石油管螺纹检测技术讲稿
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右图为油井管在 钻井系统中的位置。
2、油井管螺纹的种类和形式
世界上大多数国家的油井管的连接方式 采用美国石油学会（API）标准规定的螺纹连 接，其中套管、油管和管线管采用API STD 5B，钻杆、方钻杆、钻挺及钻柱转换接头等 采用API SPEC 7。
近几年国际标准化组织（ISO）正在逐步将 API标准转化为ISO标准。我国从1982年起 直接或等同采用API标准。
石油管螺纹检测技术学习班
石油管螺纹基础知识 及检测技术的发展趋势
2003年11月28日
内容
一、石油螺纹概述 二、石油螺纹术语 三、石油螺纹检测方法 四、石油螺纹检测技术的发展趋势
一、石油管螺纹概述
1、油井管螺纹的作用
油井管柱是由石油专用螺纹将单根油井管 连接而成，管柱在不同井段要长时间承受拉 伸、压缩、弯曲、内压、外压和热循环等复 合应力的作用，服役条件恶劣，螺纹连接部 位是整个油井管柱最薄弱的环节。据API报道， 套管柱失效事故的86%发生在螺纹连接处。
接头类型 SEC, ANTARES系列，PJD, FL-4S, ST-L, TC-11,NJO, Seal Lock HC, Seal Lock BOSS TKC4040 SEC, ANTARES系列，PJD, FL-4S, ST-L, TC-11,NJO, Seal Lock HC, Seal Lock BOSS TKC4040 SEC, ANTARES系列，PJD BDS, TDS, HPC, MUST, MID OMEGA, BIG OMEGA, MAT
总体上没有大的突破，主要采用NC型螺纹。
2.2 油套管螺纹连接
➢ 管线管螺纹 ➢ 圆螺纹 ➢ 偏梯形螺纹 ➢ 直连型螺纹 ➢ 特殊螺纹
圆螺纹(LTC)和梯形螺纹(BTC)间隙比较 (×10-2mm2)
LTC 间隙 BTC 间隙 BTC/LTC
无公差时
9.785
4.000
0.0466
极限公差时
因此，油井管螺纹应具备两个特性：
（1）结构完整性：螺纹啮合后应具备足够的 连接强度，不至于在外力的作用下使结构受 到破坏。
（2）密封完整性：要能保证含有数以百计螺 纹连接接头的管柱在各种外力状态下承受内 外压差（一般为几百个大气压）的长期作用 而不泄露。
套管、油管及钻 杆、方钻杆、钻铤等 统称油井管。
NSCC, NSCT, NS-1T, BDS, TDS, NSR, 1BT SEAL-LOCK, A-95, PH系列, TC-11
➢特殊螺纹接头不再单纯依靠螺纹过盈配合 及螺纹脂的封堵作用实现密封，普遍增加了 主 密封结构，即由光滑的金属表面过盈配 合而实现密封，有的同时设计有弹性密封结 构，从而实现了多级密封(金属、弹性、螺 纹、台肩等)，其气密封压力可达管体内屈 服压力。
➢牙顶：在螺纹凸起的顶部，连接两个牙側 的螺纹表面。
➢牙底：在螺纹沟槽的底部，连接两个牙側 的螺纹表面。
➢牙側：连接螺纹牙顶和牙底的螺纹表面。
➢承载牙側面：承受轴向载荷的牙側面。 对于管子螺纹是背向远离管端的螺纹牙側。 对于接箍或内螺纹是背向远离接箍大端的 螺纹牙側。对于偏梯形螺纹，则是3牙側面。 右旋螺纹：顺时针旋转时旋入的螺纹。
➢随着VAM-TOP的开发和应用成功，预计在23/8in～16in范围内，VAM-TOP将全面替代 NEW-VAM 油井管。 ➢VAM-TOP的主要优点：
承受复合载荷时仍具有完善的气密封性能； 优良的抗弯、抗压和抗扭性能； 操作简单，维修方便。 ➢VAM-TOP也出现了改进型： VAM-TOP HT（高抗扭矩）； VAM-TOP HC（高抗压缩）。
10.07
48.84
4.850
增加倍数
1.03 倍
12.21 倍
间隙面积
60
50
LTC间隙
40
BTC间隙
30
20
10
0
0
25
50
75
100
间隙公差（%）
API螺纹油、套管存在问题
密封性控制难 扭矩台肩
特殊螺纹接头油、套管的设计特点 特殊螺纹接头油、套管的主要优点
较 高 气 密 封 性
高
耐
抗
连
粘
过
接
结
扭
强
性
矩
度
好
能
