钻采生产中心螺纹培训

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1、二一六年一月二十五日 生产中心,管道工程钻采管材分公司 API螺纹基础知识培训,目录,二、材料要求,一、常用螺纹标准,三、螺纹概述,四、外观检测及拒收准则,五、单项仪及量规检测,本公司以石油钻采管材产品制造为主体，且以管材连接的螺纹加工制造为重点，主要生产各规格类型的油套管及各种中小型井用非常规类产品。加工及检测依据的主要标准为： API SPEC 5B (GB/T 9253.2)油管套管管线管螺纹的加工测量和检验 第15版 API SPEC 5CT (GB/T 19830)油管和套管规范 第九版 API SPEC 7-2 (GB/T 22512.2)旋转台肩式螺纹的加工和测量规范 第一版 A

2、PI SPEC 5DP (ISO 11961：2008)钻杆规范 第一版 备注：企业标准严于国家标准和行业标准,一、常用螺纹标准,2.1产品规范等级 分别为PSL-1、PSL-2、PSL-3，PSL-1是基础 2.2钢级：（API Spec 5CT包括四组各种规格和壁厚的油套管） 第1组：H、J、K、N、R钢级的套管和油管。 第2组：C、L、M和T钢级的套管和油管。 第3组：P钢级的所有套管和油管。 第4组：Q钢级所有套管。,二、材料要求,我公司常用钢级，分别是J55、N80、P110、L80-13Cr。数字代表了管体的最小屈服强度。 它们的最小屈服强度分别是55,000psi、80,000p

3、si、110,000psi、80,000psi。 1psi1磅/英寸2 10000psi=69MPa,二、材料要求,二、材料要求,2.3检验与实验 管材和接箍必须满足化学成分、抗拉强度、屈服强度、夏比V型冲击实验和硬度等要求。 每根带螺纹或平端管都应进行全长通径。非管子制造厂进行螺纹加工的管 子，还应在距离接箍端0.6m范围内及油管 1.1M范围内进行通径实验，通径规 自由通过无阻卡，否则判为不合格。 每根管子都应在加厚（若使用）后进行全长静水压试验，至少达到标准规 定的实验压力而不渗漏，全压实验状态保持时间不少于5s。静水压实验漏压则 判为不合格。,二、材料要求,V型缺口冲击实验机(CVN)

4、,二、材料要求,V型缺口冲击实验示意图,二、材料要求,磁粉探伤机,布氏(HB)硬度测量仪,二、材料要求,拉伸试验样件,二、材料要求,水压机,石油管材,隔水导管：常用尺寸有30“、24“；入泥深度一般为30100m。 表层套管：是油气井套管程序里最外层的套管 技术套管：又称中间套管；是套管程序罩中间一层或两层的套管。在井深较大，对井眼中间井段的易塌、易漏、高压、含盐等地层，起到隔离地层和保护井身的作用。常用2013-38“）;下深一般4001600m 生产套管：又称油层套管；是油气井套管程序里的最后一层套管，从井口一直下到穿过的油气层以下。油层套管下入的深度，基本就是钻井的深度。,三、螺纹概述,

5、3.1、 石油管螺纹的分类、优点及对比 石油管螺纹按锥度分为（如1：4，1：6,1:8,1:12,1：16等），按螺距尺寸种类分为（如：6.35,5.05,3.175,2.54mm等）。 石油管螺纹具有上扣速度快，连接强度高，密封性能好等。 API 5B圆螺纹密封性能高于偏梯型螺纹，但连接强度低于偏梯型螺纹。 3.2、 石油管螺纹特性 螺纹连接部位是最薄弱的环节，失效事故在80%左右发生在螺纹连接处。螺纹连接应具备两个特性： 结构完整性：就是在螺纹啮合后应具备足够的连接强度，不至于在外力作用下使结构受到破坏。 密封完整性：就是要能够保证含有数以百计螺纹连接接头的管柱在各种不同受力状态下承受内外

6、压差的长期作用而不泄露。,3.3、油、套管螺纹类型及代号 3.3.1油管螺纹类型及代号（1.05“4 1/2“） 平式油管（不加厚） NU （量规 TBG ） 外加厚油管 EU （量规 UP TBG ） 整体接头油管 IJ (量规 IJ TBG） 3.3.2套管螺纹类型及代号（4 1/2“20“） 长圆螺纹套管 LC 或 LTC （量规 CSG） 短圆螺纹套管 STC 或CSG（量规 CSG） 偏梯形螺纹套管 BC 或 BTC （旧：BCSG ）,三、螺纹概述,三、螺纹概述,3.4、石油管螺纹性能 3.4.1 油、套管圆螺纹介绍 圆螺纹锥度1:16，牙型角为60，牙顶和牙底均为圆弧角，啮合时螺

