石油專用管螺紋管材的類型及規(guī)格之二

1、石油專用管螺紋管材的類型及規(guī)格之二 -油套管螺紋 油套管是石油鉆采工程中要求高、用量大的深度機械加工產(chǎn)品。使用螺紋將單根油套管連接成為長達數(shù)千米能承受數(shù)百大氣壓的長管柱管狀高壓容器。1924年API制定了第一個油井管標準，油套管接頭螺紋是每英寸10牙和每英寸8牙的V型螺紋，但后來被API8牙圓螺紋及偏梯型螺紋取代，并沿用至今。API SPEC 5B標準規(guī)定常用套管螺紋為圓螺紋（簡寫CSG）和偏梯形螺紋（簡寫B(tài)CSG）。 我國油氣田通常普遍采用這兩種螺紋接頭。隨著我國油氣的勘探開發(fā)，尤其是深井、超深井、高壓氣井、定向井、含硫化氫等井的增多都對油套管接頭的使用性能提出更高要求，API圓螺紋及偏梯型

2、螺紋的氣密性、連接強度、耐腐蝕性已不適應(yīng)要求，為此各國紛紛展開特殊螺紋接頭的開發(fā)和應(yīng)用。以下對API圓螺紋、偏梯型螺紋以及部分特殊螺紋進行一一闡述。1. API圓螺紋 圓螺紋有套管短圓螺紋（英文簡寫CSG，外觀如圖5所示）與套管長圓螺紋套管（LCSG）之分。油管圓螺紋英文簡寫為TBG，細分為不加厚油管螺紋（TBG）、外加厚油管螺紋（UP TBG）。 圓螺紋為無臺肩錐管螺紋、需要有接箍連接，牙型為三角形、圓頂圓底，牙形角為60°，螺紋錐度為1:16，牙形角平分線與軸線垂直，當螺紋旋緊后，靠內(nèi)外螺紋的牙側(cè)面密封。圓螺紋牙頂和牙底圓弧形有如下優(yōu)越性： 改善螺紋在旋緊時由于擦傷而引起的阻力

3、上緊螺紋時，牙頂間隙為外來的顆粒和污物提供了一個有控制的間隙 這種圓弧面牙頂對于因局部刮傷或凹痕損傷不敏感。圓螺紋因其加工容易、密封性好、有一定的連接強度、現(xiàn)場維護和使用較簡單、價格便宜的優(yōu)點，在套管連接中被大量使用。由于套管外徑小至41/2，大至20寸，同種外徑圓螺紋套管其螺紋接頭形狀有長、短之分，管體壁厚有厚、薄之分，材料鋼級有高低之分，機緊扭矩有大小之分，這就使得套管和接箍的其它螺紋參數(shù)如：手緊緊密距牙數(shù)A等基本尺寸有所區(qū)別，所以，檢驗不同規(guī)格的圓螺紋套管及接箍螺紋的緊密距，要用相應(yīng)規(guī)格的螺紋量規(guī)檢驗，必要時還要對檢測數(shù)據(jù)進行相應(yīng)的處理。所有套管圓螺紋及接箍螺紋的基本形狀是一樣的，其齒高

4、、螺距、錐度、牙型角等基本尺寸和公差范圍完全相同。且齒頂和齒底圓弧形狀、管端外倒角、消失錐角的要求也相同。在API SPEC 5B標準中對同一種外徑尺寸的套管圓螺紋，其檢驗用量規(guī)只有一種，且都是按照相應(yīng)規(guī)格短圓螺紋的尺寸設(shè)計的，也就是說，量規(guī)的基本尺寸與對應(yīng)的短圓螺紋的基本尺寸相同，這就意味著要一規(guī)多用，即該量規(guī)既要檢驗同種外徑的長圓螺紋，也要檢驗同種外徑的短圓螺紋。2. 偏梯形螺紋這種螺紋是為了提高抗軸向拉伸或抗軸向壓縮載荷能力，并提供泄漏抗力而設(shè)計，英文簡寫B(tài)CSG，無臺肩錐管螺紋、需有接箍連接，牙型為偏梯形、平頂平底。規(guī)格為41/2-135/8的套管螺紋，直徑上錐度為62.5mm/m，每

