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科技成果——气密封特殊螺纹连接套管技术开发单位中国石油集团石油管工程技术研究院石油管国家重点实验室适用范围本产品适用于低压低渗和中高压气田大曲率水平井多段体积压裂工艺开发，包括两种气密封螺纹连接套管：（1）低压用经济型气密封螺纹连接套管：具有加工成本低、节约材料、检测方便、无需特殊螺纹脂、上卸扣方便快速的优点；且与API长圆螺纹有良好的互换性，适用于40MPa以内低压气田。
（2）金属/金属气密封螺纹连接套管：具有易于对扣、加工、检测、清洗及预防密封面损坏特点。
本产品解决了油田现场内螺纹台肩难于清洗和对扣过程中密封面易损伤等问题，适用于55-100MPa范围的中高压气田及多段体积压裂大曲率水平井。
成果简介基于螺纹密封和结构完整性原理，以现场失效分析为依据，通过分析现有气密封螺纹的不足并结合油气田工况确定螺纹性能需求，开发了两种连接套管。
在实物气密封试验数据的基础上，结合密封表面实际加工粗糙度和涂层，形成了气密封结构设计判据；通过确定过应力模型材料参数，分析了上扣转速与抗粘扣关系；采用半循环混合硬化模型分析包络线三次循环载荷谱下气密封性。
采用国际标准ISO13679（2002）进行实物验证评价，并在油田进行了小批量下井检验。
关键技术关键技术一：螺纹密封技术。
通过增加螺纹中径过盈量、减少齿底与齿顶间隙、调整API锥度范围，内螺纹小端采用变锥技术等，提高了连接和弯曲能力以及密封性。
实现了弯曲狗腿度（≤20°/30m）、连接效率80%、复合载荷气密封效率80%（≤40MPa）、高温≤135℃的气井密封。
关键技术二：金属对金属密封技术。
采用直角扭矩台肩、上扣定位的方法，降低了台肩处的应力集中且易于清洗；主密封（锥面/球面）密封位置距台肩≥6mm，在循环载荷下，保证了密封接触压力及长度；导向面（角度45°）和导向面间隙≥0.06mm，保证上扣螺纹易对扣，并能排出多余螺纹脂。
实现了弯曲狗腿度（≤20°/30m）、连接效率100%、压缩效率60%、复合载荷气密封效率95%、高温≤180℃的气井密封。
管封在在特殊井完井中的应用摘要：胜利油田利用常规管封技术成熟后，又经研究并应用到高压井、漏失井、复杂井等压力层系井的完井固井工艺中，解决了工作难题，提高了固井质量；保护了油气层、提高了采收率，收到了较好效果。
随着管封结构的研究与改进，推广应用到了特殊油藏的开发中，对固井质量的提高具有重要意义。
关键词：管封固井全橡胶管封自膨胀管封完井改进1管封的结构原理1.1结构管封的结构：主要由橡胶筒、中心管、密封环、阀箍等组成。
橡胶筒是由内胶筒和外胶筒组成，中心管为一段短套管，可与套管连接；阀箍由2支断开杆和3个并列串联的控制阀组成，分别是锁紧阀、单流阀和限压阀，在施工中这组控制阀可以准确控制管封坐封，不必为管封提前坐封和座封压力过大胀破胶筒而担心。
同时阀箍中还设滤网装置，可防止钻井液中的颗粒物进入通道堵塞阀孔。
1.2工作原理1.2.1管封的工作原理“在一个平衡的流体中，由于外部施加的压力而引起的分压力，在整个流体内部各部分是均匀变化的”，管封是据帕斯卡流体原理工作的，当管封内部膨胀到一定压力后，外部压力或压差的增减都会引发内部压力的相应变化，外部压差增加则管封对井壁的密封压力亦成比例增加。
故当管封膨胀压力达到一定值后，就能随着环空压差变化而变化，环空承受压差能力与环空间隙大小成反比关系。
1.2.2工作膨胀机理固井胶塞在替浆时将断开杆打断，继续下行到“碰压”，管内形成密封，然后蹩压，钻井液通过进液孔进入锁紧阀，当达到一定压力值时，锁紧阀的销钉被剪断，锁紧阀和单流阀同时打开。
钻井液经限压阀进入膨胀腔，在液体压力作用下，胶筒与井壁形成密封。
当膨胀腔内压力达到一定值时，限压阀销钉被剪断，进液孔道被封堵死，将限压阀关闭。
