旋转固井用高抗扭气密封套管的研制与应用 高连新 ，孙坤忠ｚ （１．无锡西姆莱斯石油专用管制造有限公司，江苏无锡２１４０２８ ２．中国石化勘探南方分公司，四川成都６１００４１） 摘要：介绍了一种旋转固井用特殊螺纹接头（ＷＳＰ—ＮＦ）高抗扭气密封套管的基本结构和设计思想，运用有 限元方法，重点论述了该套管接头抗扭设计及密封设计的方法和准则，并通过全尺寸试验进行了验证。计算和试 验结果表明：ＷＳＰ—ＮＦ接头具有先进的扭矩台肩和合理的金属，金属密封结构，有效地克服了ＡＰＩ螺纹和传统特殊 螺纹接头的不足，具有优良的抗扭性能，气密封能力达到了管体内壁屈服压力。该研究结果可以为开发更多适合 油气田实际的特殊螺纹接头套管提供参考。 关键词：套管；特殊螺纹；旋转固井；抗扭性能；密封设计；有限元分析；全尺寸试验 中图分类号：ＴＥ９３１＋．２ 文献标志码：Ｂ 文章编号：１００１—２３１１（２０１３）０２—００２２—０５ Ｒ＆Ｄ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｈｉｇｈ—ｔｏｒｑｕｅ ａｎｄ Ｇａｓ—ｔｉｇｈｔ Ｃａｓｉｎｇ ｆｏｒ Ｒｏｔａｔｉｎｇ—ｃａｓｉｎｇ Ｃｅｍｅｎｔｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ＧＡＯ Ｌｉａｎｘｉｎ ，ＳＵＮ Ｋｕｎｚｈｏｎｇ （１．Ｗｕｘｉ Ｓｅａｍｌｅｓｓ Ｏｉｌ Ｐｉｐｅ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｗｕｘｉ ２ １４０２８，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｓｉｎｏｐｅｃ Ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ Ｓｏｕｔｈｅｒｎ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ ６１００４１，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ａｓｓａｙ ａｒｅ ｔｈｅ ｂａｓｉｃ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎｄ ｍａｉｎ ｄｅｓｉｇｎ ｉｄｅａ ｏｆ ａ ｎｅｗ ｈｉｇｈ ｔｏｒｑｕｅ ａｎｄ ｇａｓ ｔｉｇｈｔ ｃａｓｉｎｇ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ＷＳＰ－ＮＦ ｐｒｅｍｉｕｍ ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ ｆｏｒ ｒｏｔａｔｉｎｇ ｃａｓｉｎｇ ｃｅｍｅｎｔｉｎｇ ｓｅｒｖｉｃｅ．Ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄｓ ａｎｄ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ ａｓ ｕｓｅｄ ｆｏｒ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｔｈｅ ｃａｓｉｎｇ ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ’ｓ ａｎｔｉ‘ｔｏｒｑｕｅ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｇａｓ ｓｅａｌｉｎｇ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ａｒｅ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ＦＥＡ ｍｅｔｈｏｄ，ａｎｄ ｔｈｅｎ ｖｅｒｉｉｆｅｄ ｂｙ ｒｅｌｅｖａｎｔ ｆｕ１１－ｓｃａｌｅ ｔｅｓｔｓ．Ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｒｅｌａｔｅｄ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｈｅ ｔｅｓｔｓ ｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅ ｔｈａｔ ｔｈｅ ＷＳＰ－－ＮＦ ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ ｉｓ ｉｎ ｐｏｓｓｅｓｓｉｏｎ ｏｆ ａｎ ａｄｖａｎｃｅｄ ｔｏｒｑｕｅ ｓｈｏｕｌｄｅｒ ａｎｄ ｒｅａｓｏｎａｂｌｅ ｍｅｔａｌ・－ｔｏ－－ｍｅｔａｌ ｓｅａｌ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｈｅｎｃｅ ｉｔ ｉｓ ｆｒｅｅ ｏｆ ｔｈｅ ｗｅａｋ ｐｏｉｎｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ＡＰＩ ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｃｏｎｖｅｎｉｅｎｔ ｐｒｅｍｉｕｍ ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｓ ａｓ ｗｅｌｌ，ｗｈｉｃｈ ｍａｋｅｓ ｉｔ ｈａｖｉｎｇ ｅｘｃｅｌｌｅｎｔ ｔｏｒｓｉｏｎ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ，ａｎｄ ｔｈｅ ｇａｓ ｓｅａｌ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ａｓ ｅｑｕａｌ ｔｏ ｉｎｎｅｒ ｓｕｒｆａｃｅ ｙｉｅｌｄ ｓｔｒｅｓｓ ｏｆ ｔｈｅ ｐｉｐｅ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔ ｏｆ ｔｈｅ ａｂｏｖｅ ｍｅｎｔｉｏｎｅｄ ｓｔｕｄｙ ｉｓ ｗｏｒｔｈ ｒｅｆｅｒｅｎｃｉｎｇ ｆｏｒ ｆｕｒｔｈｅｒ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｃａｓｉｎｇｓ ｗｉｔｈ ｐｒｅｍｉｕｍ ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｓ ａｓ ｓｕｉｔａｂｌｅ ｆｏｒ ａｃｔｕａｌ ｓｅｒｖｉｃｅ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｏｆ ｏｉｌ／ｇａｓ ｉｅｌｄｓ．