螺紋接箍鏜孔直徑的檢驗(yàn)

1螺紋加工質(zhì)量管道管道是油壓機(jī)的重要組成部分。這是封鎖地層和油壓機(jī)生產(chǎn)的唯一渠道，在油氣勘探和開發(fā)中發(fā)揮著重要作用。其螺紋參數(shù)加工精度和螺紋連接質(zhì)量直接影響使用的安全可靠性和油井的開采壽命。嚴(yán)格控制螺紋加工質(zhì)量,加強(qiáng)螺紋檢驗(yàn),防止螺紋質(zhì)量不合格的管子下井,可最大限度避免或減少油井管失效事故的發(fā)生,從而降低經(jīng)濟(jì)損失。油管和套管加工檢驗(yàn)所用標(biāo)準(zhǔn)較多,主要以美國(guó)石油學(xué)會(huì)的API標(biāo)準(zhǔn)為主。常用油管和套管加工與檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。2不同規(guī)格接再器值的q值變化接箍鏜孔是接箍端部的直口,這樣有助于螺紋對(duì)扣,便于觀察其端面對(duì)管子螺紋消失面的位置。圓螺紋套管螺紋消失面允許進(jìn)入接箍端面內(nèi)兩圈。接箍鏜孔直徑用Q表示,其極限偏差為+0.7900+0.79mm。鏜孔直徑過小,加工后會(huì)在鏜孔面上呈現(xiàn)較深螺旋線,即螺紋狀刀痕,雖不成為拒收理由,但是一種明顯的缺欠。鏜孔直徑過大,會(huì)過分減小接箍承載面的寬度,不能安全地支撐吊卡下的管子重量。對(duì)于不加厚油管Q=D+1.6mm;對(duì)外加厚油管,由于規(guī)格不同,Q比D增大5.47-8.33mm。對(duì)于套管規(guī)格:D≤7in,Q=D+2.38mm;D=75/8-133/8in,Q=D+3.96mm;D≥16in,Q=D+5.56mm。GB/T9253.2-1999中規(guī)定的75/8-20規(guī)格的套管接箍Q值均比APISpec5B-2008中規(guī)定的相應(yīng)規(guī)格的接箍Q值小,且對(duì)油管Q值無極限偏差要求。這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)套管接箍Q值見表2。導(dǎo)致油管、套管螺紋加工檢驗(yàn)中存在混亂,不清楚哪一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定較為合理。APISpec5CT-2011規(guī)定,75/8-20規(guī)格的套管外徑極限偏差為+1%D—0.5%D,這部分規(guī)格套管外徑最大、最小值見表2。該規(guī)格套管外徑為極限偏差上限值Dmax時(shí),Q值為標(biāo)準(zhǔn)GB/T9253.2-1999規(guī)定值時(shí),95/8-20規(guī)格的套管部分無法旋入套管接箍,因此APISpec5B-2008中Q值的規(guī)定更為合理,應(yīng)作為加工檢驗(yàn)的依據(jù)。有的生產(chǎn)廠家按照GB/T9253.2-1999對(duì)油管接箍的Q值進(jìn)行控制(理解為無極限偏差要求),導(dǎo)致生產(chǎn)的產(chǎn)品不符合APISpec5CT-2011的要求。鑒于此,我國(guó)正在制定新的套管、油管和管線管螺紋的加工、測(cè)量和檢驗(yàn)規(guī)范的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),用以取代GB/T9253.2-1999。3螺紋合格試樣的加工圓螺紋套管基本螺紋參數(shù)如圖1所示。APISpec5B-2008中,全頂螺紋最小長(zhǎng)度LC是保證套管與接箍連接強(qiáng)度及其可靠性的重要參數(shù)。在LC內(nèi)要求加工的螺紋均是全頂螺紋(無黑頂螺紋),手緊面處螺紋中徑E1是螺紋各部分要素進(jìn)行計(jì)算、測(cè)量和檢驗(yàn)的基本尺寸。