下载文档原格式
耐高压气密封特殊连接螺纹的研究与应用吴姬昊内容提要：本文详细分析了API圆螺纹和偏梯螺纹在密封和强度方面的缺陷，说明了抗高压气密封螺纹的特点和技术性能，并将抗高压气密封螺纹设计到尾管悬挂器等固井工具上，在现场得到了试验应用，取得了良好的效果。
关键词：API螺纹特殊连接螺纹气密封尾管悬挂器一、普通套管连接螺纹的缺陷油气井套管是通过螺纹连接起来，形成长达几千米的管柱，在整个套管柱中最薄弱的环节是连接螺纹，连接螺纹不仅要承担下部管柱的重量，还要承受套管内油气的压力，确保高压油气在流经套管柱时不泄漏，否则就会造成重大的事故。
API规范中规定的套管连接螺纹主要有两种，分别是圆螺纹和偏梯螺纹，用于套管的连接，由于这两种螺纹的设计局限，在抗高压和高强度连接方面存在着一定的缺陷。
1、API螺纹的密封性和连接强度API常规圆螺纹和偏梯螺纹的密封主要借助于API螺纹脂来实现密封，其密封形式都是在螺纹上紧至基面重合，圆螺纹的两个侧面重合，偏梯形螺纹的两个侧面和顶面重合，螺纹的底角和顶角靠螺纹密封脂（俗称丝扣油）填充，由于螺纹密封脂非常粘稠，流动性差，在公母螺纹之间的间隙内流动阻力非常大，套管内的高压液体无法穿透，从而实现高压密封。
见图1、图2。
密封脂 母螺纹 密封脂 母螺纹图1 API圆螺纹的密封方式 图2 API偏梯螺纹的密封方式 但是这种密封方式仅使用在100℃以下的油井中，对于深井、超深井和气井不能满足密封的要求，尤其是高温高压气井，由于气体的穿透性大大好于液体的穿透性，很容易穿透公母螺纹间隙中的密封脂；另一方面高温会降低密封脂的粘稠度，使得气体更容易穿过，引起密封失效；即使井底温度在常规的范围内，气泡在密封脂中的蠕动，也能突破螺纹密封脂的密封。
因此，API常规圆螺纹和偏梯螺纹无法达到高压油气井的密封要求。
2、螺纹的连接强度较低常规长圆扣螺纹，其连接率较低(即螺纹连接强度与套管管体强度之比)，仅为原管体的65%－85%，并随着套管钢级的提高而降低。
VAM TOP 特殊扣套管供货技术协议 Technical Delivery Conditions forVAM TOPPremium Connection Casing2. 钢级、规格及技术条件Steel grade, Dimension and Technical Requirement 4．1 规格 Dimension管子规格尺寸 Dimension of pipe接头尺寸Connection dimension 外径 OD 壁厚 Wall公称重量 Nominal weight通径 Drift内径 Coupling ID外径Coupling ODinch/mmmm kg/m inch mm inch mm inch mm接头类型 Connection7.72 25.30 4.767 121.08 4.896 124.365.978 151.84 VAM TOP 9.17 29.77 4.653 118.19 4.896 124.366.071 154.20 VAM TOP 10.54 34.23 4.545 115.44 4.801 121.956.156 156.36 VAM TOP12.70 39.89 4.375 111.13 4.648 118.06 6.283 159.59 VAM TOP 5 1／2 139．7014.27 44.20 4.251 107.98 4.535 115.19 6.372 161.85 VAM TOP 9.19 38.70 6.151 156.24 6.325 160.667.565 192.15 VAM TOP 10.36 43.16 6.059 153.90 6.325 160.667.644 194.16 VAM TOP 5.969 151.61 11.51 47.63 6.000 A 152.4A 6.242 158.557.717 196.01 VAM TOP 12.65 52.09 5.879 149.33 6.161 156.497.787 197.79 VAM TOP 13.72 56.56 5.795 147.19 6.087 154.617.852 199.44 VAM TOP 7 177.8014.99 61.02 5.695 144.65 5.996 152.307.929 201.40 VAM TOP 8.679 220.4510.03 59.53 8.750 A 222.25A 8.998 228.5510.264 260.71 VAM TOP 11.05 64.74 8.599 218.41 8.925 226.7010.333 262.46 VAM TOP 11.99 