油井套管特殊扣工艺实践及研究.doc

油井套管特殊扣的工艺实践和研究

摘要：国家能源发展的需求加速了陆地和海洋油气田开发，同时随着国内外油气井勘探开发的不断发展，深井、超深井、高压油气井、热采井、定向井已大量出现，这些更苛刻工矿条件发展方向以及石油工艺技术自身的进步，石油专用管常用的API长、短圆螺纹和偏梯型螺纹难以满足油田的开发要求，同时油气井对螺纹连接的密封性能、连接强度提出了更高的要求。因此特殊扣螺纹的应用范围不断扩大。我们通过改变螺纹形状，增加径向主密封，端面负角辅助密封及螺纹自身啮合密封，来达到螺纹连接强度高,密封性能好的优点。
关键词：套管，特殊扣，
1、引言：
API油套管螺纹接头可分为两类：一类为圆螺纹，另一种为偏梯型螺纹.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只相当与管体部分的60%--80%，而API偏梯螺纹尽管螺纹部分连接强度高，但密封性能不理想。因此特殊扣螺纹的应用范围不断扩大，致力于开发连接强度高、密封性能更优越的特殊扣油井套管螺纹势在必行。
2、特殊扣主要种类
目前，生产和使用特殊扣油井管几十种，应用较广泛的也就10多种，就比较常用的类型如下表
表一 几种主要特殊扣螺纹类型
序号
特殊扣名称
承载面角度
导向面角度
锥度
每英寸牙数
表面处理
密封形式
螺纹形式
1
TM-特殊扣
3°
10°
1:16
5
内外螺纹磷化
锥面-锥面主密封
API BC螺纹　
2
SM-EF特殊扣
3°
45°或30°
1/8.5
3
表面镀锌
无
特殊螺纹
3
NK3SB特殊扣
0°
45°
1:16
5
接箍镀锌或镀铜
球面-锥面主密封
特殊螺纹
4
NSEE特殊扣
3°
10°
1:16
5
接箍镀锌或镀铜
锥面-锥面主密封
API BC螺纹
5
SEC特殊扣
3°
10°
1:16
5
内外螺纹磷化
锥面-锥面主密封
API BC螺纹
6
VAM特殊扣
3°
10°
1:16
5
内外螺纹磷化
锥面-锥面主密封
API BC螺纹
7
BDS特殊扣
3°
10°
1:16
5
接箍磷化
球面-锥面主密封
API BC螺纹

3、API 套管螺纹结构图如下

4、CNOOC-1特殊扣螺纹的连接示意图：

5、特殊扣螺纹与普通API螺纹的区别
通过图一和图二的比较和表一描述主要区别如下：
A、套管螺纹采用API偏梯型螺纹连接或采用自行研发的螺纹扣型连接，油管采用改进偏梯型连接（API油管只有圆螺纹），目的增加其连接强度。
B、API螺纹密封为内螺纹和外螺纹相互啮合起到密封作用，特殊扣除了螺纹啮合密封外，还增加了径向主密封和端面辅助密封的过扭矩台阶结构。
C、特殊扣接箍长度比API接箍长。在接箍中部，主要增加了抗过扭矩台阶，避免过扭矩。接箍内径与管子内壁平行设计，减少气体或液体在管道内紊流现象。
D、多数套管特殊扣的设计是在偏梯型螺纹的基础上增加其密封面来达到多重密封的效果。
6、特殊扣的结构特征：
A、接头采用接头采用接箍连接，与管体等强度。
B、螺纹采用偏梯型连接连接强度高。
C、主密封采用接箍球面-管体柱面径向密封结构，密封效果好。
D、扭矩台阶采用12°—15°扭矩台阶，提高了接头复合承载能力。
E、管体内壁与接箍内壁平。
F、表面处理
外螺纹：不处理或冷磷化
内螺纹：磷化或镀铜
7、特殊扣螺纹主要性能特点：
通过对国内外厂家特殊扣的比较，特殊扣主要有这样几个特点：
a、接头连接强度高，可以与管体等强度，适用于深井、超深井。
b、密封性能好，适用于高压气井、热采井。
c、抗粘扣性能好，可反复上卸扣而不损伤螺纹。
d、上扣容易，可快速上扣不易错口，适用于沙漠、海洋上等恶劣环境作业。
e、抗过扭能力强,不会出现过扭矩。
f、抗弯能力强，适用于斜井、大位移井。
8、存在的问题及局限性：
A、生产特殊扣螺纹油套管的企业较少，且产量也低，批量生产一次产品合格率达到82%以上较少，主要是其密封面公差及变形量要求严格。
B、特殊扣种类较少，可供油田选择扣型有限，基本上一个工厂就一种，要在艰难竞争中占有一席之地，开发多种特殊扣型以适应市场需求。
C、基础研究工作不到位，国内对特殊扣开发处于引进到开发的过程中，对密封设计、强度设计、防粘扣设计等还需进一步作深层次认识。
结束语：
特殊扣油井管是一种技术含量高，加工难度大，质量要求很严，理论和实践都很强的产品，其设计要有一定的基础，积累和摸索一定的经验，形成自己的诀窍，在样品和产品的加工阶段，每一道工序的加工都必须一丝不苟。试制样品必须送权威机构检测，经过各种实物评价试验，才能验证其使用性能。通过了试验检测后，还得在油田进行下井试验，只有在下井取得成功后才有希望扩大使用。同时工厂应与大专院校、科研院所和同行业厂家携手合作，加大投入，努力创新，开发出形成自主知识产权特殊扣产品。