appii螺纹基础知识介绍

主讲：李敏 2015年9月10日 主讲：李敏 2015年9月10日 API螺纹基础知识介绍螺纹基础知识介绍 APIAPI螺纹基础知识介绍螺纹基础知识介绍螺纹基础知识介绍螺纹基础知识介绍 目录目录OCTG油井管油井管 石油专用管概括石油专用管概括 API 螺纹简介 API 5B 油油 套管套管 螺纹螺纹 及钻具螺纹及钻具螺纹 特殊扣螺纹简介 VAW HUNTING BGT API螺纹与特殊扣螺纹对比 油井管主要包括油井管主要包括 套管套管 / 油管油管 /钻杆钻杆 钻铤钻铤 方钻杆方钻杆 及其构件及其构件(转换接头转换接头 短节短节 输送管主要包括输送管主要包括 输送油输送油 /气气 /水水/矿浆矿浆 等钢管等钢管 包括（不绣钢管包括（不绣钢管 PV管材管）管材管） 油井管贯穿油井管贯穿 钻井钻井 完井完井 采油（气）和运输工程各个环节。采油（气）和运输工程各个环节。 油井管（油井管（OCTG) 包括：包括：【钻具【钻具 油套管】油套管】 石油专用管包括：石油专用管包括： 【管线管【管线管 油井管】油井管】 石油管主要包括：油井管与输送管两大类石油管主要包括：油井管与输送管两大类 油井管的用途油井管的用途 1. 油管：油管：油气自井底到井口的采收通道，钢级：油气自井底到井口的采收通道，钢级：J55 N80 P110 等等 范围为范围为1.05“4 1/2“以以2 7/8“EU, NU为多。为多。 2. 套管套管：防止地层塌陷，保护油管，与油管通过封隔器将油气层与环形空：防止地层塌陷，保护油管，与油管通过封隔器将油气层与环形空 间隔开，分表层套管，生产套管间隔开，分表层套管，生产套管(即油层套管即油层套管)技术套管（异常压力技术套管（异常压力 和用）范围为和用）范围为4 1/2“20“以以5 1/2“ 7“ 9 5/8“ STCLC ，BC 为多为多 钢级：钢级：J55 N80 PII0 L80 等等 3. 钻具：钻具：钻杆钻杆 钻铤钻铤 方钻杆方钻杆 转换接头等，传递动力给钻头，破碎岩石高压转换接头等，传递动力给钻头，破碎岩石高压 泥浆进入井底的通道，钻杆范围泥浆进入井底的通道，钻杆范围2 7/8“5 1/2“内外加厚内外加厚 为多，为多， 钢级：钢级：E75 G105 S135 等等 OCTG 管柱在不同井段要长时间承受拉Tensile、压缩Compression、弯 曲Bending、内压Internal Pressure、外压External Compression 和热循环Torque Loads等复合应力的作用。螺纹连接部位是最薄弱 的环节，失效事故80%以上发生在螺纹连接处。 因此，油井管螺纹主要应具备两个特性： （1）结构完整性结构完整性，就是螺纹啮合后应具备足够的连接强度，不致于 在外力作用下使结构受到破坏； （2）密封完整性密封完整性，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压差（一般为几百个大气压）的 长期作用而不泄漏。螺纹连接强度和密封性能是油井管极为重要的 两个技术指标。 油井中的套管油井中的套管 导管 套管作用套管作用 套管的作用共七项套管的作用共七项： 1.防止井塌、防止钻井液对井壁的过度冲蚀防止井塌、防止钻井液对井壁的过度冲蚀、 2.防止谈水层、低压力层带被华污染、防止谈水层、低压力层带被华污染、 3.防止油气泄漏防止油气泄漏 4.控制油气入井量控制油气入井量 5.为控制井内压力提供条件为控制井内压力提供条件 6.以便安装采油人工举升装置以便安装采油人工举升装置 7.