科技成果——气密封特殊螺纹连接套管

科技成果——气密封特殊螺纹连接套管
技术开发单位
中国石油集团石油管工程技术研究院石油管国家重点实验室
适用范围
本产品适用于低压低渗和中高压气田大曲率水平井多段体积压裂工艺开发，包括两种气密封螺纹连接套管：
（1）低压用经济型气密封螺纹连接套管：具有加工成本低、节约材料、检测方便、无需特殊螺纹脂、上卸扣方便快速的优点；且与API长圆螺纹有良好的互换性，适用于40MPa以内低压气田。

（2）金属/金属气密封螺纹连接套管：具有易于对扣、加工、检测、清洗及预防密封面损坏特点。

本产品解决了油田现场内螺纹台肩难于清洗和对扣过程中密封面易损伤等问题，适用于55-100MPa范围的中高压气田及多段体积压裂大曲率水平井。

成果简介
基于螺纹密封和结构完整性原理，以现场失效分析为依据，通过分析现有气密封螺纹的不足并结合油气田工况确定螺纹性能需求，开发了两种连接套管。

在实物气密封试验数据的基础上，结合密封表面实际加工粗糙度和涂层，形成了气密封结构设计判据；通过确定过应力模型材料参数，分析了上扣转速与抗粘扣关系；采用半循环混合硬化模型分析包络线三次循环载荷谱下气密封性。

采用国际标准ISO13679（2002）进行实物验证评价，并在油田进行了小批量下井检
验。

关键技术
关键技术一：螺纹密封技术。

通过增加螺纹中径过盈量、减少齿底与齿顶间隙、调整API锥度范围，内螺纹小端采用变锥技术等，提高了连接和弯曲能力以及密封性。

实现了弯曲狗腿度（≤20°/30m）、连接效率80%、复合载荷气密封效率80%（≤40MPa）、高温≤135℃的气井密封。

关键技术二：金属对金属密封技术。

采用直角扭矩台肩、上扣定位的方法，降低了台肩处的应力集中且易于清洗；主密封（锥面/球面）密封位置距台肩≥6mm，在循环载荷下，保证了密封接触压力及长度；导向面（角度45°）和导向面间隙≥0.06mm，保证上扣螺纹易对扣，并能排出多余螺纹脂。

实现了弯曲狗腿度（≤20°/30m）、连接效率100%、压缩效率60%、复合载荷气密封效率95%、高温≤180℃的气井密封。

主要技术指标
（1）低压用经济型气密封螺纹连接：满足弯曲狗腿度（≤20°/30m）、连接效率80%、复合载荷气密封效率80%（≤40MPa）、高温≤135℃的气井。

（2）金属对金属气密封螺纹连接：满足弯曲狗腿度（≤20°/30m），连接效率100%，压缩效率60%，复合载荷气密封效率95%，高温≤180℃的气井，大曲率水平井和多段体积压裂工艺要求。

典型案例
该产品已在长庆油田苏南、苏东区块的非常规致密气开发井（井深4500m、气压60MPa、温度150℃）和大曲率长水平井（≤20°/30m）中运行3年，累计下套管3500吨，平均每小时入井30根。

在作业过程中未发生粘扣、套管变形等问题，经固井侯凝和20次体积压裂（90MPa）循环，未发生螺纹泄漏、脱扣和接箍开裂现象。