5、25.4mm5牙螺紋（螺距為5.08mm）；導(dǎo)向牙側(cè)面與螺紋軸線的垂線間的夾角為10°；承載側(cè)面與螺紋軸線的垂線間的夾角為3°；牙頂和牙底為錐形，與螺紋錐度平行；導(dǎo)向側(cè)面牙頂?shù)膱A角半徑（0.762mm R）比承載側(cè)面牙頂?shù)膱A角半徑（0.203mm R）大，這有助于對扣和上扣。旋緊時，螺紋是全牙型配合，螺紋牙頂?shù)窖赖字g的最大間隙為0.051mm。螺紋本身的機加工偏差造成接頭螺紋部件一端的一個螺紋側(cè)面上受力，并使配對接頭螺紋構(gòu)件在另一端的相反螺紋側(cè)面上受力。在任何情況下，使用合適的螺紋脂或或鍍層（或這兩者）是保證螺紋泄漏抗力的又一手段。泄漏抗力只能通過完整螺紋長度范圍內(nèi)的適當

6、組裝（干涉量）來控制。這種接頭螺紋的牙底沿連續(xù)錐體一直延伸到管體外表面上消失，接箍（內(nèi)螺紋端部分）與不完整螺紋開始一直延伸到消失點。3°承載側(cè)面可使螺紋在高拉伸載荷下具有抗滑脫性能，而10°導(dǎo)向側(cè)面可使螺紋承受高軸向壓縮載荷。用手工方法修復(fù)螺紋應(yīng)謹慎進行，并僅限于完整螺紋長度上很小一部分。對外螺紋的不完整螺紋部分進行謹慎修復(fù)不會影響對泄漏抗力的控制。規(guī)格不小于16寸的偏梯套管螺紋，直徑上錐度為83.33mm/m，每25.4mm5牙螺紋，平頂和平牙底平行于管子軸線，這有助于對扣和上扣。所有其它尺寸和螺紋圓角半徑都與規(guī)格不大于133/8的套管相同。使用合適的螺紋脂和鍍層對保證泄

7、漏抗力是很重要的。偏梯形螺紋牙型的優(yōu)點： 1）由于偏梯形螺紋具有3度承載牙側(cè)面和10度引導(dǎo)牙側(cè)面，所以能夠承受足夠大的拉伸或壓縮載荷。特別是3度承載牙側(cè)面使套管螺紋具有足夠的抗拉強度。 2）牙頂牙底平面的斜度與螺紋斜度相同，而且牙頂有圓弧。引導(dǎo)牙側(cè)面在牙頂?shù)膱A弧半徑比承載牙側(cè)面在牙頂?shù)膱A弧半徑大，這樣有利于螺紋的旋合。但偏梯形螺紋密封性較低，尤其是套管下井后，在軸向拉力和一定的彎曲應(yīng)力作用下，其抗氣密封壓力將進一步降低，同時螺紋接頭發(fā)生了一次泄漏后，其二次氣密封性會進一步下降。從套管接頭結(jié)構(gòu)示意圖及偏梯螺紋嚙合示意圖可知，對于偏梯形螺紋套管接頭，其密封部分主要有兩部分：其一為扭矩臺肩AB，另一

8、部分為螺紋承載面S，此外，環(huán)形間隙中的螺紋密封脂在特定條件下也有密封作用。當偏梯形螺紋套管接頭受到內(nèi)壓、拉伸及彎曲復(fù)合載荷的作用時，扭矩臺肩AB及螺紋承載面S將疊加彎曲正應(yīng)力,其扭矩臺肩的接觸壓力減小,因而其密封壓力降低。目前為了提高套管接頭的密封壓力，各套管廠均在開發(fā)新的特殊接頭，為了不影響接頭的連接強度，新的特殊接頭一般采用偏梯形螺紋或改進的偏梯螺紋，提高了扭矩臺肩及螺紋承載面承載壓力，設(shè)計各種各樣的金屬對金屬的過盈配合結(jié)構(gòu)，大大提高了套管接頭的密封壓力。同其他所有石油管一樣，套管螺紋連接是最薄弱的環(huán)節(jié)。螺紋連接的質(zhì)量直接影響到套管柱的結(jié)構(gòu)完整性和密封完整性，而螺紋加工精度又是螺紋連接質(zhì)量

