石油专用管螺纹管材类型及规格之三

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1、石油专用管螺纹管材的类型及规格之三----------特殊油套管螺纹　　随着油气钻采作业向更加苛刻的工况条件的方向发展，以及石油钻采工艺技术的不断进步，世界标准－APISPEC5B旗下的圆螺纹和偏梯形螺纹在石油专用管领域已日渐力不从心。从而促进了特殊螺纹接头的开发和研究。于是世界各大石油专用管制造商纷纷致力于开发强度、密封性能俱优的特殊螺纹。目前，国外生产和使用的特殊螺纹油套管产品约有上百种，而比较典型、应用较广的不过10余种。在下面将会介绍几种常用特殊螺纹。　　热应力和高温作用是热采井套管柱接头选择及选材的重要问题，因为油套管容易发生轴向压缩屈服

2、变形，导致接头跳扣和油套管纵向弯曲；套管柱容易产生拉伸屈服，导致接头脱扣和套管的双轴压溃；高温作用，使材料产生蠕变，使接头密封接触部分产生应力松弛，接头气密性恶化。　　许多模拟热采条件的试验（即接头在加热的同时还加上轴向拉伸，压缩应力的气密性和拉伸破坏试验）表明：1热采井的特殊螺纹接头应具有径向密封面和合适扭矩台肩结构的接头，以保证在采油周期接头受到很高的轴向拉力作用时，当扭矩台肩接触面压很低直到0时，仍能保持足够径向密封面压；2扭矩台肩应能随高的压缩应力，以保证蒸汽注入周期，当接头受到很高轴向压应力作用时，连接螺纹不易跳扣，同时径向密封接触面压不

3、因前部密封头部分弯曲变形而降低；3在螺纹齿形结构设计上除应保证性本能好的对扣性能外，要特别保证特殊螺纹接头具有好的抗拉伸和压缩载荷特性。热采条件下接头密封面压除受热应力影响外，还受应力松弛的影响，蠕变应力松弛对密封部密封配合量的影响，随着温度的升高而增大，它使配合量减少。　　为此特殊螺纹接头以其优良的使用性能－较高的气密封性，接近管体的连接强度（除整体连接）及良好的耐粘结性受到油田的普遍重视，在许多油田得到应用，如VAM、NSCC、NK3SB、FOX、SEC扣等，这些接头基本满足了一些特殊井况（如深井、超深井、高压气井、热采井、水平井等）的石油天然

4、气的勘探和开发的需要，推动了石油工业的发展。　　世界各国、各公司油套管特殊螺纹的设计尽管各类繁多，形状各异，但其基本形式大体相同，主要都是为了提高管柱的连接强度和密封性能。一般来讲，多数特殊螺纹的油套管接头都是由三个部分构成：连接螺纹、抗扭矩台肩和密封面。大多数特殊螺纹都采用API偏梯形螺纹牙型，旨在保证螺纹旋合部分的互换性，这也从另一个侧面反映出这种APIBC螺纹在连接强度方面得到普遍认可，但其连接密封性能方面的表现差强人意。值得注意的是在众多特殊油套管螺纹中，有相当数量在螺纹结构中采用了反向抗扭矩台肩设计，这有利于螺纹旋合后台肩锁住管端，可以有

5、效避免因管端受到周向收缩力面缩径，降低密封面的接触应力，同时台肩也起辅助密封作用和抗过扭矩作用。1.特殊螺纹设计有三大特点1）气密封性　　大多采用复合多重密封结构，即以径向金属对金属密封为主主辅以一个或多个端面密封。所谓金属对金属密封结构即是由光滑的金属表面弹性配合而实现密封，带这种密封结构的接头不靠螺纹牙侧面相干啮合，也不靠密封脂的封堵间隙作用来密封，因此接头螺纹间隙较大。这种密封结构是螺纹接头密封的重大突破。总结特殊螺纹的密封形式主要有以下几种：l球面对锥面密封（如NK3SB）l球面对圆柱面密封（如FOX）l锥面对锥面密封（如NSCC）l圆柱面

6、对圆柱面密封l台肩对台肩密封2）连接强度及抗滑脱性　　大多采用偏梯螺纹或在偏梯形螺纹的基础上作某些参数修改（如侧面角、牙高、螺距等）。3）扭矩台肩效应　　大多在螺纹结构中采用了反向抗扭矩台肩设计，有控制扭矩的扭矩端面，这种扭矩端面又是接头的辅助密封结构。4）螺纹表面处理　　特殊螺纹接头广泛采用金属对金属密封是一种过盈相干配合，在拧接或卸扣密封表面易损伤而影响密封性。为此特殊螺纹接头表面抗粘结损伤处理通常采用磷化、镀铜、喷砂或镀铜与喷砂相结合。2.几种常用的特殊螺纹1）NK3SB特殊螺纹　　NK3SB特殊螺纹由日本NKK公司开发，采用0°承载角、45

7、°导向角1:16锥度，每英寸5牙牙型，接箍表面镀铜或镀锌，球面对锥面线接触、90°台肩密封，这种特殊螺纹设计比较先进，可承受圈套的轴向压缩和弯曲载荷。2）NSCC特殊螺纹　　日本新日铁公司开发，采用API偏梯形螺纹牙型，接箍表面镀铜或镀锌，锥面对锥面、面接触、90°双内扭矩台肩三重金属密封，适用于气井和热采井。3）VAM特殊螺纹　　VAM特殊螺纹由法国瓦鲁瑞克公司开发，逐渐形成VAMACE、VAMS、VAMHW系列，可适应不同服役条件的要求，其特点是易于加工，简单实用，性能可靠，在各类特殊螺纹中其应用最为广泛。与德国曼内斯曼公司联合开发的VAMTO

8、P特殊螺纹性能优良，连接强度高，密封效果好，目前属于高品质特殊螺纹。　　VAM特殊螺纹沿用API偏梯形螺纹牙型，因而继承A