油井管柱螺纹连接
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使内外螺纹过盈配合，产生一定的接触压 力，加强接头的连接和密封性能； • 内、外压力：井下液体、气体及泥浆及地 层所产生的压力； • 弯曲载荷：主要由于斜井造成的
螺纹扣牙的失效
• 跳扣：外螺纹在轴向力作用下从内螺纹中 跳出，而很少破坏扣型；
• 断口：管的端部的完整扣处断裂，一般管 的端部完整扣处强度最低；
API 偏梯形螺纹0.062" 0.06 Nhomakorabea "
例：TP-CQ套管特殊扣接头
每英寸(25.4mm)牙数 螺纹锥度 公端螺纹高度 接箍螺纹高度 螺纹承载面角度 螺纹导入面角度 密封面锥度 扭矩台肩角度
5 1:16 0.062 " 0.070 " 3° 10° 1:10 -15°
套管的受力
• 轴向力：主要由套管自重决定； • 上扣扭矩：套管之间通过上扣扭矩拧紧，
油气井套管螺纹连接
小组成员：吴晓芳 胡壹惠 高默 2014年4月18日
油井管
• 我国目前石油的年产量占世界产量的 3.5%——4.5%，油井管的消耗占世界年消 耗的12%。我国石油工业每年石油专用管 材消耗达120万t，耗资人民币达100亿元， 占石油工业总投入的6/1。一口普通的油井 ，所用油井管丝扣多达几百个，使用中只 要有其中一个丝扣出了问题，轻则造成质 量事故，重则油井报废。因此，油井管在 石油工业中占着举足轻重的地位。
• 气密封能力达到了管体的内壁屈服压力。
具有多重密封结构
• 主密封采用柱面/球面密封结构,这种设计使 密封面的接触压力不受轴向载荷影响，其 性能不 随拉伸载荷的增大而下降。同时为 了防止 密封 面处发生粘结,接头上 扣后,密 封面处的等效应 力不能超 过材料的屈服极 限。
• 承担副密封作用 的扭矩台肩为-15°,其接 触压力随拉伸载荷施加而降低的程度也较 小,使接头具有优 良的气密封性能。
• 为了加工运输的方便，每根石油管套的长 度一般在10米左右，使用时几百根套管通 过螺纹连接在一起形成套管柱。
• 套管柱需要承受自重产生的很大的拉伸载 荷和内外压力，抗拉和密封性能是套管螺 纹接头的两个重要连接性指标。管套接头 所承受的拉伸载荷是通过其上的螺纹来传 递的，而对流体的密封作用也主要通过内 外螺纹面的旋合来实现。
• 螺纹扣牙剪切：扣牙在剪力作用下从扣体 上剥落；
• 屈曲：管体及接箍在轴压作用下的破坏
WSP特殊螺纹接头油井管
• 主要适用于高压油井、中、高压气井和注 蒸汽热采井。
• 主要由三部分组成，螺纹部分、密封部分 和扭矩台肩部分。
• 有效地克服了API圆螺纹和偏梯形螺纹的不 足,螺纹达到了与管体等强度。
套管及套管的类别
• 管套是石油及天然气开采中用量最大的一 种管材。它是靠内外螺纹旋合，将一根根 钢管串接深入井下进行工作的。
• 典型的油气井需要三种套管：导管、表层 导管和螺纹导管。根据可能钻入地层的情 况，还需下入中间技术套管。有时还需下 尾管，也可能下入两层技术套管。任何情 况下，下入每层套管都有特殊作用，对顺 利钻完油井很重要。
楔形特殊螺纹
• 其抗弯曲、抗滑脱能力强 ，多用于水平井等油气井 中，亦可用于生产膨胀管 。
谢谢！
有限元分析显示的密封面接触能量
CATS J a n -2 0 0 7
密封面 接触压力
密封面接触长度
例：TP-CQ套管特殊扣接头
例：TP-CQ套管特殊扣接头
锥-锥金属密封面
例：TP-CQ套管特殊扣接头
TP-CQ特殊扣接头和API 偏梯形螺纹接头齿高
公端螺纹齿度 接箍螺纹齿高
TP-CQ
0.062 " 0.070"