ｆ Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｃａｓｉｎｇ；ｐｒｅｍｉｕｍ ｔｈｒｅａｄ；ｒｏｔａｔｉｎｇ—ｃａｓｉｎｇ ｃｅｍｅｎｔｉｎｇ；ｔｏｒｓｉｏｎ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ；ｓｅａｌｉｎｇ ｄｅｓｉｇｎ；ＦＥＡ； ｌ１１一ｓｃａ】ｅ ｔｅｓｔ 在我国四川盆地的海相地层，埋藏有丰富的石 油、天然气资源。但海相地层的油气藏埋藏深度 深、含Ｈ Ｓ高、存在多种压力系统、地层复杂，勘 定的压力；同时，为了保证固井质量，旋转尾管固 井技术已被广泛应用，这就要求套管接头具有更高 的抗扭强度，还需承受更高的压缩、冲击载荷，而 探开发难度很大。在这种复杂钻井条件下，套管的 普通套管接头难以满足要求［ 。 下入过程常常遇阻，需要在旋转下入的同时施加一 为了解决上述技术难题，笔者在现有特殊螺纹 接头的基础上［２＿，成功开发了一种新型特殊螺纹接 江苏省科技攻关项目（编号：ＢＭ２００９５５２）部分成果 高连新（１９７０一），男，博士，从事石力学分析与 有限元仿真研究工作。 头（ｗｓＰ—ＮＦ）套管，可以满足旋转固井下套管的技 术要求，同时还具有良好的气密封性能。ＷＳＰ—ＮＦ 接头套管已经通过了室内评价试验，并且已在中国 钢管２０１３年４月第４２卷第２期 ＳＴＥＥＬ ＰＩＰＥ Ａｐｒ．２０１３，Ｖｏ１．４２，Ｎｏ．２ 石化勘探南方分公司川东北地区的气井中得到使 用。本文简述了ＷＳＰ—ＮＦ接头的设计思想，以期 为我国进一步研制特殊螺纹接头提供参考。 １套管接头的基本结构 １．１ ＡＰＩ螺纹接头 目前，石油套管采用的接头通常是ＡＰＩ螺纹 接头，其基本结构如图１所示。该接头按照ＡＰＩ （美国石油学会）标准加工，是标准接头［３］。该接头 易于加工制造，便于检测，技术成熟，在普通油井 中，能够满足使用要求。但是，在四川盆地的海相 地层情况下，需要旋转下套管，ＡＰＩ螺纹的抗扭性 能不能满足使用要求。这是因为当上扣扭矩过高时， ＡＰＩ螺纹的环向应力增大，从而使ＡＰＩ螺纹的连接 强度、抗螺纹黏绪ｌ生能下降。此外，ＡＰＩ螺纹在较 高的内压下密封陛差，尤其是气密封Ｉ生能更差＿４］。 图１ ＡＰＩ螺纹接头示意 １．２现有的特殊螺纹接头 为了克服ＡＰＩ螺纹接头的缺点，许多厂家开发 了特殊螺纹接头，其基本结构如图２所示。与ＡＰＩ 螺纹接头相比，特殊螺纹接头增加了一个扭矩台肩 和一个主密封面。ＡＰＩ螺纹的扭矩完全由螺纹承担， 特殊螺纹的扭矩则由螺纹和扭矩台肩共同分担，因 此特殊螺纹的抗扭性能大幅度提高。同时，由于特 殊螺纹接头设置了主密封面，专门承担密封作用， 因此其气密封性能也有很大改善。 １一螺纹２一主密封面３一扭矩台肩 图２现有的特殊螺纹接头示意 特殊螺纹接头的抗扭能力与扭矩台肩的厚度有 直接关系，扭矩台肩越厚，抗扭能力越强。但是， 接头的密封是靠内、外密封面的弹性过盈来实现 的，一般来说，金属／金属密封面的接触面积较小， 高连新等：旋转固井用高抗扭气密封套管的研制与应用 产生的变形抗力也较小。如果增加台肩厚度必然会 造成该部位弹性变形困难，进而损坏密封面。 １．３ ＷＳＰ—ＮＦ接头 为了解决上述难题，ＷＳＰ—ＮＦ接头设计了两个 扭矩台肩——主台肩和辅助台肩，同时，将金属／ 金属密封面设计为锥面，最大限度地增加了密封面 处的接触面积，使密封面能承受较大的变形抗力。 