油管接箍是油田的一种钻井工具
油管接箍是油田的一种钻井工具,主要用于管道的连接,主要解决应力集中引起的疲劳断裂问题。
油管接箍结构是:管端通过锥形螺纹与环体内壁连接,环体端部与油管通过相同螺纹、相同螺距螺纹连接。
油管接箍具有减轻单锥螺纹连接管外螺纹根部应力集中的特点,不易产生疲劳断裂,连接效果好。有效防止了油井管柱断裂事故的发生。
接箍分为油管接箍和套管接箍。常用的钢种有J55,K55,N80,L80,P110等。
油管上轴环的标准是实施API5CT和API5B标准,API5CT具有油管接箍和套管接箍的尺寸、钢种的物理和化学性能参数以及API5B中的套管螺纹的参数。轴环的联接几乎按照上述扭矩控制,并根据J值进行控制,但是必须达到规定的不小于扭矩,并且部分梯形螺纹套筒的联接将螺纹连接到三角形符号的底部边缘。
K55石油套管螺纹密封的可靠性
石油套管螺纹密封的可靠性是保证油井大量生产的关键因素。特别是近年来,石油然气勘探开采趋向于深井高压,石油套管螺纹密封要求更为严格。根据检测结果,K55石油套管在螺纹连接处出现故障,因此保证螺纹接头的质量和紧密封的可靠性是非常重要的。
在圆螺纹不具有密封能的理论基础上,圆螺纹壳体的螺纹顶与螺纹底之间存在间隙,形成螺旋间隙带,使石油套管的内外间隙相互沟通和泄漏,间隙大小由螺纹公差区控制。除了内外螺纹顶与齿底之间的间隙外,其密封性能还受内外螺纹轮廓角公差区分布的影响。
理论上,石油套管圆螺纹没有密封性能。为确保密封性能,必须采取其他的措施。通常,在内螺纹上镀一定厚度的锡或锌层,并且使用具有优异性能的密封油脂作为间隙填料以实现密封。然而,在高压油气井中,套管短节加工,这些常见的密封方法可能会失败。正是由于这个原因,国外广泛使用特殊螺纹石油套管,它的螺纹接头使用金属和金属密封,不存在间隙问题,具有可靠的密封性能。
为了提高圆螺纹的密封性能,除了具有优良性能的软金属和密封剂外,控制石油套管螺纹的公差带也是非常重要的。石油套管厂家建议生产时从管带的大小上减小齿形公差带,使管带的横截面面积减少一半,可以有效改善其密封性能。
油管失效多是由油管接箍的流场诱导导致的
随着油气田开发的不断深入,井下管柱的工作条件越来越差,各个油田都发生了一系列API石油套管失效事故,造成了巨大的经济损失。统计表明,约64%的石油套管失效事故发生在螺纹连接。石油套管失效的原因非常复杂,国内外学者也从不同的角度进行了大量的研究。一方面,石油套管加工尺寸的偏差、现场操作和抽油杆的摩擦导致油管内壁端部机械损伤,导致油管失效;另一方面,腐蚀液在油管中流动,油管接箍处的流场突然变化,加速了管壁的腐蚀,导致油管的失效。目前,对流场变化引起的油管失效的研究相对较少。
API连接管油管接箍紧固后,接头中间有一个25.4
mm长的凹槽,称为“J”形区域。在实际加工过程中,由于公差的存在,“J”形区域的尺寸发生了变化。油管柱内流动通道的变化会引起涡流场和压力的突变。
在流场和压力分布规律中,石油套管厂家研究了流路结构变化与流场诱导失效之间的关系。在此基础上,设计了API圆螺纹油管专用密封衬砌组合结构,解决了油管接箍流场引起的故障问题。
油管接箍处流场突变是石油套管失效的原因之一。研究流道结构与流场诱导失效的协同效应,可以更有效地预防油管柱失效。油管接箍中部“J”形区存在明显的涡流现象。压力波动将形成低压区。油液蒸发,冲击油管壁,加速油管接箍腐蚀失效。内衬管密封组合结构能有效避免流道突变,改善油管接箍接头螺纹部位的流场分布。
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