9、的重要影響因素之一。5B標準對螺紋質(zhì)量的控制指標多達十余項，螺紋單項參數(shù)如錐度、螺距、齒高、牙型角等可以借助于螺紋單項參數(shù)測量儀進行測量，測量結(jié)果很直觀，不需要進行數(shù)據(jù)處理，也不易出錯。而綜合反映各單項參數(shù)及表面加工質(zhì)量的、也是最重要的一個參量緊密距，需用工作量規(guī)進行檢驗。由于要考慮量規(guī)的結(jié)構(gòu)型式及與校對規(guī)的傳遞值、螺紋的長短、套管壁厚、鋼級等，需要對測量數(shù)據(jù)進行必要的判斷和處理，才能獲得所需緊密距。3. 常用套管的規(guī)格API套管尺寸規(guī)格共有14種，它們分別是：114.3 (41/2)，127 (5)，139.7 (51/2)，168.8 (65/8)，177.8(7)，193.7 (75/8

10、)，219.1 (85/8)，244.5(95/8)，273.0(103/4)，298.4 (113/4)，339.7 (133/8)，406.4 (16)，473.08 (185/8)，508.0 (20)，其中常用的有139.7 (51/2)、177.8(7)、244.5(95/8)和339.7 (133/8)四種。API規(guī)定，套管鋼級有H-40、J-55、K-55、C-75、L-80、N-80、C-95、P-110共8種，其中以H-40鋼級最低，以P-110鋼級強度最高，根據(jù)鋼級不同，套管上所涂顏色也不同，常用鋼級J-55涂綠色、N-80涂紅色、P-110涂白色三種。139.7套管共有5

11、種壁厚，其中J-55、K-55兩種鋼級包含三種壁厚是6.20、6.98和7.72毫米，C-75以上鋼級包含的三種壁厚是7.72、9.17和10.54毫米。177.8套管共有8種壁厚，其中K-55以下鋼級包含四種壁厚是5.87、6.91、8.05和9.19毫米，C-75以上鋼級包含的六種壁厚是8.05、9.19、10.36、11.51、12.65和13.72毫米。244.5套管共有6種壁厚，其中K-55以下鋼級包含三種壁厚是7.92、8.94和10.03毫米，C-75以上鋼級包含的四種壁厚是10.03、11.05、11.99和13.84毫米。339.7套管共有6種壁厚，其中K-55以下鋼級包含四

12、種壁厚是8.38、9.65、10.92和12.19毫米，C-75以上鋼級包含的兩種壁厚是12.19和13.06毫米。4. API標準螺紋存在問題由上可知，螺紋連接強度和密封性是油套管兩個主要技術(shù)指標。API圓螺紋及偏梯型螺紋不適合如稠油熱采、超深井、重腐蝕進等較苛刻條件下使用，原因是與其結(jié)構(gòu)、螺紋輪廓有關(guān)的密封、強度問題。圓螺紋只能承受相當于管體強度的60%80%的拉伸負載，偏梯螺紋接頭雖然有較高的連接強度，但在較高內(nèi)壓下密封性能很差。此兩種螺紋一般借助于在合適的載體中含鉛、鋅、銅、石墨和硅油等組成物的螺紋脂來實現(xiàn)密封，這種形式密封一般只能在6095ºC以下溫度工作。因此API標準螺

13、紋接頭的密封主要通過螺紋脂、金屬鍍層和螺紋過盈嚙合等方法實現(xiàn)。API圓螺紋牙根到牙頂間隙為0.152mm；偏梯螺紋最大間隙在導(dǎo)向側(cè)整個牙高范圍內(nèi)，193.7mm以下規(guī)格套管牙頂間隙為0.178mm，219.1mm及以上規(guī)格套管則大至0.229mm。API標準螺紋接頭的密封一是靠螺紋脂填堵該間隙并使內(nèi)壓力在公平嚙合螺紋長度內(nèi)（通常為35螺紋牙長度）的間隙兩端產(chǎn)生一定壓力降，從而實現(xiàn)密封作用。其二是靠螺紋牙側(cè)面過盈嚙合，形成若干個不確定的金屬對金屬接觸密封（密封位置、接觸壓力受螺紋尺寸、鍍層、螺紋脂影響），從而達到密封作用。在靜水壓試驗中圓螺紋和偏梯螺紋接頭的密封性能隨著管子尺寸、鋼級變化而變化，