该设计具有以下特点：①抗扭能力大幅度提高。上 扣扭矩由螺纹和两个扭矩台肩共同承担，从而显著 提高了其抗扭能力。②具有良好的气密封性。主密 封面采用锥面／锥面密封结构，密封锥面的长度较 长，使锥面密封结构的弹性变形能力更好，同时将 其锥度设置为不同数值，最大程度地保证了二者配 合后接触应力均匀分布，提高了接头的气密封效 果。ＷＳＰ—ＮＦ接头的基本结构如图３所示。 １一螺纹２一主台肩３一主密封面４一辅助台肩 图３ ＷＳＰ—ＮＦ接头的基本结构 ２ ＷＳＰ—ＮＦ接头的抗扭设计 ２．１非线性迭代求解方法 对套管螺纹接头的分析涉及到非线性有限元问 题。非线性有限元问题与线性有限元问题有很大不 同，主要体现在：①非线性问题的方程是非线性 的，一般需要进行迭代求解；②非线性问题不能采 用叠加原理；③尽管问题的定义都是正确的，非线 性问题也不会总有一致解，有时甚至无解。以上３ 个方面使得非线性问题的求解过程比线性问题更加 复杂、费用更高和更具有不可预知性；因此，非线 性有限元程序不仅需要做复杂的算式和有效的数据 管理，而且必须包含合理的逻辑来指导求解过程［５］。 目前很多大型有限元软件都提供了多种高效可 靠的非线性迭代求解器，分别适用于不同的工程问 题。本文采用ＭＳＣ．Ｍａｒｃ软件进行计算，该软件具 有先进的非线性功能。ＭＳＣ．Ｍａｒｃ软件提供了３种 非线性迭代求解方法分析各类非线性问题［６３：＠Ｆｕｌｌ Ｎｅｗｔｏｎ—Ｒａｐｈｓｏｎ迭代；②Ｍｏｄｉｉｆｅｄ Ｎｅｗｔｏｎ－Ｒａｐｈ— ｓｏｎ迭代；③Ｎ．Ｒ ｗｉｔｈ Ｓｔｒａｉｎ Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ迭代。 本次分析根据载荷工况选择Ｆｕ１１ Ｎｅｗｔ０ｎ一 钢管２０１３年４月第４２卷第２期 ＲａＤｈｓｏｎ迭代方法，该方法收敛性较好。 收敛判据用于控制非线性迭代近似解的可接受 程度。按照约定的误差评判准则和给定的最大误 差，程序可以自动判断迭代何时终止。ＭＳＣ．Ｍａｒｃ 软件提供了３种不同的收敛判据：残余力判据，位 移判据和应变能判据［ 。用户可根据不同情况选择 不同的判据，也可在同一问题的不同增量步内采用 不同的判据。本次分析采用程序提供的默认设置， 即残余力判据。残余力是用来度量迭代的近似位移 所产生的内力（矩）与外载荷之间的差值。残余力为 零，表明内力（矩）与外力（矩）平衡，对应的解是精 确结果。 ＭＳＣ．Ｍａｒｃ软件允许进行相对残差检查和绝对 残差检查，原理分别如下式所示： （１ ｌ。ｉ【ｌｕａｌ ｌ ｌ）／（１ ｌ。 。 ｌ ｌ）＜ＴＯＬ （１） （１ｌ Ｉ ｌ）／（Ｉ ｌ。 ｌＩ ）＜ＴＯＬ 和 ＩＩ ）八ＩＩ 。 Ｉ Ｉ）＜ＴＯＬ （２） Ｉ Ｉｄｕａ ｌｌ ｌ＜ＴＯＬ１ （３） ｌ Ｉｅｓｉ ｌ １ ｌ＜ＴＯＬ１和Ｉｌ ｉｄｕａｌ ｌＩ ＜ＴＯＬ２ （４） 其中ＴＯＬ。、ＴＯＬ 分别是用户给定的残余力允 许值， 、 。 分别是节点自由度上的残余力 和最大反力，尬 、尬 。 分别是节点自由度上 的残余力矩和最大反作用力矩。相对残余力定义残 余力与系统最大反作用力（矩）之比。 ２＿２计算模型及离散化处理 以中１７７．８ ｍｍｘｌ２．６５ ｍｍ规格ＰｌｌＯ钢级套管 为例，说明ＷＳＰ—ＮＦ接头的抗扭设计原理。