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随着石油工业的发展,油气井钻采作业向更大井深、更高压力和温度,更苛刻的工况条件的方向发展以及钻采工艺技术自身的进步,石油常用的API STC(短圆螺纹)、LC(长圆螺纹)及BC (偏梯形螺纹)接头已经难以满足油田开发的需要。圆螺纹接头虽然其密封性能较好,但是其螺纹部位的抗拉强度只相当于管体的60%左右。因此,圆螺纹接头不能满足深井、超深井开发需要。
偏梯形螺纹接头抗拉性能比圆螺纹接头要高得多,但是其密封性能较差,仅相当于管体的30%。因而不能用于高压气井的开发。另外,API螺纹都需要借助螺纹脂来实现密封。常用的螺纹脂只能在温度低于95°C的环境中使用才能发挥作用。因此,API螺纹对于高温井开采也不适用。总之,API圆螺纹密封性能较好,但是连接强度不高。API偏梯形螺纹连接强度较高,但是密封性能不理想。
密封结构
特殊螺纹接头的密封结构不是单纯依靠螺纹配合和螺纹密封脂,而采用主密封结构,如金属密封或弹性密封。
主密封结构类型可分为:
锥面-锥面,TPCQ类似扣套管变扣,
球面-锥面,
球面-曲面,TPFJ类似扣套管变扣,
金属对金属密封结构是由光滑的金属表面弹性过盈配合而实现密封。带这种密封结构的接头不靠螺纹牙侧面相互咬和,套管变扣,也不靠密封脂的封堵间隙作用来密封。
弹性密封环结构较为简单,即在接箍内表面加工一个或多个环形槽,槽内填充聚四氟乙烯,接头内外螺纹连接后,弹性密封环切断,堵塞了螺纹间隙从而形成密封作用。其寿命有限,一般只作为辅助密封或封隔介质用。
国外油公司在地质构造复杂区块的钻采作业和海洋石油开采过程中、也包括在钻井新工艺、新技术的应用中,LTC长圆套管变扣,都大量设计和使用特殊扣油井管,以提高工程的安全性、可靠性和油井的开采寿命。特别是在超深井、高压油气井、斜井、水平井、热采井等开采难度较大的井况中,大都采用各种类型的特殊扣油井管。钻井新技术的发展也大大促进了各油田对特殊扣油井管的使用。我国各油田大多都使用过特殊扣油井管,特别是在大位移井、超深井、高压油气井、稠油热采井和腐蚀比较严重的油气井等的钻采作业中,前些年各油田分别使用过特殊扣油井管
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