为油气流动动提供通道、为油气流动动提供通道、 套管的类型与定义套管的类型与定义 类型分为以下： 导管：导管： 用来循环通道的，将泥浆液导入泥浆池， 表面套管表面套管：防止地层坍塌，防止钻井液对地表疏松地层冲刷。 生产套管生产套管：用来把产油层与油层中不需要的液体以及其它钻 孔层融开，起保护作用，用水泥固定在井眼中。 中间套管中间套管：是套管程序罩中间一层或两层的管子，起来隔离地 层保护井身作用。 射孔器射孔器; 用于射孔的爆破器材以及配套件的的组合。 管柱载荷管柱载荷 挤 弯 扭 压 挤 弯 扭 压 对连接扣型技术的要求对连接扣型技术的要求 不仅针对于套管、油管、钻具不仅针对于套管、油管、钻具 、井下工具、井下工具 许多零件都是由扣型链接许多零件都是由扣型链接 例如：例如： a)套管套管/油管挂油管挂/钻杆钻杆/钻铤钻铤 b)变扣变扣/短节短节 c)浮鞋浮鞋/钻铤钻铤/扶正器扶正器/震击器震击器 d)井口井口 API扣型介绍扣型介绍 API 螺纹常用重要量具种类螺纹常用重要量具种类 什么螺纹？什么螺纹？ 螺纹定义：就是固体外表面和内表面的截面上有均匀的螺旋线 凸起的形状，凸起部分与称螺纹也称牙。 可分为：坚固螺纹 管螺纹 传动螺纹 专用螺纹 等 螺纹方向：按螺旋线的方向可分为右旋螺纹与左旋螺纹 OCTG 1.2 1.2 检验的意义检验的意义 螺纹检验的目的就是要把螺纹质量不合格的管子检查出来, 防止不合格管下井,最大限度避免或减少油井管失效事故的发生 。油井管螺纹失效形式主要有：丝扣断裂、粘扣、滑脱、泄漏等丝扣断裂、粘扣、滑脱、泄漏等 。处理事故少则几十万，多则几百万，甚至整口井报废，造成重 大的经济损失。 各油井管生产厂要经过工序检验、入库前抽检（成品库抽检 ）等多道工序把关；各油田还要进行到货后商检（验收）或派人 赴工厂监造或在出厂前、装船（车）前检验，有的油田则委托第 三方检验机构驻厂监造。油田除螺纹参数、外观按比例抽检外， 有的单位还对螺纹接头进行静水压密封性能试验。油井管下井前 ，作业人员还需对螺纹进行外观检查（有无损伤、变形、锈蚀等 ），对管体还要进行通径试验。 API 5B 螺纹术语螺纹术语 锥度锥度：LC圆螺纹与管线管螺纹锥度定义是螺纹中径的增加量：圆螺纹与管线管螺纹锥度定义是螺纹中径的增加量： BC偏梯形螺纹锥度的定义是沿外螺纹小径圆锥和内螺纹大径偏梯形螺纹锥度的定义是沿外螺纹小径圆锥和内螺纹大径 圆锥直径的变化量，圆锥直径的变化量， 注注;所以螺纹的锥度公差按所以螺纹的锥度公差按in/in表示，表示， 操作：操作： API 5B 螺纹术语螺纹术语 齿高（牙型高度齿高（牙型高度）：牙型高度的定义是：螺纹牙顶与螺纹牙底之间螺纹牙顶与螺纹牙底之间 垂直于螺纹轴线的距离。垂直于螺纹轴线的距离。 牙型角度：牙型角度： 螺纹牙型角的定义是：螺纹牙型上，两牙侧面之间的夹角 螺纹牙侧角的定义是螺纹牙侧角的定义是螺纹牙型上牙 侧与螺纹轴线的垂直面间的夹角，对于60度对称螺纹， 其牙侧角等于牙侧角的一半，因此，两牙侧角相等，BC 形螺纹的引导牙侧角为10度，跟随牙侧角为3度。 操作例图： API 5B 螺纹术语 螺距：螺距：螺距的定义是螺纹上某一点到相邻上对应点之间的距离，螺距 的公差的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计算 操作例图操作例图 API 5B 螺纹术语螺纹术语 紧密距：紧密距：1.手紧紧密距手紧紧密距A是两个具有相同标称值的部件在没有产生是两个具有相同标称值的部件在没有产生 机械过盈时的名义上紧位置的基本留量机械过盈时的名义上紧位置的基本留量。 2.即在下旋合的内外锥螺纹其规定测量点或面之间的轴向距离即在下旋合的内外锥螺纹其规定测量点或面之间的轴向距离 3.