69.95 8.525 216.54 8.858 224.9910.396 264.06 VAM TOP 8.379 212.8313.84 79.62 8.500 A 215.9A 8.726 221.6410.520 267.21 VAM TOP8.279 210.299 5/8 244.4815.11 86.92 8.375 A 212.73A8.638 219.4110.600 269.24 VAM TOP9 7/8 250.8315.88 93.47 8.469 215.11 8.835 224.4110.907 277.04 VAM TOP 10.92 90.79 12.359 313.92 12.715 322.9614.085 357.76 VAM TOP 12.19 101.20 12.259 311.38 12.624 320.6514.175 360.05 VAM TOP 12.191 309.6513.06 107.16 12.250 A 311.15A 12.563 319.1014.236 361.59 VAM TOP 13.97 114.60 12.119 307.82 12.498 317.4514.299 363.19 VAM TOP 14.73 120.11 12.059 306.30 12.443 316.0514.350 364.49 VAM TOP 15.44 126.51 12.003 304.88 12.394 314.8114.400 365.76 VAM TOP 13 3/8 339.715.88 127.99 11.969 304.01 12.362 313.9914.429 366.50 VAM TOP 13 5/8 346.0815.88 131.27 12.219 310.36 12.614 320.4014.681 372.90 VAM TOP备注：* VAM TOP 可生产尺寸为2-3/8” 到 14”, 上表只列出常用规格，其它规格可按要求提供。
VAM下井手册略页数1.推荐2.NEW VAM3.VAM ACE4.VAM PRO5.DINO VAM6.VAM TOP7.VAM TOP HT8.VAM TOP HC9.VAM TOP FL-D10.VAM SL11.VAM FJL12.VAM HW ST13.VAM SLIJ II14.VAM MUST15.BIG OMEGA16.VAM效劳17.持证者网络18.全世界工厂1.1 VAM接头图略1.1.1 V&M系列V&M产品系列：NEW VAM是多用性T&C接头，提供中等深度到深度油管和套管应用的气密密封。
NEW VAM是原VAM接头的改良版，在高性能特殊接头中处于领先地位。
VAM ACE是理想的耐腐蚀合金用气密密封T&C接头，用于环境恶劣的深井和腐蚀井。
也适用于要求高性能的碳钢和可控屈服管材。
VAM FJL为100%外平头整体接头，为衬管、中等深度套管以及缩径井眼油管管柱提供最正确强度的最大间隙。
VAM SLIJ II是在平端非加厚管上加工的整体套管接头。
其设计结合了接近平头外径以及高拉伸效率，构造完整性更强。
在所有油井种类中，是生产套管和中间套管、衬管和回接应用的理想接头。
此接头是SLIJ的新改良版。
VAM MUST是用于极端外部压力的平头厚壁接头，在挤压粘土squeezing clay和盐层salt formation中可见。
VAM PRO是多用性的T&C特殊接头〔2 3/8" 到9 7/8"外径〕。
该接头为中等深度到深度油井的油管和套管应用提供气密密封。
VAM PRO接头的特殊设计通过最大化方便操作、确保下井可靠性、减少下井时间来增强钻机操作本钱管理。
VAM SL是结合半平头外径和高抗拉强度的多用性T&C接头。
设计用于中、厚壁套管和衬管，VAM SL在高抗拉强度和最大间歇之间提供了最正确折衷。
特别适用于高压高温油井的生产套管、衬管和回接应用。
首选需要明确一点常规套管一般指API丝扣API钢级的套管API丝扣三种长圆短圆偏梯扣气密封套管是丝扣部分经过特殊研发，增加气密封结构目前的气密封结构的主流是金属对金属密封锥面结构还有其他的金属对金属密封，但是是球面对锥面等结构国内常见VAM扣里面的VAM TOP，日本的FOX，3SB等，国内生产的TPCQ，BGC等世界上按照市场占有率第一大是VAM系列，市场占有率约50%，然后是hydril, Hunting，TMK等这个问题详细说起来特别复杂。
简单一句话气密扣套管就是增加了气密封结构，丝扣结构经过改良，使用上比常规普通套管性能好PI 5CT石油套管扣型长圆扣短圆扣偏梯扣，石油套管是石油钻探用重要器材，其主要器材还包括钻杆、岩心管和套管、钻铤及小口径钻进用钢管等。