7、纹的牙顶和牙底之间的径向间隙为0.076mm，它的作用是: （1）提高螺纹旋紧的抗粘扣能力； （2）在牙顶与牙底旋合处为外来颗粒或污染物提供可控制的间隙； （3）减少螺纹牙顶对于轻微刮痕或凹痕所造成的有害损伤的敏感程度。 在旋紧时，如果干涉量不够，则可通过接头牙顶和牙底之间的环形通道泄露。另外，为保证泄露抗力，必须使用合适的螺纹脂。,三、螺纹概述,圆螺纹牙型,圆螺纹分为8牙/in和10牙/in，8牙圆螺纹齿高1.81mm，10牙圆螺纹齿高1.41mm。 锥度均为1:16，牙型角60。拧接后齿顶和齿底之间有间隙。,三、螺纹概述,圆螺纹啮合图形,三、螺纹概述,3.4.2 套管偏梯型螺纹介绍 规格为

8、4 1/2-13 3/8偏梯形螺纹锥度1:16，牙形角13度，导向牙侧面与螺纹轴线的垂线间的夹角为10，承载牙侧面与螺纹轴线的垂线间的夹角为3，每英寸5牙，牙顶与牙底为锥形，平行于螺纹圆锥母线。 导向侧面牙顶圆角半径0.762mm，承载侧面牙顶圆角半径0.203mm。这有助于对扣和上扣，旋紧时，螺纹是全牙形配合，螺纹牙顶到牙底之间的最大间隙为0.051mm。3承载牙侧可使螺纹在高拉伸载荷下具有抗滑脱性能，而10导向牙侧面可使螺纹承受高轴向压缩载荷。对于偏梯形螺纹，用手工方法修复螺纹应谨慎进行，并仅限于完整螺纹上很小一部分；对外螺纹不完整部分进行谨慎修复不会影响对泄漏抗力的控制；使用合适的螺纹脂

9、和镀层对保证泄漏抗力是很重要的。,三、螺纹概述,偏梯形螺纹牙型,4 1/213 3/8 偏梯形螺纹为5牙/in，齿高为1.575mm，锥度为1:16。牙型角13。,三、螺纹概述,偏梯形螺纹啮合图形,三、螺纹概述,3.5、钻具接头螺纹型式及量规,注：1、SYB石油工业部标准。宝石厂83年以前的均按YB（冶标）生产制造量规。 2、SYB标准中规定的代号标志由三位数组成。（IF是一种已经被淘汰的扣型，可以和NC互换） 第一位数字表示钻杆尺寸，取英制整数值。 第二位数表示接头型式： 1表示内平 2表示贯眼 3表示正规 第三位数表示内外螺纹： 1表示外螺纹 0表示内螺纹,三、螺纹概述,钻杆外螺纹连接,钻

10、杆接头螺纹为带有密封台肩的锥管螺纹，又称旋转台肩式连接螺纹，台肩面是其唯一的密封部位，螺纹只起连接作用，而不具备密封性能。,三、螺纹概述,钻杆内螺纹连接,三、螺纹概述,三、螺纹概述,三、螺纹概述,c) V-055,三、螺纹概述,螺纹牙形尺寸,三,三、螺纹概述,旋转台肩式螺纹,四、外观检测及拒收准则,4.1、管端倒角 管端外倒角605，接箍镗孔退刀角255。 1.管端内外倒角360倒角不全，可成为拒收的依据。 2.螺纹牙底在管子端面的消失（而不是在倒角上）或管子端面呈刀口状棱边，可成为拒收的的依据。 3.倒角上的起始螺纹存在毛刺足以成为拒收依据，都应除去毛刺。 4.造成螺纹尺寸超差的摔坑、疤痕可

11、成为拒收的依据。,依据API 5CT 第9版，API 5B 第15版，在油、套管外露螺纹 的外观检验工作中，应准确判定、处置。,4.2、Lc区域内黑皮 4.2.1 对于圆螺纹： 1.在Lc长度范围内的所有螺纹均应为全顶螺纹，不允许存在不完整螺纹。否则，可成为拒收依据。 2.在有效螺纹范围内，螺纹应无明显的的撕裂、刀痕、磨痕、台肩、或破坏螺纹连续性的任何其他缺欠。否则，可成为拒收依据。 3.螺纹上存在能使接箍螺纹保护涂层剥落或损伤螺纹啮合面的明显凸点，则可拒收。,四、外观检测及拒收准则,4.2.2 对于偏梯形套管： 1.在Lc长度范围内，允许存在两牙黑顶螺纹，但是黑顶螺纹的长度不能超过管子周长的

