螺紋脂對抗粘扣性能的影響研究

薛雷，張麗敏（渤海鋼鐵集團(tuán)有限公司，天津300050）

螺紋脂對抗粘扣性能的影響研究

薛雷，張麗敏
（渤海鋼鐵集團(tuán)有限公司，天津300050）

[摘要]為研究螺紋脂類型對抗粘扣性能的影響，分別選取了API標(biāo)準(zhǔn)樣管、API標(biāo)準(zhǔn)扣型、API標(biāo)準(zhǔn)處理方式、API標(biāo)準(zhǔn)上扣參數(shù)、高精度的試驗設(shè)備等，使用相同的扭矩和螺紋脂涂抹方式，用4種螺紋脂在4支標(biāo)準(zhǔn)樣管上進(jìn)行上卸扣試驗。試驗結(jié)果表明，螺紋脂對抗粘扣性能有重要影響，選取的4種類型螺紋脂中只有BESTOLIFE 2000螺紋脂可以滿足API標(biāo)準(zhǔn)9次上卸扣螺紋無嚴(yán)重?fù)p傷要求，B96101只能承受6次上卸扣螺紋無損傷，8401和DH- 2螺紋脂3次上卸扣后螺紋就會發(fā)生嚴(yán)重?fù)p傷。

[關(guān)鍵詞]螺紋脂；粘扣；API標(biāo)準(zhǔn)

1　引言

隨著油氣的不斷開采，其開采難度越來越大，井身深度越來越深，結(jié)構(gòu)也越來越復(fù)雜，對油套管材要求越來越高。井深越深，要求連接扣型的抗粘扣性能越高。由目前油套管使用情況來看，粘扣形式多種多樣，嚴(yán)重會直接將螺紋磨平，基本上看不到螺紋形貌。油田上使用的螺紋在下井時抗粘扣性能測試結(jié)果也表明時常有粘扣情況發(fā)生。此時油田用戶無法放心使用該扣型和管材進(jìn)行打井作業(yè)，因此必須研究影響螺紋抗粘扣性能的各個因素，以解決粘扣問題。從資料和試驗經(jīng)驗來看，螺紋抗粘扣性能與很多因素有關(guān)，主要包括使用的螺紋脂類型、螺紋的表面處理方式、上扣的標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)、上扣前的清理、扣型加工的精度等。由于影響因素很多，必須將其他因素固定，才能進(jìn)行比較，本文中主要研究螺紋脂類型對抗粘扣性能的影響。

2　試驗方案

影響抗粘扣性能的因素很多，本文只研究螺紋脂類型對抗粘扣性能的影響。為了方便確定螺紋脂一個因素對粘扣的影響，將其他因素全部按API標(biāo)準(zhǔn)加工準(zhǔn)備樣管，包括試驗樣管、扣型加工、表面處理、上扣參數(shù)、試驗設(shè)備、螺紋脂量的控制等全部相同，具體如下。

2.1試驗樣管的選擇

本次試驗?zāi)康臑檠芯柯菁y脂對粘扣的影響，要求其它因素如樣管、螺紋、表面處理全部相同，因此選擇全部API標(biāo)準(zhǔn)管作為樣管進(jìn)行試驗研究，分別選擇API標(biāo)準(zhǔn)[1]油管，外徑為覬73.02 mm、壁厚為5.51 mm、鋼級為N80Q類的管體，API標(biāo)準(zhǔn)EU扣型接頭[2]，API標(biāo)準(zhǔn)磷化表面處理方式。具體樣管信息見表1。

表1　樣管基本信息

分別準(zhǔn)備4支上述信息樣管用4種螺紋脂類型進(jìn)行螺紋脂對比研究試驗。

2.2上扣參數(shù)和試驗設(shè)備

所有4支樣管全部按照API標(biāo)準(zhǔn)推薦最佳上扣扭矩上扣，具體數(shù)值見表2。螺紋類型分別為BESTOLIFE 2000、B-96101、8401、DH-24種，螺紋脂涂抹重量全部為10 g。螺紋脂涂抹刷子為統(tǒng)一的新鬃毛刷，每次上扣前清洗螺紋表面，并使用壓縮空氣對螺紋的內(nèi)外表面進(jìn)行吹掃、清洗，除去螺紋上的污物，以免對試驗造成影響，發(fā)生意外損傷，影響試驗結(jié)果。對于此樣管，按照API標(biāo)準(zhǔn)要求螺紋應(yīng)能承受9次上/卸扣而不發(fā)生嚴(yán)重?fù)p傷[3-4]，油田用戶才能放心使用。

表2　上扣扭矩要求

在KT5500型液壓式上卸扣實驗機上進(jìn)行上卸扣試驗，KT5500液壓式上卸扣實驗機為當(dāng)前檢定合格的高精度試驗設(shè)備，并經(jīng)過高精度儀器檢驗，不會對試驗產(chǎn)生不良影響。

為了便于辨認(rèn)和追蹤，將4支樣管進(jìn)行編號，并與螺紋脂類型相對應(yīng)。樣號1螺紋脂類型為BESTOLIFE 2000，樣號2螺紋脂類型為B- 96101，樣號3螺紋脂類型為8401，樣號3螺紋脂類型為DH- 2。

