纹，在管材连接中应用极为广泛。

其主要螺纹型式如表1所示。

表1：钻具接头螺纹类型1. 内平型螺纹该型钻具接头螺纹连接外加厚或内外加厚钻杆，形成钻杆接头内径、管体加厚内径与管体内径相等或近似的通径。

所有规格螺纹均采用V-0.065平顶平底三角形牙型，这种牙型为平牙底，牙顶较宽度为0.065英寸（1.651mm）。

除51/2IF外，其它规格螺纹的因结构尺寸与相应的数字型螺纹完全相同，故具有互换性。

该型螺纹因其牙型结构易导致应力集中，API 已将其淘汰，其中包括41/2IF和4IF，它们就是曾经在我油田被大量使用的410、411和4A10、4A11，取而代之的是NC50和NC46数字型螺纹。

图1 V-0.038R、V-0.050和V-0.040牙型图2 V-0.065和V-0.055牙型2. 贯眼型螺纹该型钻杆接头螺纹连接内外加厚钻杆，形成钻杆接头内径和加厚端内径相等，而均小于钻杆管体内径的通径。

105中国设备工程C h i n a P l a n t E n g i n e e r i ng中国设备工程 2020.11 （下）螺纹连接是油套管的主要连接方式，也是管柱最薄弱的环节，油套管约有80%的失效发生在螺纹连接部位。

API 标准的螺纹在保证井下管柱的结构完整性和密封完整性方面均存在不足，不能用在高压、高腐蚀等严酷环境下的油气井。

而特殊螺纹具有较高的连接强度及抗变形能力，并具有良好的密封性能，可以应用于严酷条件的油气井。

特殊螺纹设计的核心主要包括优化密封面、扭矩台肩和连接螺纹参数，降低应力集中、保证密封性能、减少塑性变形，从而保证油套管的结构完整性和密封完整性。

1 特殊螺纹接头性能要求1.1 良好的密封性能油套管在井内一般可以归为三个轴方向的受力，主要包括管柱所受的拉力、外部挤压力、内部膨胀压力以及三种应力组合。

要求特殊螺纹接头不仅有较好的抗拉、抗压性能，在交变载荷和高温情况下具备较好的密封性能。

1.2 抗粘扣性能特殊螺纹的螺纹和密封区的过盈量都采取较高的数值，在上卸扣过程中发生粘扣的概率较高。

抗粘扣能力是考察特殊螺纹性能的重要指标之一。

1.3 可加工性因特殊螺纹具备较复杂的结构，其可加工性也是衡量特殊螺纹是否实用的重要指标。

主要体现在加工时间和加工成本方面。

2 特殊螺纹接头密封面设计2.1 密封结构的设计密封结构的设计主要包括密封结构的选择和密封过盈量关于油套管特殊螺纹的研究与分析黄继庆，胡海波，苑承波（中国石油集团渤海石油装备制造有限公司研究院，天津 300280）摘要：本文介绍了特殊螺纹接头的性能要求，重点从特殊螺纹的密封面、扭矩台肩和螺纹三个方面介绍了特殊螺纹的设计要求，对重点参数提出了设计依据，同时，提出了特殊螺纹设计注意因素。

关键词：特殊螺纹；密封面；扭矩台肩；螺纹中图分类号：TE931 文献标识码：A 文章编号：1671-0711（2020）11（下）-0105-02的确定。

管加工63G3耐蚀合金油管特殊螺纹接头TP-G2的设计与开发**国家重点研发计划项目（2016YFB0301203）史彬（1983-）,男，硕士，高级工程师，主任助理,主要从事油井管的设计开发工作。

史彬，周晓锋（天津钢管集团股份有限公司，天津300301 ）摘 要：介绍G3耐蚀合金油管特殊螺纹接头TP-G2的设计开发情况。

运用有限元分析结合全尺寸实物试验，建议TP-G2采用负角度偏梯形螺纹设计，且其内螺纹齿高略高于外螺纹，合理的密封面角度和密封过盈量配 合，并在接箍中部设计有负角度扭矩台肩，对内外螺纹采用镀铜或喷砂处理，以保证接头具有良好的抗螺纹黏结 能力，以及在复合载荷下具有优异的气密封能力。

生产应用实践表明：设计开发的特殊螺纹接头TP-G2具有良好 的抗螺纹黏结性能、密封性能，和较大的抗弯曲能力及较高的抗压缩能力，使用可靠。

关键词：油管；耐蚀合金；G3;特殊螺纹接头；TP-G2中图分类号：TG62 文献标志码：B 文章编号：1001-2311（2019）02-0063-05Design and Development of TP-G2 PremiumConnection for G3 Anti-corrosion Alloy TubingSHI Bin, ZHOU Xiaofeng(Tianjin Pipe (Group ) Corporation, Tianjin 300301, China )Abstract : Elaborated in the paper are the design and development of the TP-G2 premium connection for the G3anti-corrosion alloy tubing. Relevant finite element analysis ( FEA ) and the full-scale material object test are conducted. As a result , it is suggested to design the TP-G2 with the negative angle buttress thread , and get the inner thread tooth just a little bit higher than that of the outer one; ensure proper interference fit between the sealing face angle and the seal ,and design the shoulder with a negative angle in the middle of the coupling; get both the inner and outer threads treated with the copper plating and the shot-blast processes to ensure the connection to have good gulling-resistance , andexcellent air-tightening performance under any combined loading. The actual operation practice shows that the TP-G2 premium connection as designed and developed is in possession of such advantages as good guiling-resistance and sealingperformance , rather high bending-resistance and compression-resistance, and high operational reliability.Key words : tubing; anti-corrosion alloy ； G3; premium connection ; TP-G2世界上约1/3的油气田中都含有H2S 、CO?气 体。

p试验与研究油套管特殊螺纹设计要素分析高霞,肖国章(宝鸡石油钢管有限责任公司,陕西宝鸡721008)摘要:通过对国内外油套管几种特殊螺纹进行对比,对特殊螺纹设计中密封、扭矩台肩、螺纹3大设计要素进行了分析,并对国内特殊螺纹的发展提出了一些注意要点和建议。

关键词:油套管;特殊螺纹;设计要素;密封;扭矩台肩中图分类号:TE973文献标志码:B文章编号:1001-3938(2010)01-0021-04Design Considerations Analysis of Tubing and Casing Special ThreadGAO X ia,X I A O Guo-zhang(Baoji P etro leu m S teel P i p e C o.,L t d.,Baoji721008,Shaanx i,Ch i na) Abstrac t:T hree desi gn conside rations of spec i ca l thread,such as sea,l torque shou l der and thread are ana l y zed, through co m pa rison o f some spec ica l thread i n do m esti c and the abroad.So m e caus i on po i nts and suggestion w ere put for w ard for deve l op m ent of Ch i na specical t hread.K ey word s:t ubi ng and casi ng;spec ica l thread;desi gn considerations;sea;l torque s houlder0前言随着油气井钻探环境的日益苛刻,井的深度、井底压力和温度日益增高,以往大量使用的API LTC、STC和BTC接头的油套管在连接强度和密封性能方面都难以满足技术要求,迫使人们开发性能更加可靠的特殊螺纹油套管。