根据 接头的结构和受力特点，在不影响问题实质的前提 下，引入下述简化和假设：①由于螺纹的螺旋升角 很小，忽略其影响，把接头视为轴对称结构；②套 管接头的材料为低合金钢，视为均匀的各向同性 体；③接触面的摩擦因数与螺纹脂有关，本计算对 摩擦因数进行了检测，测得摩擦因数为０．０２８。 根据上述假设，将套管接头按轴对称问题处 理。选用的单元类型为轴对称三结点三角形实体单 元，模型有限元网格划分如图４所示。 ２．３计算结果 对于 １７７．８ ｍｍｘ１２．６５ ｍｍ规格Ｐｌ１０钢级的 ＡＰＩ圆螺纹套管接头，ＡＰＩ标准给出了接头的上 扣扭矩：最小扭矩、最佳扭矩和最大扭矩分别为 ｌ０ １３０ Ｎ・ｍ、１３ ５００ Ｎ・ｍ和１６ ８８０ Ｎ．ｍ。对于该 规格的偏梯形螺纹接头，ＡＰＩ标准要求按照位置控 制上扣，没有给出上扣扭矩值。 ＳＴＥＥＬ ＰＩＰＥ Ａｐｒ．２０１３，Ｖｏ１．４２，Ｎｏ．２ １一螺纹网格细分２一密封面网格细分 图４ ｑｂ１７７．８ ｍｍｘｌ２．６５ ｍｍ规格Ｐｌｌ０钢级 套管ＷＳＰ—ＮＦ接头的有限元网格 本文利用有限元法，计算了ＷＳＰ—ＮＦ接头手 紧后，机紧上扣圈数分别为０．１～１．０圈时接头的扭 矩变化，同时计算了在上述圈数下，主台肩、辅助 台肩和螺纹分别承担的扭矩值，计算结果见表１。 利用上述计算结果，进一步可以得到ＷＳＰ—ＮＦ接 头的上扣扭矩曲线，如图５所示。 表１ ＷＳＰ—ＮＦ接头上扣扭矩计算结果 Ｎ・ｍ １一主台肩开始接触２一辅助台肩开始接触 图５ ＷＳＰ—ＮＦ接头上扣扭矩曲线 从计算结果可见，在上扣初期，上扣扭矩完全 由螺纹承担，此时扭矩台肩尚没有接触。当螺纹机 紧一定程度（０．８圈）以后，主台肩开始接触，扭 矩曲线出现了第１次突变，此时扭矩由螺纹和主扭 矩台肩共同承担。进一步上扣时，辅助台肩也开始 接触，扭矩曲线发生第２次突变。此时，上扣扭 矩由螺纹、主台肩和辅助台肩共同分担。当机紧到 ０．９Ｏ圈时，扭矩达到最大值６２ ４５２ Ｎ・ｍ。继续上 紧，扭矩曲线再次出现突变，说明此时接头已经出 现了屈服现象。 因此可知，ＷＳＰ—ＮＦ接头的最大上扣扭矩可以 达到６２ ４５２ Ｎ・ｍ，与ＡＰＩ圆螺纹接头的扭矩相比， 该扭矩是其最佳扭矩的４．６倍，是其最大扭矩的３．７ 倍。说明ＷＳＰ—ＮＦ接头的抗扭性能显著提高。 ３密封设计 与普通ＡＰＩ螺纹接头相比，特殊螺纹接头最 突出的优点是良好的密封性能。密封设计是特殊螺 纹接头设计的难点和核心问题。 ３．１密封机理 普通ＡＰＩ螺纹接头的螺纹既承担连接功能， 又承担密封功能。由于结构设计的原因，这种接头 即使在加工公差为零的情况下，内、外螺纹啮合后 牙与牙之间仍存在一条螺旋形泄漏通道，而且由于 加工公差的存在，泄漏通道还会更大，必须依靠螺 纹脂的填充才具有密封作用。而螺纹脂随着时间推 移，容易蒸发和变质，这使ＡＰＩ接头的密封能力 较差。特殊螺纹突破了ＡＰＩ螺纹的设计框架，使 螺纹只承担连接功能，密封功能靠金属／金属密封 来实现。这样将ＡＰＩ螺纹的非接触式密封改进为 接触式密封，密封能力显著增强。 关于特殊螺纹密封机理的研究很少。一般认 为，防止泄漏的条件是密封面处的接触应力高于其 密封流体的压力＿８］。而文献［９］指出：只有金属／金 属密封面处的最大接触应力大于内部或外部流体压 力的若干倍时，才能保证特殊螺纹的密封眭能。 ３．