因此在計(jì)算加工出合格螺紋的最小管子外徑時(shí),將LC、E1作為計(jì)算的兩個(gè)基本依據(jù)。設(shè)手緊面處中徑處的管子外徑為D1,全頂螺紋最小長(zhǎng)度LC處的管子外徑為DLC,H為圓螺紋理論牙型高度,SCS為牙頂間隙。D1=E1+H-2ScsDLC=D1-(L1-LC)/16表2中DLC僅對(duì)同一規(guī)格不同鋼級(jí)的套管中較低鋼級(jí)套管數(shù)據(jù)進(jìn)行了計(jì)算。通過計(jì)算,可以發(fā)現(xiàn)在不考慮齒高偏差的情況下,75/8-20規(guī)格的套管在外徑為極限偏差規(guī)定最小值Dmin時(shí),無法加工出螺紋合格的套管。建議標(biāo)準(zhǔn)提高對(duì)套管外徑的極限偏差下限。4橢圓度的控制如果套管橢圓度過大,不加以控制的話,會(huì)導(dǎo)致在螺紋加工中出現(xiàn)黑頂螺紋,影響套管螺紋連接質(zhì)量。在管端加工中會(huì)出現(xiàn)內(nèi)倒角不全的現(xiàn)象,下井后會(huì)劃傷分離油、套管的封隔器,不能有效封隔。在鉆井過程中,容易導(dǎo)致套管偏磨遠(yuǎn)比均勻磨損嚴(yán)重,從而降低套管的強(qiáng)度,加劇套管損壞。套管橢圓度會(huì)對(duì)擠毀強(qiáng)度產(chǎn)生明顯影響,隨著橢圓度的增加,套管的擠毀強(qiáng)度降低,且擠毀強(qiáng)度值與橢圓度之間基本上呈線性關(guān)系,橢圓度對(duì)套管抗擠毀影響,理論上分析將產(chǎn)生25%的減小量。因此有必要對(duì)套管的橢圓度進(jìn)行控制,使Dmax-Dmin限定在一定范圍,這樣有助于提高套管加工質(zhì)量,延長(zhǎng)套管使用壽命。APISpec5CT-2011中8.12.7條管端的工藝質(zhì)量要求所有管子端部的內(nèi)、外棱邊都不應(yīng)有毛刺。管端面經(jīng)機(jī)械切削難免會(huì)出現(xiàn)毛刺,外倒角和內(nèi)倒角就是為了去除毛刺,起到保護(hù)產(chǎn)品自身和人員安全的作用。APISpec5B-2008中4.1.5條要求必須保證外倒角在管端360°圓周上完整,對(duì)內(nèi)倒角(尖角倒鈍)是以箭頭的形式在圖上標(biāo)注的?？梢哉J(rèn)為,加工示意圖是對(duì)任意過軸線剖面位置的要求,此要求是內(nèi)倒角的360°圓周上都必須倒全。建議標(biāo)準(zhǔn)在以后直接用文字明確表述“內(nèi)、外倒角必須保證在管端360°圓周上完整”,以消除誤解。5工作量規(guī)的磨損極限APISpec5B規(guī)定圓螺紋套管量規(guī)配對(duì)緊密距極限偏差為±0.635mm,量規(guī)驗(yàn)收要求校對(duì)量規(guī)配對(duì)緊密距等于原始配對(duì)緊密距和相對(duì)初始值變化不超過+0.318mm,-0.496mm(規(guī)格≤85/8)或-0.635mm(規(guī)格≥95/8)。應(yīng)當(dāng)將配對(duì)緊密距極限偏差±0.635mm理解為量規(guī)的出廠制造極限偏差,僅對(duì)新制作或修復(fù)后的量規(guī)適用。量規(guī)使用后使用者應(yīng)當(dāng)考慮的是量規(guī)的磨損極限,量規(guī)使用者應(yīng)保存量規(guī)初始緊密距值和后續(xù)緊密距校準(zhǔn)結(jié)果,以便對(duì)磨損量進(jìn)行計(jì)算。APISpec5B僅給出了校對(duì)量規(guī)的磨損極限,若一套51/2校對(duì)量規(guī)制造偏差為-0.635mm,磨損極限為-0.496mm,則其緊密距可以偏離標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值-1.131mm。