国产套管以地质钻探用钢经热轧或冷拔制成，钢号用“地质”(DZ)表示，常用的套管钢级有DZ40、DZ55、DZ753种。
压扁试验(GB246-97)拉力试验(GB228-87)及水压试验。
(2)按美国石油学会APISPEC5CT1988年第1版规定作静水压试验、压扁试验、硫化物应力腐蚀开裂试验、硬度试验(ASTME18或E10最新版本规定进行)、拉伸试验、横向冲击试验(ASTMA370、ASTME23和有关标准最新版本规定进行)、晶粒度测定(ASTME112最新版本或其他方法)。
日本、罗马尼亚、捷克、意大利、英国、奥地利、瑞士、美国，阿根廷、新加坡也有进口。
进口标准多参照美国石油学会标准API5A，5AX，5AC。
钢级是H-40，J-55，N-80，P-110，C-75，C-95等。
规格主要为139.77.72R-2，177.89.19R-2，244.58.94R-2，244.510.03R-2，244.511.05R-2等。
(2)API规定长度有三种：即R-1为4.88～7.62m，R-2为7.62～10.36m，R-3为10.36m至更长。
1.用途用于石油井钻探。
2.种类按SY/T6194-96“石油套管”分短套管及其接箍和长螺纹套管及其接箍两种。
4.化学成分检验(1)按SY/T6194-96规定。
套管及其接箍采用同一。
含硫量＜%，含磷量＜%。
(2)按GB222-84的规定取化学分析样。
按GB223中有关部分的规定进行化学分析。
(3)ARISPEC5CT1988第1版规定。
化学分析按ASTME59最新版本制样，按ASTME350最新版本进行化学分析。
5.物理性能检验(1)按SY/T6194-96规定。
作(GB246-97)(GB228-87)及。
(2)按美国石油学会APISPEC5CT1988年第1版规定作静水压试验、压扁试验、硫化物应力腐蚀开裂试验、(ASTME18或E10最新版本规定进行)、、横向冲击试验(ASTMA370、ASTME23和有关标准最新版本规定进行)、晶粒度测定(ASTME112最新版本或其他方法)。
6.主要进出口情况(1)石油套管主要进口国家有：德国、、罗马尼亚、、意大利、、奥地利、、美国，、新加坡也有进口。
进口标准多参照美国石油学会标准API5A，5AX，5AC。
钢级是H-40，J-55，N-80，P-110，C-75，C-95等。
规格主要为，，，，等。
(2)规定长度有三种：即R-1为～，R-2为～，R-3为至更长。
(3)部分进口货物标有LTC字样，即长丝扣套管。
(4)从日本进口套管除采用API标准外，还有少部分执行日本厂方标准(如新日铁、住友、川崎等)，钢号是NC-55E，NC-80E，NC-L80，NC-80HE等。
(5)在索赔案例中，出现过黑扣、丝扣损伤，管体折叠，断扣和螺纹紧密距超差，接箍J值超差等缺陷及套管脆裂、低等内在品质问题。
7.包装按SY/T6194-96规定，国产套管应以或钢带捆扎。
每根套管及接箍螺纹的露出部分均应拧上保护环以保护螺纹。
8.其他按美国石油学会标准APISPEC5CT1988年第1版，套管钢级分H-40、J-55、K-55、N-80、C-75、L-80、C-90、C-95、P-110、Q-125共10种。
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]。
数控实践报告(集锦15篇)数控实践报告1本来一入手下手，教授就报告我们本日来练习的目标一个是练技术，因为钳工紧张便是靠手工加工，另外一个便是体验糊口生涯。
固然下午干的实在比较辛苦，但心内里还是挺富裕的！在这短短两周的时候内，我们还进行了电焊气焊，注塑挤塑，和CAD等的练习操纵，都特别风趣，特别是气焊，一入手下手看实在在是挺可怕，但是学会以后就会发觉不是那么难的事变。
这段时候，固然每天都要起的挺早，偶然午时也来不敷睡午觉，是挺辛苦，但感觉到的那份富裕，是甚么也更换不了的。
学到的一些根本的技巧对我们将来也是很有好处的。
如今，我的桌子上摆着一个工艺品，那是化学加工时我本身脱手做的。
我把它摆在桌子上，盼望本身能凡是想起金工练习的苦与累，欢歌与笑语，也盼望它能不时提醒我：要想做一名合格的工作者，最终要把握过硬的本领。
数控实践报告2这个暑假，我们的学校要求每个学生参加至少15天的社会实践报告。
作为一个学电气工程及其自动化的学生，为了为大二的电路学习打好基础，也为了复习大一所学的机械设计制图以及计算机文字处理，从7月1日到8月7日，我来到南京六角数控机床有限公司进行了一个多月的社会实践，感受颇多。
来到的头几天，公司领导还没有给我布置什么任务，于是我就在公司里熟悉一下环境。