油气井的井筒是由多层套管构成的
套管名称
内层套管长度 可达8000米。
每层套管外面都有一 定高度被水泥固定。
下端必须被固定； 上端与井口连接。
各层套管上端锁定并密封构成井口
水
下
井
18-3/4’’井头外壳
口
系 30’’导管井孔
统
（海底插入）
10-3/4’’套管悬挂器 14’’套管悬挂器
套管的螺纹连接
• 锥度1:16
每英寸牙数 5牙
• 表面处理 ：内外螺纹磷化
• 密封形式：锥面对锥面金属密封，90°台 肩。
• 特点：比较简单、 经济、实用可靠且用途 广泛。
BDS特殊扣
• 螺纹类型 API BC • 密封形式： 反角15°扭矩台肩，锥面与球
面密封
FOX特殊扣
• 螺纹类型 API BC • 密封形式:球面对端面反向角扭矩台肩,螺纹
• 套管86%的失效事故发生在螺纹连接处。
套管螺纹连接方式： • 本体两端加工成外螺纹
• 短接箍两端加工成内螺纹
套管螺纹连接照片
套管螺纹连接基本扣型
API 圆螺纹
API 偏梯形螺纹
10o
3o
套管螺纹有锥度
为了防止上扣过量需要有扭矩台肩
套管螺纹连接特征
金属-金属密封面
扭矩台肩
公端
金属-金属密封是为应对高压和腐蚀
国外油井管特殊扣的主要类型及其特点
• 虽然API圆螺纹有比较优良的密封性能但其 螺纹部分的连接强度却只相当于管体部分 的60%-80%，而API偏梯形螺纹尽管螺纹部 分连接强度较高，但密封性能不理想。
• 下面介绍几种特殊扣。
TM特殊扣
螺纹参数(API BTC改进型, 增加双金属密封) ：
• 承载面角度3° 导向面角度10°
前端螺距取正偏差,中部为0，后端为负,螺 纹旋合后愈拧愈紧。
双台阶特殊扣
• 美国和阿根廷的分别研制开发了双台阶的 特殊扣，有的用于平端油套管，有的用于 加厚油管。抗扭矩的辅助密封台肩有的采 用直角形式，有的采用反向角形式。
两种特殊扣
ABST-L 锯齿形特殊螺纹
• 此类螺纹一般用于直连型 加厚油管或小套管。
螺纹扣牙的失效
• 跳扣：外螺纹在轴向力作用下从内螺纹中 跳出，而很少破坏扣型；
• 断口：管的端部的完整扣处断裂，一般管 的端部完整扣处强度最低；
API 偏梯形螺纹0.062" 0.06 Nhomakorabea "
例：TP-CQ套管特殊扣接头
每英寸(25.4mm)牙数 螺纹锥度 公端螺纹高度 接箍螺纹高度 螺纹承载面角度 螺纹导入面角度 密封面锥度 扭矩台肩角度
5 1:16 0.062 " 0.070 " 3° 10° 1:10 -15°
套管的受力
• 轴向力：主要由套管自重决定； • 上扣扭矩：套管之间通过上扣扭矩拧紧，
油气井套管螺纹连接
小组成员：吴晓芳 胡壹惠 高默 2014年4月18日
油井管
• 我国目前石油的年产量占世界产量的 3.5%——4.5%，油井管的消耗占世界年消 耗的12%。我国石油工业每年石油专用管 材消耗达120万t，耗资人民币达100亿元， 占石油工业总投入的6/1。一口普通的油井 ，所用油井管丝扣多达几百个，使用中只 要有其中一个丝扣出了问题，轻则造成质 量事故，重则油井报废。因此，油井管在 石油工业中占着举足轻重的地位。
• 气密封能力达到了管体的内壁屈服压力。
具有多重密封结构
• 主密封采用柱面/球面密封结构,这种设计使 密封面的接触压力不受轴向载荷影响，其 性能不 随拉伸载荷的增大而下降。同时为 了防止 密封 面处发生粘结,接头上 扣后,密 封面处的等效应 力不能超 过材料的屈服极 限。
• 承担副密封作用 的扭矩台肩为-15°,其接 触压力随拉伸载荷施加而降低的程度也较 小,使接头具有优 良的气密封性能。
