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上扣困难?粘扣难卸?扭矩控制不当?遇上这10多种常用油井管特殊扣,那都不是事儿

2025-04-09 11:49:15

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上扣困难?粘扣难卸?扭矩控制不当?遇上这10多种常用油井管特殊扣,那都不是事儿随着西部油气田的开发和西气东输项目的实施,国内对特殊扣油井管的需求越来越大。特殊扣

上扣困难?粘扣难卸?扭矩控制不当?遇上这10多种常用油井管特殊扣,那都不是事儿

随着西部油气田的开发和西气东输项目的实施,国内对特殊扣油井管的需求越来越大。


特殊扣油井管在复杂地质构造的钻采作业和海洋石油开采中发挥着重要作用,尤其是在超深井、高压油气井、斜井、水平井、热采井等高难度井况中。

石油专用管常用的API STC 、API LC 和API BC型螺纹接头已难以满足油田的开发要求。虽然API圆螺纹有比较优良的密封性能,但其螺纹部分的连接强度却只相当于管体部分的60%~80%。

所以,以下这十多种常用的特殊扣产品,在作业中帮了大忙。


特殊扣的主要类型


目前,国外生产和使用的特殊扣油井管约有上百种,而比较典型、应用较为广泛的却只有十多种。

1、TM特殊扣

其扣型和密封形式见下图:

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螺纹参数

承载面角度:3°         API  BC 改进型   增加双金属密封
导向面角度:10°
锥度: 1:16
每英寸牙数:5牙
表面处理:内外螺纹磷化
密封形式:锥面对锥面金属密封,90°台肩端面密封兼为扭矩台肩。

TM属于比较简单、经济但实用可靠、用途广泛的特殊扣产品。

2、SM-EF特殊扣

其牙形见图2,无金属密封。

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【螺纹参数】

承载面角度:
导向面角度:45°或30°
每英寸牙数: 3牙
齿高:1.982㎜(API BC为1.575㎜)
锥度:1:8.5
表面处理:镀锌

3、NK3SB特殊扣

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【螺纹参数】

承载面角度:0°可降低接箍的周向应力;
导向面角度:45°
螺纹牙顶平行于管子轴线,易对扣;
螺纹锥度:1:16
每英寸牙数:5牙/套管;8牙/油管
表面处理:接箍镀锌或镀铜;
密封形式:公扣球面对母扣锥面线接触,90°密封台肩;

NK3SB—SS油管特殊扣:在NK3SB的基础上加密封环
NK-EL特殊扣:加厚,无接箍连接

套管:改进型直连型套管接头,每英寸牙数:5牙/219.1-273.1;6牙/127-193.1; 螺纹锥度:1:8/127-193.1;1:9.6/219.1-273.1; 

【螺纹参数】
承载面角度:
导向面角度:
螺纹牙顶平行于管子轴线,易对扣。
齿高:同API
油管: 每英寸牙数:6牙

【螺纹参数】
承载面角度:15°
导向面角度:15°
螺纹牙顶平行于管子轴线,易对扣。
螺纹锥度:1:16

NK EL-CB:内涂层油管,内台肩上有密封环. 加厚,无接箍连接
NK-SL: 加厚,无接箍连接,60.3-73

油管: 每英寸牙数:6牙

【螺纹参数】
承载面角度:
导向面角度:
螺纹锥度:1:16

NK2SC殊扣内微加厚带螺纹接箍接头. NK-EL特殊扣改进型套管127--273.1,
油管60.3-114.3
NK-FJ:外平接头套管,适用于尾管接头,114.3-196.9

承载面角度:0°可降低接箍的周向应力;
导向面角度:45°
螺纹牙顶平行于管子轴线,易对扣;
螺纹锥度:1:16

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每英寸牙数:6牙
NK-FJ1:管端微加厚
NK-FJ2:不加厚
NK HW: 适用于厚壁的尾管接头,生产层套管,回接套管

承载面角度:-3°;
导向面角度:30°
螺纹牙顶平行于管子轴线,易对扣;
螺纹锥度:1:8
每英寸牙数:5牙
127-355.6

NK-HW:母端加厚,公端不加厚的整体接头
NK-HW-C:不加厚带接箍


4、NSCC特殊扣

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【螺纹参数】

与 API BC 相同。      
密封形式:锥面对锥面1:10,面接触,90°双内扭矩台肩;
表面处理:接箍镀锌或镀铜;

