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1、第25卷第3期石油钻探技术Vol.25.No.31997年9月PETROLEUMDRILINGTECHNIQUESSep,.1997固井技术特殊接头套管性能评价方法探讨苏宗元王瑞俊(河南濮阳457001)提要介绍了中原油田评价特殊接头套管的方法、自制全尺寸套管试验装置的性能和TM接头套管试验的情况。结果表明,在现场对特殊接头套管主要使用性能进行评价试验,不仅是必要的而且是完全可能的。主题词套管接箍套管强度气密封性能耐粘结性管子试验性能试验拉伸试验试验架中原油田实现的。拉伸载荷会使接头的密封性能降
2、低,而套管一、前言柱在井下要承受很大拉伸载荷,所以必须对其接头随着石油勘探开发的深入发展,油田对套管性进行拉伸载荷下的气密试验。能的要求越来越高;原来广泛使用的API圆螺纹和耐粘结性能体现了接头重复使用的有效性。考扁梯形螺纹套管难以满足实际的需要。为此,世界各虑到套管及套管附件在地面上可能进行多次试验或生产厂陆续开发了几十种优质套管连接件(通常称下套管作业时需要反复连接,故上卸扣次数确定为为特殊接头),主要用于高压气井、热注采井、定向5次。所用的5次扭矩值包括工厂推荐的最大扭矩井等特殊井的完井作业。
3、特殊接头与API螺纹接头和最佳扭矩。最后一次用最小扭矩连接后在163℃相比,在结构形式、密封机理、检测方法、维护及操下恒温烘烤12h,先对螺纹密封脂进行蒸发试验,再作等方面都有许多不同。因而如何认识、评价并选择进行拉伸条件下的气密试验。合适的特殊接头就成为一个新的课题。三、TC100/5型试验装置五年来,中原油田在这方面进行了有益的尝试,不仅设计了TC100/5型全尺寸套管试验装置,而且试验套管从现有套管中抽取。采用与井场相同完善了相关试验程序和评价方法,在套管质量控制的操作工艺,模拟井下套管柱的工
4、况对套管进行试方面取得了良好的效果;特别是套管气密封性能试验。中原油田研制开发了TC100/5型全尺寸套管试验的成功在国内属于首创,在国际也不多见。验装置,设计时考虑以下因素:1.试验对象是整根套管。18m高的井架和两个二、试验条件14m深的井筒能对长达11.5m的套管进行试验。根据中原油田的实际情况,确定套管地面试验2.能满足中原油田常用套管性能试验的需要。的内容包括:拉伸载荷作用下接头的气密封性能试试验套管的最大外径为244.5mm,最大拉伸载荷验和耐粘结性能试验。在确定气密试验载荷时,主要为
5、4900kN,最大压缩载荷为2940kN,最大试验内压考虑套管柱设计所采用的安全系数和试验设备的负(介质为水或氮气)为100MPa。荷能力,同时参照API/RP5C5《套管和油管接头3.气密试验采用高压供气、超高压水增压工评价程序推荐作法》中有关密封验证试验部分。最大艺。气密封试验的对象是套管连接部位,所以只保证拉抻载荷规定为套管接头最低屈服强度的80%;最接箍下约200mm以上的内腔为高压气体即可。供气高试验内压(气压)为最低屈服内压的80%(或的最大压力为19.6MPa,水泵的额定输出压力为90
6、%);两项载荷同时达到最大后至少维持5min。105MPa。金属密封是通过光滑的金属表面弹性过盈配合4.采用微机等工业自动化技术。微机用来设置第25卷第3期苏宗元等:特殊接头套管性能评价方法探讨·37·和控制紧扣参数;设置、储存试验程序;实现参数的显示、控制、记录、打印。5.由双作用单千斤施加拉伸和压缩载荷。对该试验装置轴向加载的准确性和均匀性进行测试和评价的结果表明,加载误差小于5%,准确性高于95%;高载荷时,加载误差小于2%,准确性高于98%(加载均匀性趋于稳定和良好,各测点应力偏离截面平均应
7、力的可能性为4.8%～5.8%)。6.连接方式、作业工具、试验载荷等试验条件尽量与井场工况相同。四、TM接头套管试验中原油田钻井管具工程一处从177.8mm×10.36mmTM接头套管中随机抽取了密封径配合松的12根套管(包括已经过耐粘结性能试验的3根)进行套管性能评价试验。这些试验套管经商检均为“合格品”,其钢级为SM140TRY。日本住友金属株式会社派1人共同试验,历时12d。图1TM接头套管气密性能试验1.耐粘结性能试验1.试验程序;2.现场实验把生产厂另外提供的接箍与套管外螺纹相连必要的理
8、论分析和室内试验。多数厂家也进行接,用微机控制的套管液压钳进行机紧—卸开试验。套管性能评价试验,但实际生产工序检验与API螺机紧5次,卸开4次。前4次机紧扭矩比工厂推荐的纹接头试验并无多大区别。所以,对特殊接头套管进最大扭矩值高10%,最后一次低10%。试验结果表行现场评价是十分必要的。明,TM接头具有良好的耐粘结性能;试验装置的扭2.中原油田从商检合格套管中随机抽取整根矩控制系统具有较高的精度;套管管体和接箍上的套管,采用与井场相同的工具和作业程序进行拉伸机紧位置标