• 为了加工运输的方便，每根石油管套的长 度一般在10米左右，使用时几百根套管通 过螺纹连接在一起形成套管柱。
• 套管柱需要承受自重产生的很大的拉伸载 荷和内外压力，抗拉和密封性能是套管螺 纹接头的两个重要连接性指标。管套接头 所承受的拉伸载荷是通过其上的螺纹来传 递的，而对流体的密封作用也主要通过内 外螺纹面的旋合来实现。
• 螺纹扣牙剪切：扣牙在剪力作用下从扣体 上剥落；
• 屈曲：管体及接箍在轴压作用下的破坏
WSP特殊螺纹接头油井管
• 主要适用于高压油井、中、高压气井和注 蒸汽热采井。
• 主要由三部分组成，螺纹部分、密封部分 和扭矩台肩部分。
• 有效地克服了API圆螺纹和偏梯形螺纹的不 足,螺纹达到了与管体等强度。
套管及套管的类别
• 管套是石油及天然气开采中用量最大的一 种管材。它是靠内外螺纹旋合，将一根根 钢管串接深入井下进行工作的。
• 典型的油气井需要三种套管：导管、表层 导管和螺纹导管。根据可能钻入地层的情 况，还需下入中间技术套管。有时还需下 尾管，也可能下入两层技术套管。任何情 况下，下入每层套管都有特殊作用，对顺 利钻完油井很重要。
楔形特殊螺纹
• 其抗弯曲、抗滑脱能力强 ，多用于水平井等油气井 中，亦可用于生产膨胀管 。
谢谢！
有限元分析显示的密封面接触能量
CATS J a n -2 0 0 7
密封面 接触压力
密封面接触长度
例：TP-CQ套管特殊扣接头
例：TP-CQ套管特殊扣接头
锥-锥金属密封面
例：TP-CQ套管特殊扣接头
TP-CQ特殊扣接头和API 偏梯形螺纹接头齿高
公端螺纹齿度 接箍螺纹齿高
TP-CQ
0.062 " 0.070"
油气井的井筒是由多层套管构成的
套管名称
内层套管长度 可达8000米。
每层套管外面都有一 定高度被水泥固定。
下端必须被固定； 上端与井口连接。
各层套管上端锁定并密封构成井口
水
下
井
18-3/4’’井头外壳
口
系 30’’导管井孔
统
（海底插入）
10-3/4’’套管悬挂器 14’’套管悬挂器
套管的螺纹连接
• 锥度1:16
每英寸牙数 5牙
• 表面处理 ：内外螺纹磷化
• 密封形式：锥面对锥面金属密封，90°台 肩。
• 特点：比较简单、 经济、实用可靠且用途 广泛。
BDS特殊扣
• 螺纹类型 API BC • 密封形式： 反角15°扭矩台肩，锥面与球
面密封
FOX特殊扣
• 螺纹类型 API BC • 密封形式:球面对端面反向角扭矩台肩,螺纹
• 套管86%的失效事故发生在螺纹连接处。
套管螺纹连接方式： • 本体两端加工成外螺纹
• 短接箍两端加工成内螺纹
套管螺纹连接照片
套管螺纹连接基本扣型
API 圆螺纹
API 偏梯形螺纹
10o
3o
套管螺纹有锥度
为了防止上扣过量需要有扭矩台肩
套管螺纹连接特征
金属-金属密封面
扭矩台肩
公端
金属-金属密封是为应对高压和腐蚀
国外油井管特殊扣的主要类型及其特点
• 虽然API圆螺纹有比较优良的密封性能但其 螺纹部分的连接强度却只相当于管体部分 的60%-80%，而API偏梯形螺纹尽管螺纹部 分连接强度较高，但密封性能不理想。
• 下面介绍几种特殊扣。
TM特殊扣
螺纹参数(API BTC改进型, 增加双金属密封) ：
• 承载面角度3° 导向面角度10°
前端螺距取正偏差,中部为0，后端为负,螺 纹旋合后愈拧愈紧。
双台阶特殊扣
• 美国和阿根廷的分别研制开发了双台阶的 特殊扣，有的用于平端油套管，有的用于 加厚油管。抗扭矩的辅助密封台肩有的采 用直角形式，有的采用反向角形式。
两种特殊扣
ABST-L 锯齿形特殊螺纹
• 此类螺纹一般用于直连型 加厚油管或小套管。