此时套管内压力与膨胀腔内压力相互隔绝，实现安全坐封。
将井口放压为零，锁紧阀自动关闭，整个管封形成永久性封堵。
工作膨胀机理结构示意图见下图（1）2管封在完井固井中的应用2.1在高压井中的应用高压井固井的技术[1]难题就是固井后水泥浆失重，当环空液柱压力的总和低于地层高压层的压力时，高压油、气、水就会侵入水泥浆或沿着第一、二界面上窜，形成油气水通道。
石油天然气钻井工程套管螺纹连接气密封现场检测作业规程是确保石油天然气钻井工程中套管螺纹连接的气密封性能的重要环节。
1. 检测前准备：确保检测设备完好，工具齐备，并按照相关标准进行校准。
同时，了解被检测套管螺纹的规格、材料和工艺要求。
2. 表面检查：对套管螺纹进行外观检查，观察是否存在明显的损伤、锈蚀或污物。
如有问题，需进行相应处理或清理。
3. 尺寸测量：使用合适的测量工具，对套管螺纹的各项尺寸进行测量，如外径、内径、螺距等，确保其符合设计要求。
4. 气密封试验：将套管连接并固定在试验设备上，在试验压力下进行气密封性能测试。
观察压力表的变化情况，检查是否存在泄漏现象。
5. 检测结果分析：根据试验结果，对套管螺纹的气密封性能进行评价。
如不符合要求，需分析原因并采取相应措施进行改进。
6. 记录与报告：详细记录检测过程和结果，形成完整的报告。
报告中应包括检测日期、被检测套管信息、试验条件、检测设备、试验数据和结论等。
7. 后续处理：根据检测结果，对不合格的套管螺纹进行修复或更换。
同时，对合格的部分进行标识和存档，以便后续使用和管理。
需要注意的是，具体的规程可能会根据不同的工程要求和标准而有所不同。
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]。
特殊油井管的种类和应⽤特殊油井管的种类和应⽤在钻采⽯油、天然⽓时，除需要钻探机械设备外，还需要专⽤管材，即钻柱、套管、油管等，统称为“油井管”。
在钻柱中，还包括钻铤和⽅钻杆。
我国内陆原油产量仅占世界总产量的5%左右，⽽且单⼝井产量低，井数多，耗管量⾼。
随着我国⽯油钻采由东部向西部及沿海⼤陆架的战略转移，油层的深度也由浅⼊深，井内油⽓压⼒和温度亦不断提⾼。
有些油井压⼒达到或超过100MPa，井底温度超过200℃；有些油⽥是硫化氢、⼆氧化碳、负离⼦等共存的重腐蚀油⽓。
这样的钻采条件对油井管的要求很苛刻，⼀旦油井管选择不当，造成脱扣、压溃和漏⽓，将会使油井报废(南疆、川西等地区的油⽓井，⼀⼝井投资约 3000万－4000万元，个别的⾼达1亿元)。
因此，对油井管质量要求越来越⾼，特殊油井管的⽤量也越来越⼤。
⽬前国内特殊油井管⽣产基本上是空⽩。
因此，在我国⼤⼒开发⾼钢级、特殊油井管势在必⾏。
以下介绍⼏种特殊油井管的特点。
1.超⾼强度油井管为满⾜深井和超深井的钻采需要，API标准的钢级通常为P110。
国外已开发出⽐API5CT标准更严格、强度级别更⾼的油井管。
超⾼强度套管都是特殊螺纹管。
⽇本住友⾦属⼯业公司的SM系列及G组、⽇本钢管(NKK)公司的NK系列等均为超⾼强特殊螺纹套管。
5000m以上的超深井，已使⽤NK-V150钢级。
这是由于我国有些油⽥的⼯况条件相当恶劣，使⽤P110钢级时可能会出现失效事故。
2.⾼压溃套管这种套管的下井深度超过同钢级、同壁厚的普通套管，且管柱重量相对减轻、套管内径较⼤。
⽤在3000m以上的油⽓井、海洋油⽓井中，其经济效果尤为显著。
⽬前，在我国的四川、新疆、长庆、胜利以及东海、渤海等油⽥，已使⽤⽇本住友⾦属⼯业公司的Sm-95T，Sm-110T等⾼压溃套管以及⽇本钢管(NKK)公司的NK-T95，NK- T110等⾼压溃套管。
3.防腐蚀套管我国⼀些含硫油⽓⽥，过去在使⽤API标准中的L80，C90钢级的套管时，易发⽣问题。
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。
