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干果礼品盒石油工业专用管材质量监督检验中心 石油工业专用螺纹量规计量站 二○○六年十二月 目
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一、钻具、油套管螺纹检验 二、对标准中几个问题的讨论 三、螺纹常见外观缺陷
钻具、 一、钻具、油套管螺纹检验
1 概述 1.1 油井管简介 国外将钻杆、钻铤、方钻杆、转换接头等钻具和油套管 统称为油井管（缩写为OCTG），顾名思义——下入油井里 的管子，我们石油行业以前将之称为“石油专用管”，其 实“石油专用管”还包括管线管也叫输送管（缩写为LP）。 油井管和管线管总称石油专用管。 油井管年需求在100万吨左右，耗资达近百亿元，近年 来都在120万吨以上，油套管占总需求的90%左右。油井管 柱也就是由
所说的三柱组成：钻柱、油管柱和套管柱。油 井管由锥度螺纹将单根油井管连接而成，浅则数百米，深 则数千米，甚至上万米。锥度螺纹具有上卸扣速度快，连 接强度高，密封性好等优点。
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管柱在不同井段要长时间承受拉伸、压缩、弯曲、内压、外 压和热循环等复合应力的作用。螺纹连接部位是最薄弱的环节， 失效事故80%以上发生在螺纹连接处。因此，油井管螺纹主要应 具备两个特性：（1）结构完整性，就是螺纹啮合后应具备足够 的连接强度，不致于在外力作用下使结构受到破坏；（2）密封 完整性，就是要能够保证含有数以百计螺纹连接接头的管柱在各 种不同受力状态下承受内外压差（一般为几百个大气压）的长期 作用而不泄漏。螺纹连接强度和密封性能是油井管极为重要的两 个技术指标。
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1.2 检验的意义 螺纹检验的目的就是要把螺纹质量不合格的管子检查出 来，防止不合格管下井，最大限度避免或减少油井管失效事故的 发生。油井管螺纹失效形式主要有：丝扣断裂、粘扣、滑脱、 泄漏等。处理事故少则几十万，多则几百万，甚至整口井报废， 造成重大的经济损失。 各油井管生产厂要经过工序检验、入库前抽检（成品库 抽检）等多道工序把关；各油田还要进行到货后商检（验收） 或派人赴工厂监造或在出厂前、装船（车）前检验，有的油田 则委托第三方检验机构驻厂监造。
油田除螺纹参数、外观按比 例抽检外，有的单位还对螺纹接头进行静水压密封性能试验。 油井管下井前，作业人员还需对螺纹进行外观检查（有无损伤、 变形、
锈蚀等），对管体还要进行通径试验。
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以上检验就是要尽可能控制螺纹连接的质量。当然操作是否规 范、扭矩、转速是否合适，螺纹脂性能是否符合要求也对螺纹连接 质量有很大影响。如某油田下套管作业用液压钻杆大钳，夹持力过 大，致使接箍严重变形，造成螺纹严重粘扣；又如某油田下油管作 业作用聚乙烯锥形塑料套，未起到润滑作用，造成粘扣、牙形受损， 丧失了抗拉能力导致脱扣事故。 也有一些质量隐患靠现有手段、检验方法是发现不了的，如工 厂接箍机紧扭矩不足的问题。井队下井时，如配有扭矩仪浮动上扣， 可以弥补这一不足；如采用老办法，看余扣，极有可能导致油套管 下井后无法密封、甚至滑脱。如商检人员在检验时发现，某厂套管 接箍手可以拧下；某油田使用国产套管，螺纹（按比例抽检）、水 压（100%检验）都进行了检查，合格的管子下到井里，有10余口井 试不住压。经调查分析和实物试验，发现主要是工厂扭矩不足，用 控制J值的方法进行上扣，试压卸堵头时有的接箍竟被卸下。
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分子动力学仿真
油井管用途 油管：油气自井底至井口的采收通道。钢级：J55、 2.1 油管 N80、P110等，范围为1.05″～4 1/2″，以2 7/8″EU、NU 为多。 套管：防止地层塌陷，保护油管、与油管通过封隔 2.2 套管 器将油气层与环形空间隔开。分表层套管、生产套管（即 油层套管），技术套管（异常压力用）。范围为4 1/2″～ 20″，以5 1/2″、7″、9 5/8″LC、STC、BC为多，钢级： J55、N80、P110等。 钻具（钻杆、钻铤、方钻杆、转换接头等）传递动 2.3 钻具 力给钻头、破碎岩石、高压泥浆进入井底的通道。钻杆范 围2 7/8″～5 1/2″，以5″内外加厚为多，钢级：E75、 G105、S135等。 2
一、钻具、油套管螺纹检验