5、SEC特殊扣

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螺纹参数】

与 API BC 相同。
密封形式:锥面对锥面,面密封,SEC特殊扣的接头形式套管为
-15°内扭矩台肩,油管为-20°内扭矩台肩。
表面处理:内、外螺纹磷化



6、VAM特殊扣
其应用最广泛,使用量在各类特殊扣中居首位。

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螺纹类型:API BC           

密封形式:采用锥面对锥面的主密封形式和-15°反向台肩的辅助密封形式。
特点是易于加工,简单实用,性能可靠。

注:(1) NEW VAM 由法国瓦鲁瑞克公司开发并形成系列,还有VAM ACE 、 VAMS、VAMHW ,可适应不同服役条件的要求。日本住友金属公司等购买了此类特殊扣技术的使用权。
(2)VAM TOP由法国瓦鲁瑞克公司与德国曼内斯曼公司联合开发,性能优良,目前属高品质的特殊扣。


7、BDS 特殊扣

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螺纹类型:API BC。             

密封形式:反角15°扭矩台肩,锥面与球面密封。
奥钢联VAGT套管螺纹套管VAGT扣,是奥钢联设计并持有专利的一种专用于气井的特殊气密性螺纹。它在API的标准上做出了一定改进,具有气密性强,承压能力高的特点,是目前应用于天然气生产套管中的新型螺纹之一。


8、FOX特殊扣

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【螺纹类型及参数】API BC。      

密封形式:球面对端面反向角扭矩台肩,螺纹前端螺距取正偏差,中部为0,后端为负,螺纹旋合后愈拧愈紧。

9、TWO STEP系列特殊扣

双台阶的特殊扣,有的用于平端油套管,有的用于加厚油管。抗扭矩的辅助密封台肩有的采用直角形式,有的采用反向角形式。

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10、其它比较典型的特殊扣


在上述特殊扣油井管之外,还有形形色色其它类型的特殊扣,比较典型且形成系列的有美国Hunting公司的HD Seal-lock、法国与德国合资的V&M公司的NEWVAM、阿根廷Atlas  Bradford的ST及美国Hydril公司的TAPES-500 等特殊扣产品。

这些成系列的特殊扣油井管可适用于不同井况,满足不同的使用要求。图10为AB的ST-L锯齿形特殊扣,类似的有VAM的ACE型,但其导向面角为10°,承载面角为-3°。此类螺纹一般用于直连型加厚油管或小套管。

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图11为Hydril公司500系列的501、521、533和563等类型特殊扣采用的楔形螺纹,其抗弯曲、抗滑脱能力强,多用于水平井等油气井中,亦可用于生产膨胀管。


特殊扣油井管的特点


在全球油田开发领域,特殊扣油井管的设计虽然多种多样,但它们共同的目标是提升管道连接的牢固性密封性。

1、接头结构
大多数特殊扣油井管的接头由三个关键部分组成:连接螺纹、抗扭矩台肩和密封面。

2、螺纹设计
普遍采用API偏梯形螺纹以增强通用性,但也有一些特殊设计,如VAM ACE的锯齿形扣和Hydril Series 500系列的楔形扣。

3、抗扭矩台肩
通常设计为反向,以确保在管道连接后能够稳定锁定,防止因周向力导致的管端收缩,同时提供辅助密封和抗过扭矩的功能。

4、密封方式
主要包括球面与锥面、球面与圆柱面、锥面与锥面、圆柱面与圆柱面以及台肩对台肩的密封形式。

5、特殊扣油井管的显著优点包括

高连接强度:与管体等强度或更强,适合深井和超深井作业;
优异的密封性能:适合高压油气井;
强大的抗弯性能:适合斜井、大位移井和水平井;
快速上扣:易于操作,减少错误,适合恶劣环境下的钻井;
抗粘扣性能:可多次装卸而不损伤螺纹;
抗过扭矩能力强
耐腐蚀性能好

在应用实践中,特殊扣油井管在国际石油专用管产量中占比超过三分之一,在中国进口油井管中占比超过二分之一,并且这一比例还在上升。

特殊扣油井管正成为油气开采的关键,它们在油田中的应用越来越广泛,不仅提升了开采效率,也保障了作业安全。



作者: 上海精规石油设备有限公司
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