是指管端与接箍端面与环规和塞规测量面之间的轴向距离。是指管端与接箍端面与环规和塞规测量面之间的轴向距离。 操操 作例图作例图：正负号的确定。钻具内螺纹检验时，塞规大端面凸出台肩 面为正号，反之为负号；油套管外螺纹检验时，管子小端 凸出环规小端面为负号，反之为正号 正负号的确定。钻具内螺纹检验时，塞规大端面凸出台肩 面为正号，反之为负号；油套管外螺纹检验时，管子小端 凸出环规小端面为负号，反之为正号 影响紧密距测量误差的因素影响紧密距测量误差的因素 1.1.由于对量规的维护保养不合理，如存放时处于侧躺状态，或工作 时旋哈用力过猛，由于挤压造成的破坏性损伤，这时测得的锥度 由于对量规的维护保养不合理，如存放时处于侧躺状态，或工作 时旋哈用力过猛，由于挤压造成的破坏性损伤，这时测得的锥度 误差有大有小，中径为椭圆。 误差有大有小，中径为椭圆。 2.螺纹表面与量规必须清理干净无杂物及起始牙翻边。2.螺纹表面与量规必须清理干净无杂物及起始牙翻边。 3.3.量具是否在校对有效期内及精确度（测量仪器螺杆松动，校表零位误差量具是否在校对有效期内及精确度（测量仪器螺杆松动，校表零位误差 4 4.在机床上测量产生的热胀冷缩误差。.在机床上测量产生的热胀冷缩误差。 5.5.测量人员的读数误及紧密距传递值计算错误、测量人员的读数误及紧密距传递值计算错误、 紧密距与单项参数的关系紧密距与单项参数的关系 单项参数包括螺距、齿高、锥度、牙侧角（牙型角），是螺纹的基 本要素紧密距是一个综合参数，主要间接反映了螺纹作用中径的大小 ，当单项参数加工偏差越小、椭圆度越小，表面粗糙度越小，比时紧 密距更能精确反映 单项参数包括螺距、齿高、锥度、牙侧角（牙型角），是螺纹的基 本要素紧密距是一个综合参数，主要间接反映了螺纹作用中径的大小 ，当单项参数加工偏差越小、椭圆度越小，表面粗糙度越小，比时紧 密距更能精确反映 螺纹作用中径的大小，也更近似于单一中径螺纹作用中径的大小，也更近似于单一中径。 对标准中的几个问题的讨论对标准中的几个问题的讨论 一个合格的螺纹接头产品光靠检验紧密距是远远不够的 ，必须同时将其它单项参数也进行控制，否则反映不了螺 纹真实的连接啮合质量，管子站修复螺纹只检验紧密是一 个较大的缺陷，存在严重的质量隐患。紧密距可以通过车 削台肩面来保证量值在一定范围，合格其实是一种假像 管子站修复螺纹只检验紧密是一 个较大的缺陷，存在严重的质量隐患。紧密距可以通过车 削台肩面来保证量值在一定范围，合格其实是一种假像。 螺纹术语螺纹术语 完整螺纹完整螺纹： 完整螺纹是指齿顶、齿底均具有完全形状的螺纹。钻具、油套管完整螺纹是指齿顶、齿底均具有完全形状的螺纹。钻具、油套管 均要求在第一完整螺纹至最后一完整螺纹（牙槽）之间测量齿高均要求在第一完整螺纹至最后一完整螺纹（牙槽）之间测量齿高 螺距、锥度螺距、锥度 全顶螺纹全顶螺纹：是齿顶指具有完全形状的螺纹，当然全底螺纹是齿底具有完是齿顶指具有完全形状的螺纹，当然全底螺纹是齿底具有完 全形状的螺纹全形状的螺纹 有效螺纹有效螺纹：有效螺纹对油套管指外螺纹根部牙底消失锥角起始点以前的有效螺纹对油套管指外螺纹根部牙底消失锥角起始点以前的 纹，纹，L2即为有效螺纹长度；钻具内螺纹有效螺纹长度为即为有效螺纹长度；钻具内螺纹有效螺纹长度为LBtmin， 是指台肩面至最后一个完整螺纹深度非承载牙侧与牙顶交点测是指台肩面至最后一个完整螺纹深度非承载牙侧与牙顶交点测 得的距离得的距离、 API扣型扣型 8牙圆螺纹牙圆螺纹 接箍与公端螺纹连接图 API 8牙圆螺纹牙圆螺纹 基本数据：基本数据： 公端与母端连接公端与母端连接 8牙每英寸牙每英寸(0.125”/牙牙 or 3.175 mm/牙牙) 螺纹承载面螺纹承载面/导入面角度导入面角度30o 制造公差大，螺纹锥度制造公差大，螺纹锥度1：16 触头触头1.448mm 牙顶平行于螺纹锥度牙顶平行于螺纹锥度 对扣深度浅对扣深度浅 从螺纹接触到拧接完成约需从螺纹接触到拧接完成约需9圈圈 接箍存在开放的接箍存在开放的“J”区域区域 . 