变频器开关电源3 螺纹型式及代号 3.1 油管 (1)平式油管(不加厚) NU(旧:TBG或NUE) (2)外加厚油管 EU(旧:UP TBG或EUE) (3)整体接头油管 IJ(旧:IJ TBG) 3.2 套管 (1)长圆螺纹套管 LC(旧:LCSG或LTC) (2)短圆螺纹套管 STC(旧:CSG或STC) (3)偏梯形螺纹套管 BC(旧:BCSG或BTC) (4)直连形螺纹套管 XC(旧:XCJG)
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3.3 钻具 (1) 数字型接头 NC(NC10-NC77) (2) 正规型接头 REG(2 3/8REG-8 5/8REG) (3) 内平型接头IF (2 3/8IF-5 1/2IF) (4) 贯眼型接头 FH(3 1/2FH-6 5/8FH) 注:（1）内平型、贯眼型逐步在淘汰； （2）4FH-NC40互换； 2 7/8IF-NC31互换； 3 1/2IF-NC38互换； 4IF-NC46互换； 4 1/2-NC50互换。
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互换只是基面中径相同，不影响旋合配对，但牙型不同， 使用性能也大不一样，所以不
能等同。油田在标识接头螺纹型 式时经常标错，在NC50扣上注411或410等。 （3）螺纹有左右旋之分。方钻杆以上螺纹连接用左旋，打捞 处理事故钻具也用左旋。 （4）旧式代号： 4 1/2IF：410 （母），411 （公）； 4IF：4A10（母），4A11（公）； 4 1/2FH ：420 （母），421 （公）； 4 1/2REG：430 （母），431 （公）。 生产厂基本不用这些旧代号，油田管子站还延用旧的习惯， 希望按新代号进行标识。
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牙型特点 （1）油管及圆螺纹套管 螺纹为圆螺纹（齿顶、齿底为圆弧状）；锥度为1：16；牙型角为 60° ， 牙 侧 角 为 30° ； 螺 距 为 3.175 和 2.54(8 牙 和 10 牙 / 吋 ) 牙 型 高 度:1.810(8牙/吋)、1.412(10牙/吋)。注：玻璃纤维油管采用外加厚长圆 螺纹油管型式。 （2）偏梯形套管 13 3/8″以下锥度为1：16，16″以上锥度为1：12，螺距为5.08(5 牙/寸)；牙型高为1.575；牙侧角为3°和13°，牙型角为13°。 注：13 3/8″以下，螺纹齿顶、齿底与母线平行；16″以上，螺纹 齿顶、齿底与轴线平行。 （3）直连型套管 属特殊扣、很少遇到，不作介绍。 4
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（4）钻具 锥度为1：6、1：4或1：8 螺距为6.35(4牙/吋)，5.08(5牙/吋)，4.233(6牙/吋) 牙型高度为3.095、3.083、2.993、3.743等，牙侧角为30°，牙形 角为60°。 详见GB/T 9253.1-1999，P2-P5，图1、表1、表2。 5 生产、检验依据的标准 5.1 油套管 (1) API SPEC 5CT (2001第7版) (2) ISO 11960:2001 IDT (根据API标准制定) (3) SY/T 6194-2003 注：等同采用ISO标准作为行业标准，即将升级为国家标准。
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（4）API SPEC 5B（1996第14版） （5）ISO 10422（根据API标准制定） （6）GB/T 9253.2-1999 注：等同采用API标准作为国家标准。 （7）API RP 5C1（1988第16版） （8）ISO 10405 1993（根据API 标准制定） （9）GB/T 17745-1999 注：等同采用ISO标准作为国家标准。 （10）API RP 5B1（1999第5版） （11）GB/T 18052-2000（等同采用API标准） （12）API Std 5T1（1996第10版） （13）SY/T 6445-2000（等同采用API标准） （14）API RP 5A5（1997第6版）
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（15）SY/T 6474-2000（等同采用API标准） （16）API SPEC 15HR（2001第3版） （17）SY/T 6267-1996（等同采用API标准） （18）API SPEC 15LR（2001第7版） （19）SY/T 6266-1996（等同采用API标准） （20）SY/T 5990-94（套管国外订货技术条件） （21）SY/T 5396-2000（石油套
