特殊螺纹接头结构与加工方法探讨

2020-01-19岳耀鹏中海油田服务股份有限公司油田生产事业部完井中心

环球市场 2020年27期

岳耀鹏中海油田服务股份有限公司油田生产事业部完井中心

特殊螺纹接头在结构设计上突破了API接头的框架，一般具有连接强度高、密封性能好的优点，解决了油套管接头的结构完整性和密封完整性问题，其应用范围不断扩大。2017年发布的APIrp5c5：2017《套管和油管接头试验规程推荐作法》规定了石油天然气工业用套管和油管螺纹连接的必要验证试验方法和验收准则。规定的试验是设计验证程序的一部分，可用于验证螺纹连接的试验荷载包络线和极限荷载是否与制造商声明的客观证据一致。Apispec5ct和apispec5b是套管制造的主要标准，也是油套管订货、验收和使用的主要依据。但在实际订货、验收和使用过程中，仍有许多问题无法解决，如油套管的使用性能（连接强度、密封性能、抗螺纹附着性能）。因此，有必要根据apirp5c5：2017和iso13679：2002标准对所选套管进行评价，然后选择适合工况的套管。2017年1月，apirp5c5第四版正式发布，其与ISO13679：2002标准的不同主要在于：①试样越来越少，由ISO13679：2002的8根减少到API5C5：2017的5根；②试样接头的加工要求越来越严格、科学，对锥度、密封面和螺纹中径的要求越来越高，更多考虑到生产加工中的小概率事件；③试样项目类型越来越少，但越来越复杂；④试验内容越来越接近工况，可参考价值越来越强；⑤试验周期越来越长，对一根试样的考验更加严苛。

一、基于API5C5：2017标准的特殊螺纹接头密封性能

（一）试验方法

根据API5C5：2017CALIV级标准对所选取的特殊螺纹极限样进行实物评价试验。实物评价试验目的、条件和结果。其中，1#和2#极限样属于密封低过盈样，且上扣扭矩最小，最容易在复合加载试验中发生泄漏；3#极限样属于密封高过盈样，且上扣扭矩最大，最容易在上卸扣试验中发生粘扣。全尺寸评价试验极限样及材料样取样其中，MT为材料样短节，材料样应在相应极限样附近取样。

（二）特殊螺纹接头上卸扣性能评价试验

在接箍极限样磷化前依据APIRP5C5：2017使用中径规、密封直径规等对外螺纹接头与内螺纹接头螺纹参数进行检测。

（三）特殊螺纹接头复合加载试验

复合加载试验的主要目的根据油田现场的实际情况，模拟不同的使用环境（水、气、升温等），对油套管施加复合载荷（拉伸、压缩、弯曲、内压、外压等）进行油套管的全尺寸检测试验，完成APIRP5C5、ISO13679等标准要求的油套管实物性能试验，为油井管生产和实验室产品研发提供技术支持。

二、提高螺纹加工质量的对策分析

（一）提高管体材料垂直度

因为管体材料存在一定的弯曲度，为解决这一问题，则需要保障其管体在弯曲度允许范围内，而后，有效解决螺纹出现黑皮扣缺陷。由此可见，控制加工弯曲度可以避免螺纹出现质量问题，一般情况下，有效增强管体材料垂直度，可以避免黑皮扣的出现对其造成影响。

（二）保证工件紧紧卡在中心

加工机床自身的主机与辅机之间中心位置不同，在实际加工过程中并没有控制好中心位置，出现了卡不紧的情况。对于此问题的解决，第一步应当分析管料自身问题，如果没有影响因素，再调整机床中心位置，在实际调整过程中，要保证机床的主机与辅机二者处于同心位置，并调整定心卡爪位置，同时，检查好前后卡盘卡爪完整度，为了有效确保其可以卡紧，需要将钢管旋转精度控制在0.5mm之内，同时，调整前后卡盘，让其保持一种可以上下浮动的工作状态。

（三）有效控制机床精准度

在实际加工螺纹过程中，通常情况下，会运用刀具补偿以及调整程序，但实际测量所得的螺纹锥度、紧密距，和测量值并没有较明显的差异。从目前情况看，需要及时控制车丝机，将以往老旧的机器淘汰，及时更新设备，进而提升机床精准度。正常情况下，对于粗、精车刀套的滚珠丝杠的间隙精准度要控制在0.10mm，而机床的主轴轴向间距的精度则需要控制在0.05mm，此外，旋转刀台的垂直度误差应当控制在0.05mm之内。而通过调整数控程序，极大力度控制螺纹的锥度、紧密距，保证其参数符合API标准中的相关规定，利用此种方法提高机床自身的精度，进而达到油套管螺纹加工质量要求。

（四）调整螺纹的锥度与紧密距

从上文可得知，在螺纹参数中，锥度和紧密距这两个参数是其中最关键的影响因素，因此，有必要对锥度和紧密距进行调整和优化。按照标准的锥度看，以每英寸长度为单位，其直径变化为0.0625"即1.5875mm。如果是一个完整的螺纹，这允许存在误差，其最大范围控制在0.061"～0.067"，也就是1.55～1.67mm；如果不是完整的螺纹，则在允许范围内，其最大偏差在0.061"～0.067"，也就是1.55～1.70mm。在检测锥度时，将螺纹作为起点，而后每隔一定的距离进行再次测量，可以将其控制在25.4mm左右，在测量相应位置的锥度值，这样连续测量三点。根据的测量的得到的数据，对机床进行有针对性的调整，并对机床的定位误差进行有效的补偿，进而有效调整螺纹精车过程中的始点坐标值，最终达到调整其锥度与紧密距的目的。

（五）提高对强化加工精度控制的重视度

在实际加工油套管过程中，需要格外注意材料的内外径的椭圆度、垂直度这两方面，严格控制椭圆度、垂直度可以更好地为机械加工做好基础。因此，在整个加工过程中，相关加工人员首要任务要提高对强化加工精度控制的重视度，从油套管的螺纹加工实际需要出发，并严格遵照其中的各项参数标准进行加工。这就需要工作人员在实际加工中要紧密结合实际，分析出其中可能存在的影响因素，并采取有效措施对其进行强化处理，进而达到油套管加工需要。除此之外，在实际加工过程中，还要严格控制加工台稳定性，因为任何不稳定因素都会对所车的螺纹质量造成影响，所以，有必要提高对加工精度的重视。

（六）严格检查和校正加工质量

在油套管螺纹加工时，加工质量尤为重要，因此，在加工前要进行全面的检查和校正，以免出现质量问题。而在检验过程中需要对检验工具精度进行控制，从而更好地确保加工的质量。如果发现在加工过程中出现质量问题，则要及时解决或者更换，分析其出现精度偏差的原因，并采用相应的措施解决，从而更好地为以后油套管螺纹加工提供良好的优化和完善措施，保证加工精度，提高加工质量，最大化地确保石油企业的勘探效益。