API套管圆螺纹接头粘扣失效分析

粘扣是套管接头的失效形式之一，它发生在套管上扣操作过程中的螺纹处。套管一旦发生粘扣，直接影响到套管柱的密封性能和连接强度。通过对套管接头的上卸扣实验和接头螺 凶数值计算，对套管产生粘扣的原因进行了研究，并利用摩擦磨损机理，描述了粘扣的产生过程。     

油套管螺纹连接抗粘扣技术的研究现状及展望

螺纹粘扣作为油套管中最常见的失效形式，一直是国内外冶金和石油系统的研究重点。对油套管粘扣现象作了简单的解释，通过对国际上近20年来油套管螺纹连接抗粘扣技术研究情况的分析总结，归纳了各种关于管螺纹粘扣失效的机理研究、管螺纹参数优化及其检测研究、螺纹脂和螺纹镀层的研究、油套管特殊螺纹连接的研究、油套管上卸扣的操作规范的研究，介绍了其主要研究成果，指出存在的问题，并探讨了进一步开展研究的方向。     

快速上扣螺纹接头的有限元分析及优化设计

快速上扣螺纹接头是一种适用于大口径套管的接箍螺纹连接方式,具有对扣容易、上扣效率高、不错扣的特点,特别适合于海上等恶劣环境作业.根据市场需求,宝钢开发出了自主知识产权的快速上扣螺纹接头.介绍了宝钢快速上扣螺纹接头的优化设计过程,利用有限元方法对齿形角、螺纹中径、锥度、连接强度等进行分析,确定了接头的优化结构.开发的快速上扣螺纹接头产品分别在宝钢实验室和西安管研院完成并通过了全尺寸实物性能试验,13.375 in规格已在油田完成下井试验,证明产品的上扣完整性、密封完整性、结构完整性满足油田使用要求.     

接箍镀铜对油管抗粘扣性能的影响

在分析油管上卸扣过程中珠粘扣现象的特征及机理的基础上,进行了接箍螺纹种方式表面处理如镀铜、镀锌、磷化等试验,以改善螺纹抗粘扣性能,结果表明镀铜处理具有最佳的效果。     

螺纹脂对抗粘扣性能的影响研究

为研究螺纹脂类型对抗粘扣性能的影响,分别选取了API标准样管、API标准扣型、API标准处理方式、API标准上扣参数、高精度的试验设备等,使用相同的扭矩和螺纹脂涂抹方式,用4种螺纹脂在4支标准样管上进行上卸扣试验。试验结果表明,螺纹脂对抗粘扣性能有重要影响,选取的4种类型螺纹脂中只有BESTOLIFE 2000螺纹脂可以满足API标准9次上卸扣螺纹无严重损伤要求,B96101只能承受6次上卸扣螺纹无损伤,8401和DH-2螺纹脂3次上卸扣后螺纹就会发生严重损伤。     

直连型油套管接头结构设计与分析

直联型油套管在石油深井、超深井钻井、特殊间隙固井、修井等作业中有重要应用,但整体连接性能较低。本文对直连型特殊扣油套管产品进行优化设计开发,通过有限元分析方法,选出最优设计方案,并根据API RP 5C5 2017版标准的试验方法,验证了接头上、卸扣能力和气密封能力。结构优化后的特殊扣采用勾型齿形和球对锥的密封结构,合理的结构使优化后的特殊扣接头具有优异的抗粘扣性能,较高连接强度和抗内压性能,能够适应日益复杂的井况。     

井下工具螺纹粘扣原因分析

针对井下工具螺纹3-1/2″EU的粘扣现象,对螺纹材质化学成分、金相组织、力学性能、螺纹参数进行检测和分析,并通过螺纹上卸扣试验和静水压力试验分析磷化对螺纹粘扣影响程度。结果表明,螺纹表面未经磷化处理,导致螺纹润滑性下降,摩擦力增加,造成螺纹粘扣;而磷化螺纹可明显提高螺纹抗粘扣能力,能够提高螺纹密封性能。     

油套管螺纹的“黑皮扣”现象浅析

"黑皮扣"是油套管螺纹加工中的难题,也是油套管螺纹接头测量和使用的隐患。介绍了标准API与特殊螺纹油套管"黑皮扣"的定义与判定方法、油井管生产与检验过程中对"黑皮扣"认识的误区、"黑皮扣"在使用过程中的危害。重点从管体来料、加工工艺方面,解析了油套管螺纹加工产生"黑皮扣"的原因及改进措施。通过调整螺纹锥度和中径等,减少"黑皮扣"产生的概率,对油套管设计、加工生产与检验具有指导意义。     

API圆螺纹油管接头连接性能的非线性有限元分析

ＡＰＩ圆螺纹油管在油田有着广泛的应用，在使用过程中，发现油管接头有粘扣甚至滑脱现象。为了探讨ＡＰＩ圆螺纹接头粘扣和滑脱的机理，改善螺纹接头的连接性能，对螺纹接头在机紧过盈，轴向拉伸载荷作用下进行计算机仿真的非线性有限元分析。分析结果表明，啮合螺纹接触应力过高造成螺纹粘扣；管体螺纹接头部分强度刚度较低限制了螺纹接头的连接强度。     

大口径特殊套管接头TP-QR的开发

针对13.375in及以上的大口径API套管接头存在的上扣速度慢、接头应力高、上扣控制难等问题,研制了专用于大口径快速上扣的套管特殊接头TP-QR。该产品通过了ISO 13679 CAL II实物性能试验,其抗粘扣性能、密封完整性、结构完整性达到了产品设计要求,并在油田完成了下井使用。     