管现场检验与运输） （3）、（6）、（11）、（13）4份标准为本次学习资料； （1）-（3）介绍管体钢级、重量、理化性能、无损检测、几何尺寸和外 观质量等。 （4）-（6）介绍螺纹参数的加工
、检验方法公差要求和量规规范等。 （7）-（9）介绍现场维护、使用（推荐最小、最佳及最大扭矩） 。
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（10）-（11）介绍推荐的螺纹检验方法、是对（1）-（3）的 补充和细化。 （12）-（13）介绍石油管材及螺纹常见缺陷及表达。 （14）-（15）介绍平端钻杆、新油套管现场推荐的检验方法 （无损检测、外观为多）。 （1）-（9）最重要，是工厂生产、检验和油田检验、操作的 主要依据。 （16）-（17）介绍高压玻璃纤维管线管； （18）-（19）介绍低压玻璃纤维管线管； 15HR与5B没有衔接好，新5B里对玻璃纤维管螺纹参数极限偏 差未作规定（旧5B有规定），参见相关的标准，即15HR，15HR又要 求参见5B。
二氧化碳吸附剂钻具、 一、钻具、油套管螺纹检验
5.2 钻具类 (1) API SPEC 7(1998第39版) (2) SY/T 6407-1999(等同采用API标准) (3) GB/T 9253.1-1999(在API 39版及GB9253.1-1988基础上 制定的)。 (4) API SPEC 5D(第6版) (5) ISO 11961(根据A
PI标准制定) (6) API RP 7G(1990，第14版) (7) SY/T 5987-94 (1)-(2)介绍旋转钻井钻柱构件规范，涉及钻杆、方钻杆、钻 铤、水龙头、转换接头、稳定器、钻头等，还介绍了螺纹参数、 检验方法、量规规范等。 （3）主要是介绍螺纹结构、参数和公差。
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（4）-（5）介绍钻杆管体长度、壁厚、外径等结构尺寸和外 观检验、无损检验等。 （6）主要介绍钻柱设计和操作限度、涉及到对旧钻具螺纹接 头的检验方法。 （7）介绍国外订货的技术条件。 另外还有很多SY行业标准：《钻铤》、《加重钻杆》、《钻 具稳定器》、《石油钻杆接头》、《钻柱转换接头》、《方钻 杆》、《提升短节》、《钻具报废》、《钻杆分级》……等。 最重要的是（1）-（5）。
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6 检测项目及公差 6.1 油套管 外观、几何尺寸、螺纹参数等详见附表1。 注 ： J 值 未 列 入 ， SY/T 5987-94 对 圆 螺 纹 套 管 要 求 为 J±6.35mm,SY/T 6474-2000即API RP 5A5提出所有规格如超出 J±6.35mm要通知货主，但不一定判不合格。（5A5新版规定±2 牙，旧版±3牙）。 钻具(主要是钻杆) 6.2 钻具(主要是钻杆) 主要结构几何尺寸、螺纹参数、外观等、详见附表2。
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7 检测用量具、工具
卷尺、通径规、测厚仪（超声波、机械式）、游标卡尺 （长爪、普通、深度），钢板尺、卡钳、深度千分尺、内径杠 杆表、座架规（鞍形规）、全套螺纹单项仪及附件、全套螺纹 量规、锉刀、沙纸、油石等。 单项仪主要有：内外螺纹规及样板内外齿高规及样板，内 外锥度规，凹凸缺陷
规，同轴度规，轮廓显微镜，螺尾规，三 表量规等。
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8 检测量值溯源关系 8.1 螺纹单项参数 由低到高溯源关系依 次为:
单项仪 检验仪 各省市计量测试所 国家长度基准
8.2 一般几何尺寸 由低到高溯源关系依次为:
常规量具（卡尺、卷尺、千分尺等）
工厂、所、中心（局检测中心）
各省市计量测试所
国家长度基准
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8.3 油套管紧密距 由低到高溯源关系依次为: 8.4 钻具紧密距 由低到高溯源关系依次为:
工作规 工作规 校对规 三坐标、轮廓仪、高度仪等
省计量测试所
国家长度基准
校对规
地区规 三坐标、轮廓仪、高度仪等 省计量测试所 国家长度基准 美国国家长度基准数字天线
原始规