力
提
抗 弯 曲 能 力 提 高
抗
耐
压
应
缩
力
能
腐
力
蚀
提
高
耐 高 温 蠕 变 及 变
高
形
制造厂（公司） Siderca（阿根廷）
Tamsa（墨西哥）
Dalmine（意大利） Mannesmann（德国） 住友（日本）
Vallaurec（法国）
川崎（日本） NKK（日本） 新日铁（日本） Hydril（美国）
API 螺纹的基本牙型采用螺纹轴向截面 牙型角等分中线垂直于螺纹轴线的园锥螺纹。 API 螺纹连接由两部分组成管子螺纹（或外 螺纹端）和接箍（或外螺纹端），两个外螺 纹端通过接箍或内螺纹连接在一起。
2.1 钻具接头螺纹
钻柱构件螺纹连接采用数字型螺纹 （NC）、内平型螺纹（IF）、贯眼型螺纹 （FH）和正规型螺纹（REG）。
➢特殊螺纹接头大多采用改进型偏梯形、钩 形、楔形螺纹，并增大锥度、优化应力分布， 使螺纹连接部位与管体等强度。
目前特殊螺纹接头，总的情况是：
➢全球生产的特殊螺纹接头油管和套管已占全部 油、套管产量的50％，并且还在继续增长。
➢特殊螺纹接头的品种已经从10年前“百花齐 放”、名目繁多的状态逐渐收缩和集中。目前， VAM系列特殊螺纹油井管已占全球特殊螺纹油井 管的45％。仅V&M公司VAM系列特殊螺纹油井 管年产量50万吨。NEW-VAM发展迅速，已占 VAM系列产量75％。
3SB特殊扣
FOX特殊扣
TM特殊扣
二、石油螺纹术语
➢螺旋线：沿着园柱或圆锥表面运动的点的轨 迹，该点的轴向位移和相应的角位移成一定函 数关系。 ➢螺纹：在园柱或圆锥表面上，沿着螺旋线形 成的具有规定牙型的连续凸起。
➢右旋螺纹：顺时针旋转时旋入的螺纹。 ➢左旋螺纹：逆时针旋转时旋入的螺纹。 ➢螺纹牙型：指轴向截面内一个螺距长度上 的螺纹轮廓形状。
VAM, NEWVAM, VAMACE, TM, TM-SW, VAMHW, VAMACE XS, VAMFJL VAMSL VAM, NEWVAM, VAMACE, TM, TM-SW, VAMHW, VAMACE XS, VAMFJL VAMSL FOX
NK3SB, NK2SC, NKEL, NKFJ1, NKFJ2, NKSL
2、油井管螺纹的种类和形式
世界上大多数国家的油井管的连接方式 采用美国石油学会（API）标准规定的螺纹连 接，其中套管、油管和管线管采用API STD 5B，钻杆、方钻杆、钻挺及钻柱转换接头等 采用API SPEC 7。
近几年国际标准化组织（ISO）正在逐步将 API标准转化为ISO标准。我国从1982年起 直接或等同采用API标准。
石油管螺纹检测技术学习班
石油管螺纹基础知识 及检测技术的发展趋势
2003年11月28日
内容
一、石油螺纹概述 二、石油螺纹术语 三、石油螺纹检测方法 四、石油螺纹检测技术的发展趋势
一、石油管螺纹概述
1、油井管螺纹的作用
油井管柱是由石油专用螺纹将单根油井管 连接而成，管柱在不同井段要长时间承受拉 伸、压缩、弯曲、内压、外压和热循环等复 合应力的作用，服役条件恶劣，螺纹连接部 位是整个油井管柱最薄弱的环节。据API报道， 套管柱失效事故的86%发生在螺纹连接处。
接头类型 SEC, ANTARES系列，PJD, FL-4S, ST-L, TC-11,NJO, Seal Lock HC, Seal Lock BOSS TKC4040 SEC, ANTARES系列，PJD, FL-4S, ST-L, TC-11,NJO, Seal Lock HC, Seal Lock BOSS TKC4040 SEC, ANTARES系列，PJD BDS, TDS, HPC, MUST, MID OMEGA, BIG OMEGA, MAT
总体上没有大的突破，主要采用NC型螺纹。
2.2 油套管螺纹连接
➢ 管线管螺纹 ➢ 圆螺纹 ➢ 偏梯形螺纹 ➢ 直连型螺纹 ➢ 特殊螺纹
圆螺纹(LTC)和梯形螺纹(BTC)间隙比较 (×10-2mm2)
LTC 间隙 BTC 间隙 BTC/LTC
无公差时
9.785
4.000
0.0466
极限公差时
因此，油井管螺纹应具备两个特性：
（1）结构完整性：螺纹啮合后应具备足够的 连接强度，不至于在外力的作用下使结构受 到破坏。