12、1/4。否则，可成为拒收依据。 2.在有效螺纹范围内，螺纹应无明显的的撕裂、刀痕、磨痕、台肩、或破坏螺纹连续性的任何其他缺欠。否则，可以成为拒收依据。,四、外观检测及拒收准则,四、外观检测及拒收准则,4.3、接箍螺纹 1.接箍螺纹上不能存在使接箍螺纹保护层剥落或损伤啮合面的明显凸点。否则，可成为拒收依据。 2.接箍螺纹未延伸至接箍中心的，应予以拒收。螺纹在这个区域不必为全顶螺纹。,四、外观检测及拒收准则,4.4、 接箍或内螺纹端面和镗孔拒收准则： （1）端面存在经打磨或锉修后仍不能去除的毛刺或飞边，应予拒收。 （2）摔坑或疤痕造成的镗孔直径减小或造成螺纹尺寸超差可成为拒收的依据。 （3）镗孔上

13、的刀具痕迹不足以成为拒收的依据，但可能表示镗孔直径不正确、镗孔轴线不对中或螺纹轴线不对中，这些情况应予测量。 （4）对于偏梯形螺纹，螺纹牙底起始于接箍端面或造成刀口状棱边可成为拒收的依据。 （5）松动或可能松动的飞边、刀屑和金属丝屑可能会折入螺纹，应予以清除，否者可能成为拒收的依据。,四、外观检测及拒收准则,4.5、其他拒收准则： 1.在螺纹任何部位有电弧烧伤均可拒收。 2.Lc区域外有凹坑、发裂、折叠、切口和其他缺欠，如果延伸到螺纹根部以下或从管子表面测量，超过管子规定壁厚的12.5%，均可拒收。,五、单项仪及量规检测,5.1、齿高 定义：螺纹牙顶与牙底之间垂于螺纹轴线的距离。 油套管螺纹牙

14、型高度量规侧头应呈锥形，最大锥角50，且不得与螺纹牙侧接触。偏梯形螺纹牙型高度量规测头可以是锥型测头或球形测头，但直径不能大于2.337mm，且触头不得接触螺纹牙侧。 螺纹牙型高度测量采用相对测量法，即螺纹牙型高度量规先与标准牙型高度对比，然后再测量螺纹高度。 量规应根据所测量的螺纹型式在相应的U型槽内对零，V型槽是用于校验触头磨损。,所有外螺纹螺距和规格不小于41/2的内螺纹螺距，应采用详图A所示的螺距量规进行测量。,规格小于41/2的内螺纹螺距应采用详图B所示的螺距量规 。 螺距量规如详图C所示的标准样板。样板上任意两个相邻凹槽间的距离应精确到时0.0001in（0.003mm）的公差范围

15、内。任意两个不相邻凹槽之间的距离则限于0.0001n（0.003mm）的公差范围内.,五、单项仪及量规检测,5.2、螺距 定义：螺纹上，某一点至相邻螺纹上对应点之间的距离，测量时须平行于螺纹轴线。螺距公差表示方法有“每英寸”和“累积”两种，螺距误差也必须按此确定。对于测量间距超过1in者，测得的偏差应以每英寸表示；对于累积测量，测得的偏差表示累积偏差。 螺距量规测头应为球形。触头尺寸应符合要求。 对于圆螺纹，测头尺寸应保证测头接触螺纹牙测面而不接触小径圆锥。 对于偏梯型螺纹，测头应保证同时接触牙底及其3牙侧面。,累积螺距测量位置： 累积螺距在第一牙完整螺纹和最后一牙完整螺纹某一间距内进行，对于

16、每英寸牙数为偶数的，该间距长度等于1/2in(12.7mm)最大倍数，对于每英寸25.4mm牙数为奇数的该间距长度等于1in的最大倍数,五、单项仪及量规检测,五、单项仪及量规检测,图二,图一,图三,规格小于41/2的内螺纹锥度量规,如图三所示：,规格不小于41/2的内螺纹锥度量规,如图二所示：,外螺纹锥度应使用外螺纹锥度量规，如图一所示：,5.3、锥度 圆螺纹和管线管螺纹锥度定义是指螺纹中经的增加量；偏梯型螺纹锥度定义是指沿外螺纹小径圆锥和内螺纹大径圆锥直径的变化量。锥度单位为in/in（mm/m）锥度量规测头应为球形。 对圆螺纹，测头尺寸 应保证测头大致在中经圆 锥处接触螺纹牙侧面而不 接触小径圆锥。 对偏梯型螺纹，测量尺寸应保证触头接触外螺纹小径圆锥和和内螺纹的大径圆锥。,五、单项仪及量规检测,量规测头直径,五、单项仪及量规检测,量规测头直径,五、单项仪及量规