3　試驗結(jié)果

經(jīng)過上卸扣試驗后，4支樣管的粘扣情況依不同螺紋脂類型而不同。4支試樣的每次上卸扣試驗數(shù)據(jù)和螺紋檢查的結(jié)果見表3~表6。1#樣使用BESTOLIFE2000螺紋脂，經(jīng)過9次上卸扣后，螺紋無損傷，僅表面處理層發(fā)亮。2#樣使用B-96101螺紋脂，僅經(jīng)歷7次上卸扣后，螺紋即嚴(yán)重?fù)p傷。3#樣使用8401螺紋脂，3次上卸扣后螺紋嚴(yán)重?fù)p傷，甚至無法用設(shè)備卸下。4#樣使用DH-2螺紋脂，經(jīng)過3次上卸扣后螺紋有拉絲現(xiàn)象，修扣后，第4次和第5次上/卸扣后均有拉絲現(xiàn)象產(chǎn)生，第8次上卸扣后螺紋嚴(yán)重?fù)p傷。

從上卸扣試驗結(jié)果可以看出，螺紋脂類型不同，螺紋發(fā)生粘扣的趨勢和形態(tài)不同。4種螺紋脂中，用BESTOLIFE 2000螺紋脂時，經(jīng)過API標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的9次上/卸扣后螺紋未損傷。B-96101螺紋脂只能承受6次上卸扣，超過6次，螺紋發(fā)生嚴(yán)重?fù)p傷，不能滿足API標(biāo)準(zhǔn)要求。8401和DH-2螺紋脂經(jīng)過3次上卸扣時螺紋損傷就已經(jīng)很嚴(yán)重，抗粘扣性能最差。

表3　 1#樣上卸扣試驗結(jié)果

表4　 2#樣上卸扣試驗結(jié)果

表5　 3#樣上卸扣試驗結(jié)果

在4種螺紋中，8401和DH-2螺紋脂上扣次數(shù)太少，而且螺紋損傷嚴(yán)重，B-96101可以上到6次上卸扣而不損傷螺紋，BESTOLIFE 2000螺紋脂上卸扣試驗中不僅能做到API要求的上扣次數(shù)，而且螺紋損傷情況明顯好于其它螺紋脂。

4　結(jié)論

經(jīng)4種不同螺紋脂類型在4支標(biāo)準(zhǔn)樣管上的試驗對比，在樣管、扣型、表面處理方式、上扣參數(shù)、試驗設(shè)備、螺紋脂用量等影響粘扣性能的因素均相同的條件下，不同螺紋脂類型對粘扣性能的影響很大。根據(jù)以上試驗結(jié)果分析，得出如下結(jié)論：

表6　 4#樣上卸扣試驗結(jié)果

在4種螺紋脂中，BESTOLIFE 2000螺紋脂最有利于抗粘扣性。B-96101螺紋脂只能滿足6次上卸扣不損傷螺紋。8401和DH-2螺紋脂僅3次上卸扣后螺紋就發(fā)生嚴(yán)重?fù)p傷。

因此BESTOlIFE 2000螺紋脂能夠滿足API標(biāo)準(zhǔn)上卸扣9次后不發(fā)生嚴(yán)重粘扣的要求，對于抗粘扣，明顯優(yōu)于其他3種螺紋脂。在油田扣型連接上，推薦使用BESTOLIFE 2000螺紋脂，而非其他類型螺紋脂，以免發(fā)生粘扣情況，油井管無法下井。

參考資料

[1] API 5CT：8th. Specification for casing and tubing[S].

[2] API 5B:2008. Specification for threading,gauging and thread inspectionof casing, tubing, and line pipe threads[S].

[3] API 5C5：1990（1）. Recommended practice for evaluation procedure for casing and tubing connections[S].

[4] ISO 13679:2002 (E). Petroleum and natural gas industries—Procedures for testing casing and tubing Connections[S].

[5] API 5C1:8th: Recommended practice for care amd use of casing and tubing[S].

Study on Influence of Thread Compound on Thread Anti Galling Performance

XUE Lei and ZHANG Li-min
(Bohai Steel Group, Tianjin 300050, China)

AbstractIn order to study the influence of thread compound type on anti galling performance, by means of same torque and compound application method, thread breakout tests were carried out on 4 thread compounds by 4 standard sample tubes with the sample pipe, galling style, treatment method and makeup parameters of API standard and highly precise testing equipment. Test results showed thread compound greatly influenced anti galling performance. Among the chosen compounds, BESTOLIFE 2000 could meet the requirement of no serious thread damage after 9 times of makeup and breakout by API standard. With B96101, the thread could only stand 6 times and with 8401 and DH-2, the thread was seriously damaged after 3 times.

Key wordsthread compound; galling; API standard

作者簡介：薛雷（1969—），男，碩士，工程師，主要從事石油天然氣井用管開發(fā)及評價的研究工作。

收稿日期：2014- 12- 02修回日期：2015- 01- 05

doi：10.3969/j.issn.1006-110X.2015.02.004