（2）密封完整性：要能保证含有数以百计螺 纹连接接头的管柱在各种外力状态下承受内 外压差（一般为几百个大气压）的长期作用 而不泄露。
套管、油管及钻 杆、方钻杆、钻铤等 统称油井管。
NSCC, NSCT, NS-1T, BDS, TDS, NSR, 1BT SEAL-LOCK, A-95, PH系列, TC-11
➢特殊螺纹接头不再单纯依靠螺纹过盈配合 及螺纹脂的封堵作用实现密封，普遍增加了 主 密封结构，即由光滑的金属表面过盈配 合而实现密封，有的同时设计有弹性密封结 构，从而实现了多级密封(金属、弹性、螺 纹、台肩等)，其气密封压力可达管体内屈 服压力。
➢牙顶：在螺纹凸起的顶部，连接两个牙側 的螺纹表面。
➢牙底：在螺纹沟槽的底部，连接两个牙側 的螺纹表面。
➢牙側：连接螺纹牙顶和牙底的螺纹表面。
➢承载牙側面：承受轴向载荷的牙側面。 对于管子螺纹是背向远离管端的螺纹牙側。 对于接箍或内螺纹是背向远离接箍大端的 螺纹牙側。对于偏梯形螺纹，则是3牙側面。 右旋螺纹：顺时针旋转时旋入的螺纹。
➢随着VAM-TOP的开发和应用成功，预计在23/8in～16in范围内，VAM-TOP将全面替代 NEW-VAM 油井管。 ➢VAM-TOP的主要优点：
承受复合载荷时仍具有完善的气密封性能； 优良的抗弯、抗压和抗扭性能； 操作简单，维修方便。 ➢VAM-TOP也出现了改进型： VAM-TOP HT（高抗扭矩）； VAM-TOP HC（高抗压缩）。
10.07
48.84
4.850
增加倍数
1.03 倍
12.21 倍
间隙面积
60
50
LTC间隙
40
BTC间隙
30
20
10
0
0
25
50
75
100
间隙公差（%）
API螺纹油、套管存在问题
密封性控制难 扭矩台肩
特殊螺纹接头油、套管的设计特点 特殊螺纹接头油、套管的主要优点
较 高 气 密 封 性
高
耐
抗
连
粘
过
接
结
扭
强
性
矩
度
好
能
力
提
抗 弯 曲 能 力 提 高
抗
耐
压
应
缩
力
能
腐
力
蚀
提
高
耐 高 温 蠕 变 及 变
高
形
制造厂（公司） Siderca（阿根廷）
Tamsa（墨西哥）
Dalmine（意大利） Mannesmann（德国） 住友（日本）
Vallaurec（法国）
川崎（日本） NKK（日本） 新日铁（日本） Hydril（美国）
API 螺纹的基本牙型采用螺纹轴向截面 牙型角等分中线垂直于螺纹轴线的园锥螺纹。 API 螺纹连接由两部分组成管子螺纹（或外 螺纹端）和接箍（或外螺纹端），两个外螺 纹端通过接箍或内螺纹连接在一起。
2.1 钻具接头螺纹
钻柱构件螺纹连接采用数字型螺纹 （NC）、内平型螺纹（IF）、贯眼型螺纹 （FH）和正规型螺纹（REG）。
➢特殊螺纹接头大多采用改进型偏梯形、钩 形、楔形螺纹，并增大锥度、优化应力分布， 使螺纹连接部位与管体等强度。
目前特殊螺纹接头，总的情况是：
➢全球生产的特殊螺纹接头油管和套管已占全部 油、套管产量的50％，并且还在继续增长。
➢特殊螺纹接头的品种已经从10年前“百花齐 放”、名目繁多的状态逐渐收缩和集中。目前， VAM系列特殊螺纹油井管已占全球特殊螺纹油井 管的45％。仅V&M公司VAM系列特殊螺纹油井 管年产量50万吨。NEW-VAM发展迅速，已占 VAM系列产量75％。
3SB特殊扣
FOX特殊扣
TM特殊扣
二、石油螺纹术语
➢螺旋线：沿着园柱或圆锥表面运动的点的轨 迹，该点的轴向位移和相应的角位移成一定函 数关系。 ➢螺纹：在园柱或圆锥表面上，沿着螺旋线形 成的具有规定牙型的连续凸起。
➢右旋螺纹：顺时针旋转时旋入的螺纹。 ➢左旋螺纹：逆时针旋转时旋入的螺纹。 ➢螺纹牙型：指轴向截面内一个螺距长度上 的螺纹轮廓形状。
VAM, NEWVAM, VAMACE, TM, TM-SW, VAMHW, VAMACE XS, VAMFJL VAMSL VAM, NEWVAM, VAMACE, TM, TM-SW, VAMHW, VAMACE XS, VAMFJL VAMSL FOX
NK3SB, NK2SC, NKEL, NKFJ1, NKFJ2, NKSL