標(biāo)準(zhǔn)對(duì)工作量規(guī)的磨損極限未作規(guī)定,可以保守地將校對(duì)量規(guī)的磨損極限移到工作量規(guī)上來,工廠也可以根據(jù)自己的實(shí)際情況制定工作量規(guī)的磨損極限。一種做法是將工作量規(guī)校準(zhǔn)的互換緊密距和其相對(duì)校對(duì)規(guī)的初始互換緊密距進(jìn)行比較,當(dāng)差值達(dá)到一定程度(如2.54mm),就將該工作規(guī)報(bào)廢。另一種做法是同一規(guī)格備上兩套工作量規(guī),一套用于日常檢驗(yàn),一套用于核查,兩套工作規(guī)都應(yīng)用校對(duì)規(guī)校準(zhǔn)。用兩套工作規(guī)檢驗(yàn)同一產(chǎn)品,對(duì)緊密距檢驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較,分析其差值,確定日常檢驗(yàn)的那套工作量規(guī)的磨損情況,看是否繼續(xù)適用。APISpec5B規(guī)定環(huán)規(guī)長(zhǎng)度為L(zhǎng)4-S,計(jì)算P1值時(shí),應(yīng)計(jì)入校對(duì)環(huán)規(guī)和工作環(huán)規(guī)長(zhǎng)度的差異。短螺紋環(huán)規(guī)的尺寸是基于某一種套管短圓螺紋,量規(guī)的L1和該種套管短圓螺紋的L1相等。當(dāng)用短螺紋環(huán)規(guī)檢驗(yàn)長(zhǎng)圓螺紋套管時(shí),管子端面將伸出環(huán)規(guī)小端,其值等于(L1長(zhǎng)-L1短)-P1。從該公式可以自然引出,外螺紋接頭檢驗(yàn)時(shí)只要外螺紋接頭小端面凹于環(huán)規(guī)小端面基準(zhǔn),則P1為正。如若不然,則管子端面將伸出環(huán)規(guī)小端,其值等于(L1長(zhǎng)-L1短)+P1,這顯然與標(biāo)準(zhǔn)相矛盾。標(biāo)準(zhǔn)忽略了檢驗(yàn)另外一種短圓螺紋套管的情況。當(dāng)用短螺紋環(huán)規(guī)檢驗(yàn)另外一種短螺紋套管時(shí),將會(huì)出現(xiàn)兩種結(jié)果。如果另一種短圓螺紋套管的L1比量規(guī)的L1長(zhǎng),管子端面將會(huì)伸出環(huán)規(guī)小端;反之,另一種短圓螺紋套管的L1比量規(guī)的L1短,管子端面將會(huì)凹入環(huán)規(guī)小端。公式(L1長(zhǎng)-L1短)-P1中,某些規(guī)格套管的L1長(zhǎng)及L1短各有2個(gè)值,必須指出,只L1長(zhǎng)和L1短對(duì)應(yīng)的有手緊面處的中徑E1相等的情況下,L1長(zhǎng)-L1短得到的數(shù)據(jù)才有意義。相同規(guī)格的長(zhǎng)圓或短圓外螺紋接頭雖然鋼級(jí)不同,其L1和E1,M值稍有差異,但是經(jīng)過幾何折算,可發(fā)現(xiàn)其螺紋尺寸完全相同。推薦使用公式(L4產(chǎn)品-L4量規(guī))-P1,該公式適用于各種規(guī)格圓螺紋套管的緊密距計(jì)算。若計(jì)算結(jié)果為正,則表示管子端面凸出環(huán)規(guī)小端面;若計(jì)算結(jié)果為負(fù),則表示管子端面凹入環(huán)規(guī)小端面。若計(jì)算結(jié)果為零,則表示管子面與環(huán)規(guī)小端面平齊。通過計(jì)算,發(fā)現(xiàn)APIRP5B1的表11中多行數(shù)據(jù)有誤,建議重新計(jì)算加以更正。6中徑量規(guī)和中徑壓縮接頭使用螺紋量規(guī)測(cè)量螺紋的緊密距,相當(dāng)于測(cè)量螺紋的作用中徑,一套螺紋量規(guī)只針對(duì)該種規(guī)格的螺紋接頭。