14、管徑越大、壁厚越厚、鋼級越高，臨界密封壓力與管體內(nèi)屈服壓力之比越低，密封性能越差。而API圓螺紋除密封性能差外其抗拉強度也較低。API圓螺紋在正常條件下，接頭的抗拉強度僅為管體強度的80%。在外壓及軸向拉伸等雙軸應(yīng)力作用下，遇到較大彎曲或沖擊載荷時易發(fā)生滑脫。主要原因是接頭螺紋上載荷分布不均及牙形半角為30度，半角的正切值遠高于牙側(cè)面復(fù)合螺紋脂或鍍膜層的摩擦系數(shù)，使抗滑脫阻力小于外力分量造成滑脫現(xiàn)象發(fā)生。1.1 套管 套管尺寸：套管（直徑20寸-5寸），套管短接，套管接箍。外徑重量壁厚內(nèi)徑通徑接箍外徑等級139.7（5-1/2）20.85（14.00）23.09（15.50）25.32（17.

15、00）29.79（20.00）34.26（23.00）6.20(0.244)6.98(0.275)7.72(0.304)9.17(0.361)10.54(0.415)127.3(5.012)125.7(4.950)124.3(4.892)121.4(4.778)118.6(4.670)124.1(4.887)122.6(4.825)121.1(4.767)118.2(4.653)115.4(4.545)153.7(6.050)J55N80P110177.8（7）25.52917.00）29.79（20.00）34.26（23.00）38.73（26.00）43.20（29.00）47.66（3

16、2.00）52.13（35.00）56.60（38.00）5.87(0.231)6.91(0.272)8.05(0.317)9.19(0.362)10.36(0.408)11.51(0.453)12.65(0.498)13.72(0.540)166.1(6.538)164.2(6.456)161.7(6.366)159.4(6.276)157.1(6.180)154.8(6.090)152.5(6.004)150.4(5.430)162.9(6.413)160.8(6.331)158.5(6.204)156.2(6.151)153.9(6.059)151.6(5.969)149.3(5.879

17、)147.2(5.795)194.5(7.656)J55N80P110219.1（8-5/8）35.75（24.00）41.71（28.00）47.66（32.00）53.62（36.00）59.58（40.00）6.71(0.264)7.72(0.304)8.94(0.352)10.16(0.400)11.43(0.450)205.7(8.093)203.7(8.020)201.2(7.927)198.8(7.827)196.2(7.724)202.5(7.972)200.5(7.894)198.0(7.795)195.6(7.701)193.0(7.598)244.5(9.625)J55N

18、80P110244.5（9-5/8）48.11(32.30)53.62（36.00）59.58（40.00）64.79（43.50）70.01（47.00）71.69（53.50）7.92(0.312)8.94(0.352)10.03(0.395)11.05(0.435)11.99(0.472)13.84(0.545)328.7(9.001)236.6(8.921)224.4(8.835)232.4(8.755)320.5(8.681)216.8(8.535)244.7(8.845)222.6(8.765)220.4(8.679)218.4(8.599)216.5(8.525)212.8(8.

19、379)269.6(10.6250J55N80P110273.0（10-3/4）48.78（32.75）60.32（40.50）67.77（45.50）75.96（51.00）82.67（55.50）7.09(0.279)8.89(0.350)10.26(0.400)11.43(0.450)12.57(0.495)258.9(10.192)255.3(10.050)252.7(9.950)250.2(9.850)247.9(9.760)254.9(10.035)251.3(9.894)248.8(9.794)246.2(9.694)243.9(9.604)298.5(11.752)J55N80

20、P110339.7（13-3/8）71.50（48.00）81.18（54.50）90.86（61.00）101.69（68.00）8.38(0.330)9.65(0.380)10.92(0.430)12.19(0.480)322.9(12.715)320.4(12.615)317.9(12.515)315.3(12.415)319.0(12.559)316.5(12.459)313.9(12.359)311.4(12.259)365.1(14.374)J55N80N11073.0（2-7/8）9.53（6.40）11.62（7.90）12.81（8.60）5.51(0217)7.01(0.2