0 7 1 2 5 6 0 . 1 2 5 A 1 . 8 T H D . T A P E R A .001 - .008 螺纹锥 度 螺纹锥 度 OCTG API扣型扣型 偏梯扣偏梯扣 例图： 偏梯扣螺纹形状偏梯扣螺纹形状 . 2 0 0 1 0 3 1 . 8 T H D . T A P E R . 0 6 2 . 0 0 2 “ - . 0 0 9 “ GA P API偏梯扣 基本数据基本数据 公端与母端连接公端与母端连接 每英寸每英寸5牙牙(0.200”/pitch or 4. mm/pitch) 承载面角度承载面角度3o 螺纹锥度螺纹锥度1：16 螺纹螺距螺纹螺距5.08 触头触头2.286mm 相对相对API圆螺纹制造公差小圆螺纹制造公差小 牙顶平行于螺纹锥度牙顶平行于螺纹锥度 对扣深度浅对扣深度浅 从螺纹接触到机紧需要大约从螺纹接触到机紧需要大约11圈圈 接箍存在开放的接箍存在开放的“J”区域区域 抗压、抗拉伸强于抗压、抗拉伸强于8牙圆螺纹牙圆螺纹 注：注：13 3/813 3/8以下，螺纹齿顶、齿底与母线平行；16以下，螺纹齿顶、齿底与母线平行；16以上，螺纹齿顶、 齿底与轴线平行 以上，螺纹齿顶、 齿底与轴线平行 API钻具用途钻具用途 钻具钻具： （钻杆（钻杆 、钻铤、钻铤 、方钻杆、方钻杆 、转换接头等）传递动力给钻头、转换接头等）传递动力给钻头 传递动力给钻头传递动力给钻头 、破岩石、高压泥浆进入井底的通道。、破岩石、高压泥浆进入井底的通道。 钻杆接头分为：三种形式钻杆接头分为：三种形式 1.内加厚内加厚 IU 2.外加厚外加厚 EU 3.内外加厚内外加厚 IEU API钻具螺纹在钻具螺纹在7-2标准中收纳标准中收纳13扣型扣型 1. 数字扣数字扣 （NC型）型） 2.正规扣正规扣 （REG型）型） 3.贯眼扣贯眼扣 （FH型）型） 4.内平扣内平扣 （IF型）型） 5.外平扣外平扣 （EF) 6.H90型型 7.裸眼型裸眼型 （OH) 8俄罗斯标准俄罗斯标准 （GOST) 9.小井眼小井眼 （SH) 可以与可以与NC26/NC38互换互换 10.小扣型小扣型 （PAC） 型型 11.附加孔附加孔 （XH) 12.双流线双流线 (DSL) 13.宽开式宽开式 （WO) API钻具螺纹在钻具螺纹在7-2标准中收纳标准中收纳13扣型扣型 【 互换连接】互换连接】 API钻具螺纹在钻具螺纹在7-2标准中收纳标准中收纳13扣型扣型 【 等同等同GOST连接】连接】 API钻具螺纹类型钻具螺纹类型 1.数字型接头数字型接头NC(NC10NC77) 采用采用V-0.038R或或V-0.055R螺纹牙顶宽度螺纹牙顶宽度 2.正规型接头正规型接头REG(2 3/8“REG8 5/8“REG)采用采用V0.040R 或或0.050R 3.内平型接头内平型接头IF(2 3/8“IF5 1/2“IF) 采用采用V-0.065R 4.