宝钢钻井用套管实物性能试验研究

针对套管在钻井过程中受到不同程度磨损的情况,模拟套管均匀磨损和偏磨工况,采用全尺寸实物试验方法,对宝钢Φ139.7×9.17 mm P110钻井用套管进行了拉伸失效和静水压试验研究。研究结果表明:宝钢钻井用套管,在上、卸扣试验中螺纹和密封面未发生黏着磨损,拉伸失效载荷大于API BUL 5C2规定接头连接强度最小值17.7%,失效内压值大于API BUL 5C2规定最小内屈服强度46.7%。对该产品进行了钻井试验,完成油层套管钻井井深1 160 m,满足了油田使用要求。     

Research on Predicting Molten Steel Breakouts by the friction

 通过对板坯连铸机结晶器液压伺服振动系统液压伺服油缸压力及活塞行程的检测,并应用结晶器伺服液压振动系统的运动方程,确定结晶器与连铸坯坯壳之间的摩擦力,找出该摩擦力在漏钢前的变化特征,用来预报粘结、裂纹及异物卷入漏钢,有效减少漏钢事故的发生。     

圆螺纹油管接头齿面接触应力与粘扣分析

分析了ＡＰＩ圆螺纹油套管发生粘扣的基本过程及机理。利用Ｉ－ＤＥＡＳ和ＭＡＲＣ软件计算了拧接过程螺纹齿面的接触应力，定量分析了管体（公螺纹）和管接箍（母螺纹）的锥度变化对齿面接触应力的影响。认为产生粘扣的主要原因是螺纹齿面局部过量的塑性变形，通过变锥度的方式能使接触应力分布规律得到改善，并在现场生产中得到验证。     

铸坯碳偏析对Q345E低温冲击性能的影响

 为了适应风电法兰恶劣的工作环境,提高使用寿命,对风电法兰用钢Q345E低温冲击性能提出了在－50 ℃测试的要求,而且内外部性能要求均匀一致。为了提高Q345E钢的心部力学性能, 采用不同连铸工艺生产了具有不同凝固组织的圆坯, 分析了铸坯碳偏析对力学性能的影响,为改善Q345E钢心部的力学性能提供了依据。结果表明, 提高铸坯等轴晶率和细化凝固组织可降低铸坯心部的碳偏析程度,能显著提高钢材内部力学性能的均匀性。     

起爆方式对间隔装药应力场分布及裂纹扩展的影响

通过模型实验研究了不同起爆方式对空气间隔装药炮孔两侧损伤分布的影响规律,借助数字图像相关实验系统,获取了全场应变场演化过程及空气段应变衰减规律,同时借助透射式焦散线实验系统,探究了起爆方式对预制裂纹动态断裂行为的影响.实验结果表明：柱状药包炮孔两侧产生的损伤范围具有显著的分形特征.采用外侧起爆时,空气段中心两侧均产生损伤,而采用其他起爆方式时,空气段均未出现损伤.不同起爆方式对空气段应变场径向压应变的影响主要体现在应变大小、衰减速度两个方面,对轴向拉应变的影响主要体现在时效性、衰减速度两个方面.不同起爆方式下预制裂纹端部断裂行为差别较大.采用内侧起爆、外侧起爆时,裂纹均为水平扩展,呈现典型Ⅰ型裂纹,裂纹起裂主要由拉伸破坏引起,异侧起爆时裂纹起裂为Ⅰ-Ⅱ混合型,具体表现为拉-剪破坏.基于数值模拟软件LS-DYNA,解释了预制裂纹端部起裂成因,得到了孔壁处应力场分布规律,不同起爆方式对炮孔轴向孔壁处压力分布影响显著,装药段主要体现在压力峰值位置和压力分布形态两个方面,空气段主要体现在压力峰值大小和压力分布形态两个方面.     

大圆坯连铸机开浇漏钢的工艺改进

天钢大圆坯连铸机在首次热试时采用原设计的引锭头连接件和工艺参数后发生开浇漏钢.为了防止开浇漏钢的发生影响生产,天钢炼钢厂经过对引锭头连接件、冷料结构和工艺参数的改进后,有效地解决了开浇漏钢的问题,未再发生开浇漏钢事故.     

冰铜水淬与实践

简要介绍了冰铜水淬"INBA"系统在祥光铜业的生产工艺,分析了冰铜在水淬过程中产生爆炸的原因,阐述了冰铜性质、冰铜温度、水淬水压、相对水量等内外条件对沙状冰铜品质的影响,总结了"IN-BA"系统在生产实践中存在的问题和整改措施。     

计算机仿真和全尺寸实物试验在特殊螺纹接头油套管研究开发中的应用

特殊螺纹接头油套管应用在深井、超深井、高压气井和热采井等油田采油工况.在研究开发中,产品结构和使用性能是两个重要的指标.本文介绍了应用计算机仿真和全尺寸实物试验进行特殊螺纹接头油套管研究开发的方法.在计算机仿真方面,通过模拟不同工况,对特殊螺纹接头的密封面进行了结构优化,减少了样品加工和试验的数量,降低了开发费用;在全尺寸实物试验方面,模拟油田的实际工作情况,掌握了产品的性能,提出了合理的上扣扭矩.两者的结合使开发出的产品在上扣、结构和密封等的完整性方面,完全满足油田用户要求.