大尺寸套管螺紋量規(guī)本身較重,在檢驗(yàn)過程中不容易保證螺紋接頭和量規(guī)同軸旋合,量規(guī)硬度遠(yuǎn)高于套管接頭,在檢驗(yàn)緊密距過程中,一旦兩者發(fā)生非正常干涉,就容易劃傷螺紋接頭或者粘扣,降低了測(cè)量的可操作性。中徑量規(guī)實(shí)際上是通過相對(duì)測(cè)量法測(cè)量外螺紋大徑和內(nèi)螺紋小徑,一套中徑量規(guī)配上不同的標(biāo)準(zhǔn)桿后可以測(cè)量數(shù)種規(guī)格的螺紋。中徑量規(guī)操作輕便、測(cè)量精度高,準(zhǔn)確性、重復(fù)性好,而且量值溯源簡(jiǎn)單,互換性易保證。APISpec5B在補(bǔ)充要求SR22增強(qiáng)型抗泄漏LTC連接對(duì)螺紋的中徑均值和中徑橢圓度都有要求,且規(guī)定塞規(guī)和環(huán)規(guī)緊密距檢驗(yàn)不應(yīng)作為接受和拒收的依據(jù)。因而在螺紋檢驗(yàn),特別是大尺寸接頭檢驗(yàn)中,傳統(tǒng)的螺紋量規(guī)緊密距測(cè)量已逐漸被螺紋中徑測(cè)量所取代。7u3000接再壓縮手緊緊密距A是螺紋接頭機(jī)緊上扣的基本余量,即手緊到位后機(jī)緊的圈數(shù)。J值是指油、套管圓螺紋接頭機(jī)緊后端面至接箍中心面的距離,理想狀態(tài)下,機(jī)緊圈數(shù)與手緊緊密距相同,接頭機(jī)緊后J值正好是標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值。J值的大小和套管內(nèi)、外螺紋的加工精度、極限偏差配合、工廠端上扣扭矩都有關(guān)系?！秶?guó)外套管訂貨技術(shù)條件》對(duì)圓螺紋套管J值規(guī)定了極限偏差要求,為±6.35mm。APIRP5A5規(guī)定N-L4的距離超出名義距離為±6.35mm。對(duì)于外徑為114-340mm的圓螺紋套管,API給出了推薦上扣的最佳扭矩,最小扭矩為最佳扭矩的75%,最大扭矩為最佳扭矩的125%。如果上緊后,接箍端面在超前和滯后消失點(diǎn)2圈螺紋(即6.35mm),說明此扭矩是合理的。如果最大扭矩上扣,接箍端面距離螺紋消失點(diǎn)仍大于3圈螺紋距離,即外露扣為3圈,則說明接頭加工質(zhì)量或上扣過程有問題。外露扣過長(zhǎng),會(huì)導(dǎo)致螺紋過盈圈數(shù)減少,進(jìn)而降低螺紋的密封性能和連接強(qiáng)度。若接箍端面滯后消失點(diǎn)過多,容易導(dǎo)致螺紋連接過緊,螺紋連接后兩外螺紋碰到一起的情況。對(duì)J值進(jìn)行檢驗(yàn),克服工廠端上扣扭矩及圈數(shù)無法檢驗(yàn)的缺陷,是各油田商檢的普遍做法。但是,單純控制J值進(jìn)行上扣除了獲得一定非常理想的J值分布外,并不能獲得高質(zhì)量的螺紋連接。此時(shí),必須采用扭矩—位置的上扣方法進(jìn)行上扣才更為合理。在控制扭矩的前提下,若J值超出規(guī)定范圍,則反映出螺紋加工質(zhì)量或連接質(zhì)量有問題,此時(shí)對(duì)J值進(jìn)行檢驗(yàn)才有積極意義。8螺紋生產(chǎn)加工工藝的控制(1)GB/T9253.2-1999規(guī)定的75/8-20規(guī)格的套管接箍Q值有誤,不能作為加工檢驗(yàn)的依據(jù)。應(yīng)當(dāng)依據(jù)APISpec5B-2008中的數(shù)據(jù)進(jìn)行加工檢驗(yàn)。(2)APISpec5CT-2005規(guī)定的套管外徑極限偏差為+1%D—0.5%D,極限偏差下限不盡合理,在極限偏差下限的情況下加工不出合格的螺紋,應(yīng)縮小套管外徑的極限偏差下限。(3)套管橢圓度對(duì)螺紋加工、套管使