21、76)7.82(0.308)62.00(2.441)59.00(2.323)57.40(2.259)59.61(2.347)56.62(2.229)54.99(2.165)88.9(3.500)J55N8088.9（3-1/2）11.47（7.70）15.19（10.20）5.49(0.216)7.34(0.289)77.9(3.067)76.0(2.992)24.25(2.943)21.04(2.797)107.95(4.250)J55N80114.3（4-1/2）18.77（12.60）6.88(0.271)100.5(3.957)97.37(3.833)132.08(5.200)J55N

22、80 套管接箍： 最新國標N80石油套管材質(zhì)|J55石油套管扣型形天津P110石油套管價格139.7*7.72作者：天津市興華鋼管物資有限公司    來源：    點擊數(shù)： 75   更新時間：2010年08月09 【字體：大 中 小】 石油套管可生產(chǎn)執(zhí)行標準為：API  5CT，規(guī)格包括60.3-508（詳細規(guī)格見附表），鋼級為J55、K55、N80、L-80、P-110、C-90、C-95、T-95等，可加工扣型有S

23、TC（短圓扣），LC（長圓扣），BC（偏梯扣），   (1)石油套管主要進口國家有：德國、日本、羅馬尼亞、捷克、意大利、英國、奧地利、瑞士、美國，阿根廷、新加坡也有進口。進口標準多參照美國石油學(xué)會標準API5A，5AX，5AC。鋼級是H-40，J-55，N-80，P-110，C-75，C-95等。規(guī)格主要為139.77.72R-2，177.89.19R-2，244.58.94R-2，244.510.03R-2，244.511.05R-2等。  (2)API規(guī)定長度有三種：即R-1為4.887.62m，R-2為7.6210.36m，R-3為10.36m至更長。 &#

24、160;(3)部分進口貨物標有LTC字樣，即長絲扣套管。  (4)從日本進口套管除采用API標準外，還有少部分執(zhí)行日本廠方標準(如新日鐵、住友、川崎等)，鋼號是NC-55E，NC-80E，NC-L80，NC-80HE等。  (5)在索賠案例中，出現(xiàn)過黑扣、絲扣損傷，管體折疊，斷扣和螺紋緊密距超差，接箍J值超差等外觀缺陷及套管脆裂、屈服強度低等內(nèi)在品質(zhì)問題。  石油套管是石油鉆探用重要器材，其主要器材還包括鉆桿、巖心管和套管、鉆鋌及小口徑鉆進用鋼管等。國產(chǎn)套管以地質(zhì)鉆探用鋼經(jīng)熱軋或冷拔制成，鋼號用“地質(zhì)”(DZ)表示，常用的套管鋼級有DZ40、DZ55、DZ753種

25、。  1.用途  用于石油井鉆探。  2.種類  按SY/T6194-96“石油套管”分短螺紋套管及其接箍和長螺紋套管及其接箍兩種。  3.規(guī)格及外觀質(zhì)量  (1)國產(chǎn)套管按SY/T6194-96規(guī)定，套管長度不定尺，其范圍8-13m。但不短于6m的套管可以提供，其數(shù)量不得超過20%。  (2)套管的內(nèi)外表面不得有折疊、發(fā)紋、離層、裂紋、軋折和結(jié)疤。這些缺陷應(yīng)完全清除掉，清除深度不得超過公稱壁厚的12.5%。  (3)接箍外表面不得有折疊、發(fā)紋、離層、裂紋、軋折、結(jié)疤等缺陷。  (4)套管及接箍螺紋表面應(yīng)

26、光滑，不允許有毛刺、撕破及足以使螺紋中斷影響強度和緊密連接的其他缺陷。  4.化學(xué)成分檢驗  (1)按SY/T6194-96規(guī)定。套管及其接箍采用同一鋼級。含硫量0.045%，含磷量0.045%。  (2)按GB222-84的規(guī)定取化學(xué)分析樣。按GB223中有關(guān)部分的規(guī)定進行化學(xué)分析。  (3)美國石油學(xué)會ARISPEC5CT1988第1版規(guī)定。化學(xué)分析按ASTME59最新版本制樣，按ASTME350最新版本進行化學(xué)分析。  5.物理性能檢驗  (1)按SY/T6194-96規(guī)定。作壓扁試驗(GB246-97)拉力試驗(GB228-8