２密封结构选择 特殊螺纹接头的密封Ｉ生能取决于其主密封结构 的设计，同时，接头的黏结也主要发生在主密封面 上，所以选择主密封结构的形式，并确定其尺寸和 公差时应同时考虑接头的密封能力和耐黏结能力， 也就是说要保证接头的密封完整性和上扣完整性。 从目前的文献来看，由于设计的出发点不同，加之 专利的保护，使得特殊螺纹接头主密封结构的形式 也各不相同。总体来说，特殊螺纹接头主密封结构 高连新等：旋转固井用高抗扭气密封套管的研制与应用 磁 ２５ 的基本形式主要有以下几类：锥面／锥面、锥面／球 面、柱面／球面等＿ｌ０］，其结构如图６所示。 目画画 （ａ）锥面／锥面 （ｂ）锥面／球面 （ｃ）柱面／球面 １一内螺纹２一台肩３一外螺纹 图６特殊螺纹接头主要的密封结构类型 这是目前应用较多的几种特殊螺纹接头，其密 封结构形式都有采用，而且都取得了比较广泛的应 用；可见，不论选择何种结构形式，只要使接触应 力与接触面积之间能获得较好的平衡，都可以起到 良好的密封效果。ＷＳＰ—ＮＦ接头选择锥面／锥面结 构作为主密封结构，接头上扣后密封面上的接触应 力分布如图７所示。 （ａ）取点位置 矗 莹 ＼ 叠 位置号 — 一最大值 ＋名义值——＾一最小值 （ｂ）各点接触应力 图７ ＷＳＰ—ＮＦ接头上扣后密封面上的接触应力分布 ３．３密封过盈量及公差范围确定 特殊螺纹接头确定密封过盈量及加工公差时， 要同时考虑接头的密封能力和耐黏结能力。从理论 上讲，要做到这一点，应满足２个关系：①密封面 的应力状态小于材料的屈服强度；②密封面的接触 应力大于其可能承受的最大内压力。 利用有限元法，依据上述原则，即可以确定锥 面／锥面的密封过盈量及加工公差的范围。以 钢管２０１３年４月第４２卷第２期 ２６ Ｏ１７７．８ ｍｍ￣１２．６５ ｍｍ规格Ｐ１１０钢级套管为例， 经反复试算，确定密封面的过盈量，其公差范围 为±０．０５ ｍｍ。在最大、名义和最小过盈量情况下， 密封面的最大接触应力分别为９５２ ＭＰａ、８３４ ＭＰａ ５结论 （１）特殊螺纹接头的抗扭Ｉ生能取决于其自身的 结构。对于ＡＰＩ螺纹来说，上扣扭矩完全由螺纹承 担；对于特殊螺纹来说，上扣扭矩由螺纹和扭矩台 和７０４ ＭＰａ。从理论上讲，这种套管可以密封住 肩分担，其中扭矩台肩承担了大部分扭矩。ＷＳＰ— ７０４ ＭＰａ以上的压力，该值远大于其可能承受的压 力；因此具有良好的密封效果。而此时，密封面上 的最大等效ＶＭＥ（Ｖｏｎ Ｍｉｓｅｓ）应力分别为７０８ ＭＰａ、 ６６５ ＭＰａ和５８６ ＭＰａ，均低于材料的屈服强度，密 封面未发生永久变形，可防止密封面发生黏结损 坏，能满足油田多次使用的要求。 因此，这种新型接头具有锥面金属／金属密封 设计，主密封面的接触应力很高，保证了接头良好 的密封性能。 ４ ＷＳＰ—ＮＦ接头性能验证 利用高精度套管螺纹加工车床，编制加工程 序，加工出ＷＳｐ—ＮＦ接头（图８），取３个接头进行 试验。 图８ ＷＳＰ—ＮＦ接头样品 首先进行抗扭Ｉ生试验。对３个接头样品分别按 照推荐的扭矩１６ ９９０ Ｎ・ｍ上扣，卸扣后观察发 现，螺纹和密封面均完好；第２次分别按照最大扭 矩５０ ６４０ Ｎ・ｍ上扣，卸扣后螺纹和密封面也没有 损坏。说明ＷＳＰ—ＮＦ接头具有很高的抗扭Ｉ生能。 再进行气密封性试验。对３个样品分别按照 １６ ９９０ Ｎ・ｍ、５０ ６４０ Ｎ・ｍ和５０ ６４０ Ｎ・ｍ上扣。然 后将接头在１７７ 温度下烘干２４ ｈ，彻底消除螺 纹脂的影响。在９４．