石油常用管丝扣类型及规格

石油常用管丝扣类型及规格

一、前言

在石油工业发展过程中，API系列规范的石油管专用螺纹起着不可或缺的作用。石油管专用螺纹主要分为两大类：用于井下工具及钻柱构件连接的石油钻具接头螺纹及用于油套管连接的油套管接头螺纹。

随着油井气钻采作业向更深、更高压力和更高温度等更苛刻工况条件的方向发展，而且石油钻采工艺技术不断的进步，常规石油管螺纹很难满足油田的开发需求。本文就石油常用专用管螺纹和管材的主要类型、规格及发展现状作相应的介绍。

目前高压油气井越来越多，普通API螺纹油管已经不能满足高压密封的要求，对于压力高于28MPa的油气井，大多数选择了气密封特殊扣型油管。

由于越来越多的含有H2S/CO2/Cl-的油气井将投入开发，普通低碳低合金钢油管不能适应较恶劣的腐蚀环境，油管使用寿命不能达到油气井的设计要求，因而9Cr、13Cr、22Cr、25Cr等耐腐蚀材质油管的应用也越来越广泛。

（一）、公司采用成套无压痕设备起下作业满足以下要求：

1. 扭矩管理：气密封特殊螺纹油管的作业，实施单根扭矩管理（扭矩图形记录、过扭矩保护）。

2. 转速管理：特殊材质油管，使用无压痕液压钳，低速上扣（1～6 rpm）。

3．引扣：使用布带钳引扣。

（二）、提供无压痕成套设备和技术： 1.采用国家专利“无牙卡瓦”（专利号ZL 2005 20146989.3）配套液压动力钳和液压站使用。

2.使用NKY-193B型扭矩自动控制系统，记录实时扭矩曲线、过扭矩保护。

3.用布带钳引扣，不伤油管表面防腐层。

（三）、无压痕起下作业具有以下优点：

1.油管表面没有咬印，保护油管不受损伤；

2.减少作业次数，降低油井维修费用；

3.按最佳扭矩上扣，延长油管使用寿命；

4.最大程度降低油管破裂损耗几率；

5.增强油管串的整体性，提高油管串的安全性。

（公司对外提供特殊材质特殊扣（无压痕）油套管起下成套设备和技术服务）（四）、特殊油套管螺纹介绍随着油气钻采作业向更加苛刻的工况条件的方向发展，以及石油钻采工艺技术的不断进步，API SPEC 5B旗下的圆螺纹和偏梯形螺纹在石油专用管领域已日渐力不从心。从而促进了特殊螺纹接头的开发和研究。于是世界各大石油专用管制造商纷纷致力于开发强度、密封性能俱优的特殊螺纹。目前，国外生产和使用的特殊螺纹油套管产品约有上百种，而比较典型、应用较广的不过10余种。下面介绍几种常用特殊螺纹。

世界各国、各公司油套管特殊螺纹的设计尽管各类繁多，形状各异，但其基本形式大体相同，主要都是为了提高管柱的连接强度和密封性能。一般来讲，多数特殊螺纹的油套管接头都是由三个部分构成：连接螺纹、抗扭矩台肩和密封面。大多数特殊螺纹都采用API偏梯形螺纹牙型，旨在保证螺纹旋合部分的互换性，这也从另一个侧面反映出这种API BC螺纹在连接强度方面得到普遍认可，但其连接密封性能方面的表现差强人意。值得注意的是在众多特殊油套管螺纹中，有相当数量在螺纹结构中采用了反向抗扭矩台肩设计，这有利于螺纹旋合后台肩锁住管端，可以有效避免因管端受到周向收缩力面缩径，降低密封面的接触应力，同时台肩也起辅助密封作用和抗过扭矩作用。

a) 特殊螺纹设计有三大特点

i. 气密封性

大多采用复合多重密封结构，即以径向金属对金属密封为主主辅以一个或多个端面密封。所谓金属对金属密封结构即是由光滑的金属表面弹性配合而实现密封，带这种密封结构的接头不靠螺纹牙侧面相干啮合，也不靠密封脂的封堵间隙作用来密封，因此接头螺纹间隙较大。这种密封结构是螺纹接头密封的重大突破。总结特殊螺纹的密封形式主要有以下几种：

l 球面对锥面密封（如NK3SB）

l 球面对圆柱面密封（如FOX）

l 锥面对锥面密封（如NSCC）

l 圆柱面对圆柱面密封

l 台肩对台肩密封

ii. 连接强度及抗滑脱性

大多采用偏梯螺纹或在偏梯形螺纹的基础上作某些参数修改（如侧面角、牙高、螺距等）。

iii. 扭矩台肩效应

大多在螺纹结构中采用了反向抗扭矩台肩设计，有控制扭矩的扭矩端面，这种扭矩端面又是接头的辅助密封结构。

iv. 螺纹表面处理

特殊螺纹接头广泛采用金属对金属密封是一种过盈相干配合，在拧接或卸扣密封表面易损伤而影响密封性。为此特殊螺纹接头表面抗粘结损伤处理通常采用磷化、镀铜、喷砂或镀铜与喷砂相结合。

b) 几种常用的特殊螺纹

i. NK3SB特殊螺纹

NK3SB特殊螺纹由日本NKK公司开发，采用0°承载角、45°导向角1:16锥度，每英寸5牙牙型，接箍表面镀铜或镀锌，球面对锥面线接触、90°台肩密封，这种特殊螺纹设计比较先进，可承受圈套的轴向压缩和弯曲载荷。

ii. NSCC特殊螺纹

日本新日铁公司开发，采用API偏梯形螺纹牙型，接箍表面镀铜或镀锌，锥面对锥面、面接触、90°双内扭矩台肩三重金属密封，适用于气井和热采井。

iii. VAM特殊螺纹

VAM特殊螺纹由法国瓦鲁瑞克公司开发，逐渐形成VAM ACE、VAMS、VAMHW

系列，可适应不同服役条件的要求，其特点是易于加工，简单实用，性能可靠，在各类特殊螺纹中其应用最为广泛。与德国曼内斯曼公司联合开发的VAM TOP

特殊螺纹性能优良，连接强度高，密封效果好，目前属于高品质特殊螺纹。

VAM特殊螺纹沿用API偏梯形螺纹牙型，因而继承API偏梯形螺纹较高连接强度的优点，为了克服其密封性能欠佳的不足，改进了螺纹结构密封形式，以锥面对锥面、反角15°台肩双重金属接触形式提高连接的密封性能，但螺纹各牙之间载荷分布不均的问题它没有解决。

iv. FOX特殊螺纹

FOX特殊螺纹由日本川崎公司于1985年研制成功，同样采用API

偏梯形螺纹牙型，其外观图见图13。引入“变螺距”概念具体化，主