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检测前的准备 （1）螺纹清洗(柴油、锯末等)，登记好规格、钢级、管号、 批号、合同号、厂名等。
（2）量具的选取。触头直径、样板（齿高、螺距）、单项仪 的型式，螺纹量规、卡尺等。 （3）测量范围的定位。钻具螺纹为第一完整扣至最后一完整 扣，圆螺纹套管外螺纹为第一完整扣至L4-12.7处，内螺纹为第一 完整扣至J+1P处；油管外螺纹为第一完整扣至L4-g处,g=12.7，其实 与圆螺纹套管相同；偏梯形套管外螺纹为第一完整扣至L7处，内螺 纹同圆螺纹套管。 9
一、钻具、油套管螺纹检验
（4）测量间距的确定。 （a）牙型高度。测量范围大于25.4mm的产品，以25.4mm的间距进 行；测量范围在12.7-25.4mm之间，以12.7mm间距进行。对于11 1/2 牙/吋的产品，以4牙螺纹间距进行。 （b）螺距/锥度。①普通螺距间距同a。任何时候除偏梯形螺纹 外，锥度，牙形高度和螺距的测量接触点都不得超出最后一牙完整 螺纹位置。偏梯形螺纹锥度还应在不完整螺纹区域检测。②累积螺 距间距，测量内外螺纹累积螺距应在第一牙完整螺纹和最后一牙完 整螺纹间某一间距内进行，对于每对牙数为偶数的，该间距等于 12.7mm的最大倍数，对于每寸牙数为奇数的，该间距等于25.4mm的最 大倍数。
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10 测量 （1）外观检查。是否有接箍变形、螺纹损伤等缺陷，有毛刺、轻微 损伤的螺纹修磨后再旋合量规，严重变形，损伤的没必要旋合。 （2）几何尺寸、通径等项目检查。对钻杆要使用鞍形规检查
接头卡 管体的同心度。 （3）螺纹单项参数的检测。标准里写的比较详细。掌握要领，仪表 读数最大转折点，螺距规、锥度规绕固定触头左右或上下偏摆，外齿 高规垂直于螺纹轴线方向左右偏摆；外齿高规垂直于
螺纹轴线方向左右 或上下偏摆；外齿高规垂直于螺纹轴线方向上向偏摆，内齿高规沿垂直 方向上向偏摆；锥度测量在同一轴截面上（对钻具测量影响较大），螺 距和齿高沿母线方向。 （4）紧密距检测。量规旋合时加适量润滑油，平稳旋合，不施加惯 性，以一个人的臂力至上不动为止。日本JFE公司研究表明，不同人的 旋紧力差值约为40N·m。
钻具、 一、钻具、油套管螺纹检验
苟仲武
11 注意事项 （1）所有量具（特别是量规）与被检产品等温足够时间，消除 温差。温度不但影响测量结果的准确性，还会将量规抱死在接头 上卸不下来。如修扣时接头在高速旋转时刀具切削金属摩擦挤压 发热温度比较高，量规旋合后有时卸不下来；又如刚从房间拿出 的量规施合暴晒在太阳下的螺纹接头，也会抱死。在修扣时有时 不得不将扣破坏取下量规；在检验现场时要用开水或火焰加热待 膨胀后取下量规。 （2）油套管公扣紧密距在记录时要注明正负号。有不少油田甚 至管加工厂只记测量值，看不出正或负，对结果合格与否的判断 带来不便，如果传递值偏差可忽略影响小些，如果传递值偏差较 大，就会造成误判。另国产齿高规、螺距规量表上未作“+”“-”标 记，测量时要会判断，并记录“+”“-”号。
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（3）量表回程误差注意消除。尤其量表用旧后齿条传动出 现空隙，回程误差比较明显，单项仪检定时国内行业检定规程 对回程误差有要求，但国外单项仪合格证上检定结果对回程误 差不作要求。 （4）锥度测量应注意回零是否正确，否则重新测量。在完 整螺纹区间测量间距必须全部履盖该区间，即测量间距必要时 可重叠。只测量一个间距是不够的。如1999年江苏油田进口日 本NKK套管，有不少套管公扣小端1吋锥度合格，第2吋就不合格， 从螺纹小端向大端测量时，表的读数与实测值一致，否则要用 表盘最大读数减去指针所指的读数才是实测值。
钻具、 一、钻具、油套管螺纹检验
（5）注意S1、P1、S2的修正，特别注意油套管螺纹环规的长度是否规范， 旧API 5B对环规长度要求很松±0.66，但新标准加严，为±0.051。如前几 年哈尔滨某量具厂制造的2 7/8 TBG、3 1/2TBG等量规环规长度较名义值 长3.5～3.8，工厂车扣时，把量规当标准量规使用，致使公接头P1值100% 不合格，超上差。 （1）（S1-S）+A±1P；P1±1P （2）（S1-S）+A0-P/2；P1+P/20 （3） (S ? S ) ; S 对一些测量结果在合格与不合格边缘上时,S1,P1和S2 的修正就显得很有必要，钻具螺纹本来紧密距公差范围就很小，更有必要修 正。 （6）管端内外棱边的毛刺、内倒角是否
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