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1、1997年第20卷第l期钻采工艺阅矿场机械卜石油套管螺纹连接的密封结构康晓雷,(大港油田钻采研究院300280天津大港)摘,重.点是特殊螺纹石油套管的密封结构,要列举各种石油套管的密封结构分析,,API圆螺纹的密封缺陷讨论各种特殊螺纹套管良好的密封结构为进一步提,,,高固井质量提高套管的杭泄漏能力建议推广使用特珠螺纹石油套管并使用专业动力套管柑,。化下套管工具和扭矩仅下套管作业从而提高油井寿命—主题词套管漏失螺纹密封性能结构分析,,,石油套管作为油气通道套管螺纹密封度hnn为内螺纹的牙高&为三角形顶到的正常生产的关键因。可靠性是
2、保证油气井内螺纹牙顶的高度。,素特别是近几年来石油天然气的勘探和开采趋于深井化和高压化,对套管螺纹密封性的要求更加严格。根据API调查,套管柱’,,失效的86%出现在螺纹联接处因此如何粉。保证螺纹联接质量和密封的可靠性十分重、。({要本文将详细讨论API圆螺纹的密封缺堑一一一一犷。!不右一洲陷及各种特殊螺纹套管可靠的密封结构_____套管API圆螺纹的密封缺陷丝」,图1API圆螺纹容管螺纹联接理论上API圆螺纹不具备密封性能API圆螺纹的套管的螺纹牙顶与螺纹牙底之间存在间隙,并形成一条螺旋状空间间隙带,妙ISTDSB规定的套管圆
3、螺纹尺寸见。,表l使套管内外空间连通而发生泄漏其间隙大小受螺纹公差带的控制,除了内外螺纹牙顶、1A:i,、表PI套管圆螺纹高度尺寸(单位n)牙底的间隙之外其密封性能还受内外螺纹。123牙型角公差带分布状况的影响螺纹参数10牙/ins牙/in1.牙高公差带引起的间隙P=0.1000P二0.1250。API套管圆螺纹联接后的牙型见图1H=0.866P0.086600.10825.、图中;:坑=h。=0.626p一00070.055600.07125H为三角形高度&为三角形顶....S、=Sr。=+;h:0120P0002001400
4、001700到外螺纹牙顶的高度为外螺纹牙的高...==0120P+0.005001700002000,凡队度;Srs为三角形顶到外螺纹牙底的高度尸.:=4mm,注1英寸25为螺矩Srn为三角形顶到内螺纹牙底的高钻采工艺197年....,。/2、Htg5一tg5根据APISTDSB规定套管圆螺纹[(61/2)(58/2)1,n二,n高度的公差为(以10牙/in为例)h=h二0003023(i).。·士in由图,△=0006046(in)0556:盘:1和表1即可求得内牙高公差带所引起的间隙与牙型角公差,螺纹牙底与外螺纹牙顶之间的间
5、隙Z和内,带所引起的间隙都要导致泄漏但后者对泄::螺纹牙顶与外螺纹牙底之间的间隙Z的值,:,.漏的影响比前者更严重假定牙顶与牙底所Z;=S一S。=0003(in)形成的螺旋状空间间隙带的法向截面为边长2=r,一rs=.n2SS0003(i),等于最大间隙值的正方形则其截面积为Fl有两种极值情况=0.0062=0.000361矛,牙型角间隙则不然,,h:,¹外螺纹高取最大极限尺寸内螺纹它是可2组成的一个螺旋状空间间隙带其,hn取最小极限尺寸△高即可求出最大间隙法向截面积近似为凡二(配2)x(cos30’)H/。值=o.oo3o23
6、inZ,因此,F2/F,=53.96,就是说即h:=0.0576(in)牙型角公差带所形成的螺旋状空间间隙带的.hn“00516(in)法向截面积是牙高公差带所形成的螺旋状空.n△=0.0060(i)9。间间隙带法向截面积的836倍、º外螺纹高h:取最小极限尺寸内螺纹,由以上分析可知理论上API套管圆螺,hn△,高取最大极限尺寸可求出最大间隙纹不具备密封性能若要保证有密封性能必,值须采取其它措施,.通常在内螺纹镀一定厚度:=.n即h00516(i),的锡或锌层并使用性能优异的密封脂作间hn二.n00576(i)。,隙充填剂来实现
7、密封但在高压油气井中=.n△00060(i),这些通常的密封方式就可能失效正是基于在极值情况下的间隙值是螺纹联接名义,这一原因国外已大量采用了特殊螺纹套管石、,,2间隙值(z2)的两倍这一间隙形成螺旋特殊累纹套管的螺纹连接都是靠金属与金属。,状空间间隙带勾通套管内外空间引起泄,,密封不存在间隙问题因而具有可靠的密封。漏。性能2.牙型角公差带引起的间隙,根据AIPSTDSB规定套管圆螺纹牙国外特殊螺纹套管的密封结构.’。型角公差带为6了士15“”,所谓特殊螺纹是指与API圆螺纹和十,图2为内螺纹牙型角按上偏差15o取,API偏梯形
8、螺纹不同的螺纹国内外常用的,一1.5’取值的值而外螺纹牙型角按下偏差:日本的川崎制铁公司特殊螺纹套管主要有,、示意图由图可计算出内外牙型角极限偏差(KAWASAKISTEELCORPORATION)的所引起的最大间隙为FOX特殊螺纹套管;新日铁(NIPONSTE