在机械设计制图课上老师讲了一些制图的基本知识和原理，表达机械的常用方法，零件制造与零件图，机械传动与传动零件的设计以及简单的零件联结与装配图，现在看见了许多各种各样的零件以及由这些零件组装成的各种各样的设备，更有了感性的认识，其中还有一些比课上讲的复杂得多。
接着的几天，我进行了简单的零件加工，无非就是打孔，攻螺纹，去毛刺。
我还知道了检测螺纹的工具叫做规，通常是两头都有，一头是通规，另一头是止规。
检测螺纹时必须要是通规进，而止规能止住，不然零件就报废了。
在实际操作中，不是任何一个螺纹都能使通规进，如果再把零件重新加工一下就可能回增大误差，这时就应用丝攻重新回一下或许就好了。
国外油井管特殊扣的主要类型及其特点张居勤沧州华北石油专用管材有限公司国外油井管特殊扣的主要类型及其特点张居勤（沧州华北石油专用管材有限公司）摘要介绍了国外生产和应用比较广泛的几种主要特殊扣油井管的接头类型及其结构形式，并分析了各种特殊扣的特点和优点及其使用情况，对国内各油井管生产厂家开发特殊扣油井管具有一定的借鉴作用。
关键词油井管特殊扣类型0前言在石油工业的发展过程中，随着油井气钻采作业向更大井深、更高压力和温度、更苛刻工况条件的方向发展以及石油钻采工艺技术自身的进步，石油专用管常用的APISTC、APILC和APIBC型螺纹接头[1]已难以满足油田的开发要求。
虽然API圆螺纹有比较优良的密封性能，但其螺纹部分的连接强度却只相当于管体部分的60%～80%，而API偏梯形螺纹尽管螺纹部分连接强度较高，但密封性能不理想[2]。
所以，世界各大石油专用管制造厂都致力于开发连接强度和密封性能更优越的特殊螺纹油井管。
1特殊扣的主要类型目前，国外生产和使用的特殊扣油井管约有上百种，而比较典型、应用较为广泛的却只有十多种[3]。
1.1TM特殊扣由日本住友金属工业公司开发，其扣型和密封形式见下图1：a.螺纹牙形b.密封形式螺纹参数：承载面角度：3°APIBC改进型增加双金属密封导向面角度：10°锥度：1：16每英寸牙数：5牙表面处理：内外螺纹磷化。
密封形式：锥面对锥面金属密封，90°台肩端面密封兼为扭矩台肩。
TM属于比较简单、经济但实用可靠、用途广泛的特殊扣产品。
1.2SM-EF特殊扣由日本住友金属公司开发其牙形见图2，无金属密封。
螺纹参数：承载面角度：3导向面角度：45°或30°齿高：1.982㎜（APIBC为1.575㎜）锥度：1：8.5表面处理：镀锌。
1.3NK3SB特殊扣由日本钢管公司（NKK）开发。
见图3a.螺纹牙形b.密封形式螺纹参数：承载面角度：0°可降低接箍的周向应力；导向面角度：45°螺纹牙顶平行于管子轴线，易对扣。
金属气密封套管参数第一节套管螺纹连接螺纹及螺纹连接是套管柱质量和强度的重要部分。
套管螺纹的基本连接类型可分为2类：API标准和特殊螺纹（各生产厂家自行开发），其中API标准有4种：短圆螺纹（STC）、长圆螺纹（LTC）、偏剃螺纹（BTC）、直连接螺纹（XL）。
一、API螺纹特点：1、优点1）加工容易，现场配短节方便，成本低。
2）设计精度允许一般条件下操作，而不至对螺纹造成严重损坏，现场易修扣。
3）在优质密封脂配合下满足69MPa，149℃的流体密封。
4）可以一定次数的重复上扣。
5）管子与接箍连接都是通过锥形螺纹，在上紧过程中使得在一定的啮合点上，公母螺纹保持完全紧密的结合。
2、缺点1）不能适应于超高压油气井，尤其是高压气井。
2）在腐蚀条件环境时，由于API接箍膨胀值（干扰值）大，导致产生过大周向应力是产生清脆应力破坏的主要源点，或发生应力应变裂纹。
二、特殊螺纹特点1、螺纹连接强度与管体抗拉强度相等，甚至大于管体抗拉强度。
2、靠金属与金属密封达到优质密封。
3、降低轴向螺纹连接产生的接箍径向膨胀的干扰。
4、内孔面光滑，易对扣上扣，避免产生涡流或产生涡流较小。
5、具有扭矩台肩，满足扭矩强度的要求，又能控制不发生过大的周向应力，可适应套管旋转。
6、满足特殊井眼曲率的大斜度定向井、水平井、分支井对套管柱的连接强度和密封要求。
7、提高了螺纹的抗粘扣性能，满足井下完井作业要求。
三、螺纹连接密封（螺纹连接密封有三种密封形式）：1、锥形螺纹靠螺纹金属面对金属面的压合，并以密封脂固体粒子填充间隙的密封，典型的例子是API圆螺纹，由于API螺纹生产间隙允许公差为0.076mm，使这种间隙存在于啮合面或螺纹顶和根之间，螺纹密封主要依靠螺纹密封脂所含的金属微粒产生的桥接，另一方面也靠螺纹尾部分的金属挤压从而达到密封效果。
2、有一定精度光洁面的金属对金属的封口式密封。
这些螺纹设计均有较大间隙，螺纹没有防漏能力，但对金属密封面设计是细小的接触面（点）。
