特殊扣(08.6.30)探究.doc

HT高密封性特殊螺纹套管在气井中的应用 李 飞＊ 李玉民 张飞跃 肖艳平 张建设 (中原石油勘探局管具工程处) (中原油田分公司物资供应处) (中原油田分公司井况防治中心) 摘要 由于普通API螺纹套管难以承受高于70 MPa高压气体，开发加工了高密封性能的SEAL-LOCK HT特殊螺纹套管。这种螺纹套管的结构特点是：① 端面和侧面为特殊结构密封，套管的气密封性能好；②采用倒钩螺纹设计，提高了螺纹的抗拉和抗内外压能力，可防止套管倒扣松动；③螺纹结构先进，套管插入方便，入扣不易错扣；④抗过扭矩能力强，螺纹联接可靠。室内试验表明，该螺纹套管加载432 kN，施加气压79．9 MPa，气密封良好。8口井现场应用均取得成功，下套管节约8—12 h，节约套管成本10％ ～15％，解决了高气压井的密封问题。 关键词 特殊螺纹套管 气密封性能 结构特点 室内试验天然气井 现场应用 引 言 中原油田属复杂的断块油气田，由于受高压油气、高压注水、盐层“塑性流动”和地应力等诸多因素的影响，套管螺纹密封失效、滑脱是较常见的套管损坏现象。普通API圆螺纹套管相互配合后，在外螺纹和内螺纹之间引起压配合。这种径向接触产生较大的接箍周向应力，在接触点形成压密封。另外套管圆螺纹牙顶和牙底之间存在0.152mm的间隙。螺纹密封脂所包含的金属微粒在此间隙之内产生封堵作用，但螺纹脂在高温高压下，随着时间的延长会逐渐分解失效。气井对于密封的要求较油水井更为重要，高于70 MPa高压气体普通API螺纹难以承受，一旦套管螺纹密封失效，将导致井筒无法正常生产。因此，对于高压气井必须考虑螺纹形式。中原油田与天津华新特殊扣石油套管有限公司合作，开发加工了高密封性能的SEAL-LOCK I-IT特殊螺纹套管，解决了中原油田高压油气井套管密封失效问题和盐岩层、盐膏层、泥岩层、断层作用对套管螺纹密封的影响问题。 主要技术指标及性能评价 1．HT特殊螺纹设计依据 根据目前中原油田地质情况和开发现状，气井产层压力系数达到I．8以上，套管螺纹气密封要求高，综合多种影响因素，设计采用HT特殊螺纹，其性能见表I。 表1 HT特殊螺纹与圆螺纹的性能对比 套管直径 ㎜ 钢级 壁厚 ㎜ 扣型 上扣 抗粘扣 性能 抗拉强度 kN 屈服扭矩 N．m 抗内压强度 MPa 抗挤强度 MPa 139.7 P110 10.54 长圆扣 易错扣 较差 2854 8500 93.6 100.2 139.7 P110 10.54 HT 易上扣 不错扣 较好 3498 32111 101.8 100.2 2．HT特殊螺纹结构特点 金属对金属密封结构是靠光滑的金属表面弹性过盈配合实现密封，是螺纹接头密封技术的重大突破。按密封面的形状可分为锥面对锥面，锥面对球面，球面对球面；按密封位置可分为端面密封结构、径向密封结构与径向密封结构相结合的复合多重密封结构。HT高（密封性特殊套管螺纹属于复合多重密封结构，见图1。） (1)密封性能好，采用端面和侧面特殊结构密封，提高了套管气密封性能。 (2)采用倒钩螺纹设计，提高了螺纹的抗拉和抗内外压能力，可防止套管倒扣松动。 (3)先进的螺纹结构，套管插入方便，人扣不容易错扣，提高了生产时效和下套管作业速度。 (4)扭矩范围广，抗过扭矩能力强，保证了螺纹联接的可靠性。特别指出，在遇到复杂情况时，如下套管遇阻的情况下，高的台肩扭矩完全具备了旋转套管处理复杂情况的能力，保证了下套管的施工安全。 3．主要技术指标力学试验 2002年1月由天津钢管有限责任公司钢管研究所对~139．7P1 10／9．17HT试验样管进行了抗挤毁、抗拉及高压密封试验，具体情况如下。 (1)抗挤毁强度：96．5 MPa管体挤毁，接箍及螺纹未变化。 (2)螺纹抗滑脱：3 612 kN (368.3tf)从管体拉断，螺纹未出现问题。 (3)螺纹密封性：样管加载荷432 kN (44tf)、施加气压79．9MPa、弯曲15°／30m联合力共同作用下，试验样管Φ139．7P110／9．17HT特殊螺纹气密封性能试验结果：79．9MPa气密封良好，达到现场使用要求。 4．套管下井设计应用原则 (1)适应井况 高压油气井、高压注水井及探井。 (2)设计 根据盐岩层等复杂井段的实际深度，一般按盐岩层等复杂井段顶界和底界各向外扩展50 m为原则，确定P110×10．54 mill高强度套管的顶底界深度，其余井段使用P110×9．17 InlTl套管。 (3)套管串结构~139．7 mm I-IT特殊螺纹套管与井口套管头、井底带浮箍浮鞋圆螺纹套管的下井连接均采用变螺纹套管过渡连接。 作业要点和技术要求 1．准备工作 坐放套管的鼠洞下套管前必须清理干净，也可用1根177．8 lnlTl(7英寸)套