27、7)及水壓試驗。  (2)按美國石油學(xué)會APISPEC5CT1988年第1版規(guī)定作靜水壓試驗、壓扁試驗、硫化物應(yīng)力腐蝕開裂試驗、硬度試驗(ASTME18或E10最新版本規(guī)定進行)、拉伸試驗、橫向沖擊試驗(ASTMA370、ASTME23和有關(guān)標準最新版本規(guī)定進行)、晶粒度測定(ASTME112最新版本或其他方法)。  6.包裝  按SY/T6194-96規(guī)定，國產(chǎn)套管應(yīng)以鋼絲或鋼帶捆扎。每根套管及接箍螺紋的露出部分均應(yīng)擰上保護環(huán)以保護螺紋。石油用管件規(guī)格、標準（套管、油管尺寸表）  雙擊自動滾屏發(fā)布者：華潤鋼鐵 發(fā)布時間：2010-9-12 閱

28、讀：202次 【字體：大 中 小】套管、油管尺寸表外徑名義重量壁厚內(nèi)徑通徑接箍外徑螺紋類型鋼級長度139.7。（5-1/2）20.85（0.244）。23.09（15.50）。25.32（17.00）。29.79（20.00）。34.26（23.00）。6.20(0.244)。6.98(0.275)。7.72(0.304)。9.17(0.361)。10.54(0.415)127.3(5.012)。125.7(4.950)。124.3(4.892)。121.4(4.778)。118.6(4.670)124.1(4.887)。122.6(4.825)。121.1(4.767)。118.2(4.65

29、3)。115.4(4.545)153.7。(6.050)圓螺紋。偏梯螺紋j55。n80。p1108m-12m。(2602-39.4)177.8。（7）25.52917.00）。29.79（20.00）。34.26（23.00）。38.73（26.00）。43.20（29.00）。47.66（32.00）。52.13（35.00）。56.60（38.00）5.87(0.231)。6.91(0.272)。8.05(0.317)。9.19(0.362)。10.36(0.408)。11.51(0.453)。12.65(0.498)。13.72(0.540)166.1(6.538)。164.2(6.45

30、6)。161.7(6.366)。159.4(6.276)。157.1(6.180)。154.8(6.090)。152.5(6.004)。150.4(5.430)162.9(6.413)。160.8(6.331)。158.5(6.204)。156.2(6.151)。153.9(6.059)。151.6(5.969)。149.3(5.879)。147.2(5.795)。194.5。(7.656)圓螺紋。偏梯螺紋j55。n80。p110。8m-12m。(2602-39.4)219.1。（8-5/8）35.75（24.00）。41.71（28.00）。47.66（32.00）。53.62（36.00）

31、。59.58（40.00）6.71(0.264)。7.72(0.304)。8.94(0.352)。10.16(0.400)。11.43(0.450)205.7(8.093)。203.7(8.020)。201.2(7.927)。198.8(7.827)。196.2(7.724)202.5(7.972)。200.5(7.894)。198.0(7.795)。195.6(7.701)。193.0(7.598)。244.5。(9.625)圓螺紋。偏梯螺紋j55。n80。p1108m-12m。(2602-39.4)244.5。（9-5/8）48.11(32.30)。53.62（36.00）。59.58（4

32、0.00）。64.79（43.50）。70.01（47.00）。71.69（53.50）7.92(0.312)。8.94(0.352)。10.03(0.395)。11.05(0.435)。11.99(0.472)。13.84(0.545)328.7(9.001)。236.6(8.921)。224.4(8.835)。232.4(8.755)。320.5(8.681)。216.8(8.535)244.7(8.845)。222.6(8.765)。220.4(8.679)。218.4(8.599)。216.5(8.525)。212.8(8.379)。269.6。(10.6250圓螺紋。偏梯螺紋j55。n80。p1108m-12m。(26