套管偏梯形螺纹加工与上扣情况的分析和研究

套管偏梯形螺纹加工与上扣情况的分析研究
摘要API偏梯形螺纹套管内外螺纹机紧连接时采用控制接箍端面与管体上三角形上扣标记之间相对位置的方式进行上扣。

长时间以来，我油田对偏梯形套管外螺纹的加工和对偏梯形螺纹套管上接箍，一直没有一个相对的标准，一直处于一种模糊状态，本文通过对相关标准和资料分析研究，对这两方面的疑点进行了简单的阐述。

为以后偏梯形扣的加工和偏梯形螺纹套管上接箍提供一些依据。

1 引言
API偏梯形螺纹套管机紧连接方式不同于API油管及圆螺纹套管，相关标准没有推荐每一种规格的最小、最佳及最大扭矩值，上扣时主要是以在套管管体上距管端距离为A1处所作的等边三角形钢印标记为参照物，通过控制接箍端面与三角形标记之间的相对位置来间接控制机紧扭矩。

2 偏梯形螺纹套管特点
2.1 结构特点
偏梯形螺纹套管是API标准油管系列中的成熟产品，较圆螺纹套管而言，最大的优点就是连接强度显著提高。

偏梯形螺纹套管接箍内螺纹从端面起始无镗孔段，管子外螺纹尾部自然消失无退刀锥角，上扣后全部与接箍内螺纹啮合，参与连接直到螺纹消失点，不削弱连接处的管子壁厚。

其连接强度比同规格长圆螺纹套管高出20%，甚至更多。

2.2 上扣特点
偏梯形螺纹套管机紧上扣时相关标准没有推荐扭矩值,要求控制接箍端面与三角形上扣标记之间的相对位置来保证有足够的机紧扭矩;而圆螺纹套管每种规格则有推荐的最小、最佳及最大扭矩值，机紧时主要将扭矩值控制在最小与最大值之间。

3 偏梯形套管外螺纹的加工和套管上接箍情况提出
套管偏梯形螺纹的加工和套管上接箍，我们油田采用的是“美国石油学会标准套管、油管和管线管螺纹的加工、测量和检验规范API SPEC 5B”标准，但是在实际生产加工偏梯形套管外螺纹中，对加工后的螺纹紧密距检测却不是很清楚，虽然在相关标准里有说明，但实际操作起来却比较困难；套管柱在不同井深位置要长时间承受拉伸、压缩、弯曲、内压、外压和热循环等复合应力的作用，而螺纹作为最薄弱的连接部位，失效事故80%以上发生在螺纹连接处。

因此，确保螺纹加工质量和上扣扭矩是非常重要和关键的。

而如何正确加工和检测螺纹又是合格与否的关键步骤之一。

4 分析研究
4.1 相关标准
API偏梯形螺纹套管是美国钢铁公司早期开发的专利产品，以后被列入APISTD 5B标准，也就是现在的API SPEC STD 5B标准。

4.2 分析研究
目前，我油田采用API SPEC STD 5B（GB/T9253.2-1999与其等同）标准进行偏梯形螺纹加工和检测。

在偏梯形套管外螺纹（我油田主要是对短套管和联顶节等外螺纹的加工）的实际加工中，其紧密距检测采用的是专门的螺纹规检验（检测时的紧密距标准为：P1或P（+2.54，0）；(S1-S)+A 或A(0，-2.54)），但在套管外螺纹端没有打三角标记，同时，螺纹的加工也没有按照标准要求做到自然消失至锥角，这样就会使上接箍的操作人员没有了一个工作依据，工作起来很不方便。

API偏梯形螺纹套管的上扣。

API偏梯形螺纹套管的上扣扭矩在相关标
准中没有推荐不同规格的最小、最佳及最大扭矩值，上扣主要是以在套管管体上距管端一定距离处所作的三角形钢印为参照。

我们曾经和套管生产厂家（天钢）的技术人员进行过咨询，他们在给套管工厂端上接箍时，没有一个标准的扭矩值，也是按照偏梯形螺纹套管的形位公差来执行的。

由于偏梯形螺纹套管的上扣会受到套管螺纹密封脂（是否过期、变干或是使用了不同规格的套管密封脂等都会影响）和现场环境等诸多因素的影响，套管在上接箍时没有一个标准的扭矩值，生产厂家也没有给出一个标准的推荐值。

因此，我们在井队下套管（7"偏梯形螺纹套管）作业中，会在每次的下套管作业时，先对前10根按照形位公差值（三角标记）来进行一一察看对照，看它的扭矩值是在一个怎样的范围内波动，然后在之后的套管上扣中将这10根的平均值设定为报警扭矩值（我油田下套管队是以厂家给的经验推荐值里的最佳值做为报警值设定的）进行作业。

我们曾经做过试验，试验选用的是正规厂生产的API偏梯形螺纹套管（具体型号为φ177.8 N80×9.19），试验设备是辽宁葫芦岛制造的套管拧扣机。

（当接箍面上至三角形标记底边外侧一个螺距时为最小机紧位置，上至三角形标记顶点时为最大机紧位置，上至三角形底边处为最佳扭矩）。

实验的结果与厂家给的经验推荐值有较大差距。

下面是一组不同来源的数据对照表供参考：
通过以上的分析研究发现，在实际加工和上接箍过程中主要存在有以下几个问题：
1、偏梯形套管外螺纹的加工没有按照螺纹自然消失至锥角的要求加工（这样可能会影响到套管接箍的上扣，严重可能会出现爆扣，前面说过关于BCSG结构特点：内螺纹从端面起始无镗孔段），加工后的套管工厂端无“∆”标识；
2、在上接箍时，没有一个上扣依据（套管偏梯形扣主要是以“∆”符号为上扣依据的，前面数据表里的值都是以“∆”为依据得来的）。

下图为51/2"偏梯形螺纹套管内外螺纹的工作规现场检测图片。

5 结束语
我们在近期曾经检测过一个生产厂家出的51/2偏梯扣型的隔热套管，检测结果为不合格。

检测中出现的一个问题就是：管体上没有明显三角形标识（也没有白色漆带识别位置标识，除非订单另有要求，否则：在5B 标准中，三角形上扣标记的位置提示有相应规定：三角形标记底边相对应的在轴向用一条3/8in宽、3in长的周向白漆带标记说明，）。

因此，建议在购入此类型套管时要严格按照API SPEC STD 5B（GB/T9253.2-1999与其等同）标准验收。

（1）API偏梯形螺纹机紧上扣时，当接箍端面上至三角形标记底边外
侧一个螺距处为最小机紧位置，上至三角形标记顶点处为最大机紧位置；
（2）如果没有三角形标记或是三角形标记位置有误（超出A1±0.79mm），应为拒收的依据；
（3）测量管子端面距接箍端面的距离，如果测量距离超出（N- A1）
+5.08/
(N为接箍长度测量值，A1为三角形底边距管端轴向距离)应成为拒_9.52
收依据。

（4）偏梯形套管外螺纹的加工必须严格按照5B标准检验执行，这也可以作为螺纹加工后检验认定不合格的条件之一。

图1 APT 5B标准中关于偏梯形螺纹尺寸检测数据要求表
图2 使用环规对公扣端进行检测时的尺寸要求
图3
参考资料
[1] API SPEC 5B 套管、油管和管线管螺纹的加工、测量和检验规范。

[2] ST/T6194-2003 石油天然气工业——油气井套管或油管用钢管。

[3] GB/T18052-2000 套管、油管和管线管螺纹的测量和检验方法。

[4] 钻采工具手册科学出版社
[5] 钻井工具手册石油工业出版社。