贯眼型接头贯眼型接头FH(3 1/2“FH6 5/8“FH) 采用采用V-0.040、V-0.050、V-0.065 注：（注：（1）内平型）内平型 贯眼型逐步在淘汰：贯眼型逐步在淘汰： (2) 4FH-NC40互换互换 2 7/8“IF-NC31互换互换 3 1/2I“F-NC38互换互换 4 IF-NC46互换互换 4 1/2“-NC50互换互换 互换只是基面中径相同，牙型不同，不影响旋合配对互换只是基面中径相同，牙型不同，不影响旋合配对 注注1：钻杆类、钻铤及钻柱转换接头等采用：钻杆类、钻铤及钻柱转换接头等采用API SPEC 7-1 注注2：旋转台肩式螺纹连接的加工与测量：旋转台肩式螺纹连接的加工与测量 API SPEC 7-2 注注3：（数字型：（数字型NC系列接头是美国国家标准粗牙螺纹系列已被系列接头是美国国家标准粗牙螺纹系列已被API采纳为国际标准，采纳为国际标准， 也是也是V型螺纹）型螺纹） API钻具螺纹互换性和特殊结构钻具螺纹互换性和特殊结构 数字型的V-0.038R牙型的螺纹可与相周基面中径的 V0.065牙型的螺纹互换、 NC50(4 1/2IF）表示可互换的螺纹，其牙型可加工成 V-0.065R,也可以加工成V-0.065. NC50 表示只能加工成V-0.038R牙型的数字型螺纹 4 1/2IF 表示牙型为V-0.065的内平型 螺纹 对于可互换的螺纹，如果只标注内平或贯眼螺螺纹代 号，（如上例中的4 1/2IF)允许牙型加工成V-0.038R API钻具螺纹标记钻具螺纹标记 API钻具螺纹标记钻具螺纹标记 API钻具螺纹数据钻具螺纹数据 螺纹牙型 螺纹锥度为：1：4 、 1：6 、1：8 螺距为：6.35（4牙/）5.08（5牙/）4.233（6牙/） 牙型高度为3.095、3.083、2.993、3.743 等 牙侧角30度 牙形角为60度。 接头螺纹成品加工后进行表面处理前、 1. 在接头螺纹成品加工后进行表面处理前，内外螺纹的紧密距分别别应为在接头螺纹成品加工后进行表面处理前，内外螺纹的紧密距分别别应为; A. 内螺纹（内螺纹（S1-15.875)+0.000 -0.254 B.外螺纹外螺纹 （S2 ) +0.0254 - 0.127 2. 在接头螺纹经镀铜和磷化处理后，内外螺纹的紧密距分别别应为在接头螺纹经镀铜和磷化处理后，内外螺纹的紧密距分别别应为 A.外螺纹（外螺纹（S1-15.875)+0.230 -0.070 锥度锥度1：6接头螺纹镀铜后接头螺纹镀铜后 B.内螺纹内螺纹 （S2 ) +0.484 - 0057 A.外螺纹（外螺纹（S1-15.875)+0.230 -0.070 锥度锥度1：4接头螺纹镀铜后接头螺纹镀铜后 B.内螺纹内螺纹 （S2) +0.0404 -0.007 API钻具螺纹数据钻具螺纹数据 API钻具螺纹数据钻具螺纹数据 数字型数字型NC 所有规格螺纹采用V-0.038R平顶圆底三角形牙型，这种牙型的 特点是圆形牙底半径为0.038in. 优势优势;数字型螺纹是API推荐优先使用的螺纹，该螺纹还有1：6 和1：4两种形式，广泛应用于 方钻杆 钻铤 稳定器，等产 品，大庆油田NC50还用在钻头上的螺纹。 牙型牙型：螺纹型式V-0.038R指的是螺纹牙底圆弧半径0.038in的V 型螺纹，即数字弄螺纹 V-0.040 V-0.050 V-0.065 V- 0.055 中各自的数字 代表V型螺纹，牙顶宽度的英寸数 这四种螺纹的牙底形状完全不同 V-0.040的螺纹牙底圆弧 半径为0.020in ，V-0.050的螺纹牙底圆弧半径为0.025in V-0.065和V-0.055的螺纹的牙底是平面的，共13种规格 API钻具螺纹数据钻具螺纹数据 API钻具螺纹数据钻具螺纹数据 方钻杆左旋螺纹 API钻具螺纹数据钻具螺纹数据 可替代连接（旧代号） 4 1/2 “正规型 、代号431 （外螺纹） 4 1/2 “内平型、代号410 （内螺纹） 1.第一位数字表钻杆尺