浅谈外加厚油管

浅谈对外加厚油管的认识
及塔河油田特殊螺纹的推广应用
魏善泉
外加厚油管采用锥管圆螺纹,通过接头加厚,实现联接和密封,是美国石油协会发布的基本螺纹扣型之一。其牙型为三角形、圆顶圆底,牙形角为60°,螺纹锥度为1:16,牙形角平分线与轴线垂直当螺纹旋紧后,靠内外螺纹的牙侧面过盈配合密封,具有加工容易、与螺纹脂配合具有一定密封性有一定的连接强度、现场维护和使用较简单、价格便宜的优点已经成功应用80余年,在石油工业的发展史上具有不可磨灭的贡献。但是随着石油工业的发展,地质条件日益苛刻,外加厚油管螺纹的一些不足之处日益显现,逐渐不能适应特殊地层的要求。现就外加厚油管的特点、不足之处以及塔河油田油管特殊螺纹扣型的选择谈一谈个人的见解:
一、外加厚油管的特点
1、通过接头镦粗增强了连接强度
在不改变螺纹形状的前提下,接头通过镦粗工艺使接头尺寸增加,提高了连接强度,满足下深要求。
以88.9×6。45P110EUE油管为例,管体直径为3.5in,加厚部位外径增大至3。75in.根据API 5C3公式(30)计算:管体屈服强度PY为1267KN.如果油管采用不加厚方式,根据API 5C3公式(45)计算螺纹连接强度Pj鸭皂树根为891KN.采用外加厚方式根据公式(45)油管连接强度为1560 KN。即通过外加厚方式使得油管的连接强度大幅度增加,甚至优于管体的连接强度。
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2、通过与螺纹脂的配合实现了密封
外加厚油管齿顶与牙底间隙存在一个0.076mm间隙,上紧螺纹时,牙顶间隙为充满螺纹脂,螺纹脂固化之后堵塞泄露通道,从而实现密封效果。如图1所示
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图1油管螺纹连接示意图
二、外加厚油管的不足之处
1、加工效率低,工厂产能浪费严重
外加厚油管虽然增加了油管的连接强度,但是实现油管的外加厚必须通过墩粗+二次热处理工艺实现,效率极低,而且一旦螺纹加工不合格必须重新进行墩粗根据天钢及宝钢的统计数据墩粗+热处理所需要的时间及造成的成本增加。所以导致外加厚油管成本一直居高不下.
巴特沃斯滤波器2、拉伸载荷下易发生滑脱失效金属抛光轮
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图2 油管螺纹接头在拉伸载荷下受力示意图
接头上扣后,由于内、外螺纹之间的干涉,螺纹的承载面与导向面上分别受到力FL和FS的作用。当接头受到轴向拉伸载荷后,导向面上的力FS减小,承载面上的力FL增大;同时FS和FL也会由于泊松效应而略微减小。当拉伸载荷继续增大时,内外螺纹的导向面逐渐分离,FS变为0,仅承载面受力。当拉伸载荷增大到一定程度后,逐步可以克服内、外螺纹承载面之间的摩擦力,这时承载面之间就会发生相对滑动,进而发生滑脱失效。
3、不能满足较高压力下的气密封要求
外加厚油管螺纹由于存在0.076mm的间隙,存在结构不完整和气密性不足等问题,只能在一些常见井况内使用,对于越来越复杂的地质环境和井况:如深井、超深井、高压气井、稠油热采井、定向井、水平井、重腐蚀井况方面则显得力不从心,时有泄漏等事故发生.
4、上卸扣性能不好,抗粘扣能力较差
图3螺纹上扣后应力分布图
如图所示由于上扣后应力分布不均容易引起螺纹粘扣,内外螺纹在第1 有效螺纹处接触应力最大,局部的最大应力可达到中间齿面应力的4 倍甚至更多,而接触应力是引起螺纹粘螺纹的根本原因,在上卸螺纹过程中,这一位置的齿面最容易粘扣.
5、螺纹修扣受限
如图,Leu标准长度为4 1/4in,107.95mm,减去L4长度2。313in,所余可修复长度仅为1.937in,49.19mm,螺纹修扣时每次正常损失长度为20mm,即外加厚油管每根仅能使用2—3次,而且加厚部位过短容易发生吊卡部位滑脱导致管柱落井事故。但是大部分管体在2-3次使用之后仍然是完好的,因此给油田造成了极大的浪费和经济损失。尤其是目前油价低迷的时期,尽最大限度发挥油管的潜能,降本增效,节约采油成本,对油田具有极其现实的经济意义。
6、短节等附件加工困难
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由于外加厚油管镦粗工艺、数量及长度等方面的限制,无法实现工厂规模化生产,或者即使生产也代价高昂。委托小厂进行加工,由于分公司抗硫油管占绝对数量,小的生产企业无法生产抗硫化氢的金属材料,即使生产由于技术及装备原因无法保证抗硫性能,存在极大的安全隐患.因此抗硫油管短节呈现订货难,价格高,成本大、周期长的特点。

本文发布于:2024-09-23 03:15:21,感谢您对本站的认可!

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