４６ ＭＰａ的气体（干燥氮气）压力 作用下，反复加压、卸压５次，每次保压时间不低 于３Ｏ ｍｉｎ，结果３个接头均未发生任何泄漏。说明 ＷＳＰ—ＮＦ接头具有良好的气密封性能，达到了密封 设计的目标。 上述试验证明：ＷＳＰ—ＮＦ接头在如此高的扭矩 下，不但没有损坏，而且也没有影响到接头的密封 性能。 ＳＴＥＥＬ ＰＩＰＥ Ａｐｒ．２０１３，Ｖｏ１．４２，Ｎｏ．２ ＮＦ接头采用双台肩设计，抗扭能力显著提高。 （２）特殊螺纹接头采用了与ＡＰＩ接头完全不 同的密封机理。密封性能由专门的密封结构承担， 密封陛能取决于密封结构和过盈量，只要密封结构 与密封过盈量大小有机结合，就可以设计出密封性 能良好的接头形式。ＷＳＰ—ＮＦ接头采用了锥面／锥 面形式的密封结构，气密封性能可以达到管体内壁 屈服压力。 （３）结合用户需求，开发出满足用户开采所需 的个性化特殊螺纹产品，是特殊螺纹产品开发的方 向之一。 ６参考文献 『１］郑友志，刘伟，余才悛，等．旋转套管固井工艺技术在 ＬＧ＿Ａ井的应用［Ｊ］．天然气工业，２０１０，３０（４）：７４～７６． 『２］高连新，张亚勤，李飞键，等．ＷＳＰ特殊螺纹接头油井 管的研制［Ｊ］．石油机械，２００３，３１（９）：３３—３６． ［３］Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ．ＡＰＩ Ｓｐｅｃ ５Ｂ Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｆｏｒ ｔｈｒｅａｄｉｎｇ，ｇａｕｇｉｎｇ，ａｎｄ ｔｈｒｅａｄ ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｃａｓｉｎｇ， ｔｕｂｉｎｇ ａｎｄ ｌｉｎｅ ｐｉｐｅ ｔｈｒｅａｄｓ［Ｓ］．１９９６：１０—２８． ［４］史交齐，林凯，解学东，等．提高ＡＰＩ螺纹和套管 密封性的措施［Ｊ］．石油机械，２００２，３０（３）：４７—４９． ［５］殷有泉．非线性有限元［Ｍ］．北京：北京大学出版社， ２００７：３０—４０． ［６］陈火红．ＭＳＣ．Ｍａｒｃ／Ｍｅｎｔａｔ ２００３基础与应用实例『Ｍ］． 北京：科学出版社，２００４：２２—２８． ［７］梁清香．有限元与Ｍａｒｃ实现『Ｍ］．北京：机械工业出版 社，２００３：３２—３６． ［８］Ｈｅｇｌｅｒ Ｍ Ａ，Ｌｕ Ｑ．Ｍｅｔｈｏｄｏｌｏｇｙ ｏｆｒ ｔｅｓｔｉｎｇ ｃａｓｉｎｇ ｄｒｉｌｌ— ｉｎｇ ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｓ ｆｏｒ ｈｉｇｈ ｐｒｅｓｓｕｒｅ／ｈｉｇｈ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｐｐｌｉ－ ｃａｔｉｏｎｓ［ｃ］／／０Ｔｃ ｐａｐｅｒ １６５６３．ＯＴＣ，２００４． ［９］Ｃａｍ Ｍａｔｔｈｅｗｓ．Ａｓｓｅｓｓｉｎｇ ｔｕｂｕｌａｒ ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ ｌｅａｋａｇｅ ｉｎ— ｔｅｇｒｉｔｙ［Ｊ］．Ｗｏｒｌｄ Ｏｉｌ，２００２，２２３（２）：８２—８４． ［１０］张居勤．国外油井管特殊扣的主要类型及其特点［Ｊ］． 钢管，２００５，３４（３）：５６—６０． （收稿日期：２０１２—１１－１２）
