CN109944559B - 一种螺纹接头上扣位置控制方法 - Google Patents

Abstract

一种螺纹接头的上扣位置控制方法，其包括如下步骤：1)确定公、母端拧接基准长度；2)标注拧接位置基准线；3)标注拧接参考范围；4)依据拧接参考范围和拧接位置基准线对拧接质量进行确认，标准上扣结束拧接位置基准线应与对应拧接参考范围相吻合对应。本发明方法用于对带有台肩结构的特殊螺纹接头进行上扣位置控制；通过本发明这种上扣控制方法可以实现精确位置控制，避免上扣不到位情况的发生，减少井上异常事故。

Description

一种螺纹接头上扣位置控制方法

技术领域

本发明涉及石油管工程中的螺纹连接技术，特别涉及一种螺纹接头上扣位置控制方法。

背景技术

油套管是石油开采工程中的专用管材，在钻井结束后套管支撑井壁，油管则将原油和天然气输送到地表，最终完成油气开采。这个过程中油管和油管之间以及套管与套管之间需要通过螺纹接头实现连接。利用螺纹接头将油管及套管串联成管柱完成油气开采任务。

为满足工业生产需求，美国石油学会等国内外行业协会及组织陆续开发和颁布了多种标准油套管螺纹接头，其中尤其以API标准规定的圆螺纹(Round Thread)和偏梯形螺纹(Buttress Thread)应用最为广泛。圆螺纹接头采用了一种牙型角为30°的三角形螺纹，偏梯形螺纹接头是采用了一种牙型角分别为3°和10°的梯形螺纹。

以这两种螺纹为代表，上扣拧接控制方法也大致可以分为两大类：扭矩控制和位置控制。圆螺纹采用扭矩进行上扣拧接控制，针对确定的外径、壁厚、钢级，相应的API标准给出了推荐上扣扭矩和±25％的扭矩控制偏差。偏梯形螺纹通过拧接位置进行上扣的控制，螺纹接头完成加工后在公螺纹端部按照标准推荐尺寸敲定三角形钢印，以该三角形钢印和接箍端面的相对位置关系进行上扣拧接控制。

这两种螺纹接头的拧接控制都是非常粗放的，例如偏梯形螺纹，其最终上扣位置控制尺寸基准为三角形钢印底边，尺寸范围为-5.08mm～9.52mm。这种控制尺寸不利于拧接的精确控制。

为了满足油田日益苛刻的井况要求，螺纹接头也向着更高的性能和更加精细的尺寸控制发展，为此各种形式的特殊螺纹接头也逐渐开发出来，例如法国Vallourec公司生产的VAM TOP系列、VAM 21系列，阿根廷Tenaris公司生产的Blue系列、Wedge系列，日本JFE公司Fox系列等，以及国内宝钢BGT2系列、天钢TPCQ系列等。这些不同系列特殊螺纹接头满足了不同的井况条件要求，然而其上扣控制仍然以扭矩控制或者三角形钢印位置控制为主。

以扭矩进行上扣控制的特殊螺纹接头一般规定上扣控制扭矩相对API圆螺纹扭矩控制范围大为细化，但由于拧接过程中异物夹杂、摩擦系数、设备等的差异，仍然难以完全避免上扣不到位的情况的发生。而以三角形钢印进行位置控制的方法也难以做到精细控制。

然而特殊螺纹接头上扣位置要求非常精确。特别是对带有气密封结构的特殊螺纹接头，其密封结构尺寸公差控制一般在0.1mm以内，拧接位置控制不到位会造成密封失效的状况，进而造成油田整井报废。为此，精确的上扣位置控制是非常必要的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种螺纹接头的上扣位置控制方法，用于对带有台肩结构的特殊螺纹接头进行上扣位置控制；通过本发明这种上扣控制方法可以实现精确位置控制，避免上扣不到位情况的发生，减少井上异常事故。

为达到上述目的，本发明的技术方案是：

一种螺纹接头的上扣位置控制方法，其包括如下步骤：

1)确定公、母端拧接基准长度

通过产品信息确定接头上扣损失长度L1、完整螺纹长度L2尺寸信息，并确定公端拧接基准长度L3；为避免不完整螺纹造成测量偏差，公端拧接基准长度L3应小于完整螺纹长度L2；

确定接头母端拧接基准长度L4：

母端拧接基准长度L4＝接头上扣损失长度L1－公端拧接基准长度L3+Δ

式中，Δ为结构形式、测量方法引起的偏差，取值范围为±0.5mm；

2)标注拧接位置基准线

通过公端拧接基准长度L3确定拧接位置基准并进行标注，标记方法如下：

①在公螺纹端，以管体端面为起点，沿螺纹确定一点，该点距管体端面距离为公端拧接基准长度L3，以该点位置为基准在管体外表沿管体轴向刻线，该线即为周向拧接位置基准线；

②在公螺纹端，以管体端面为起点，以接头上扣损失长度L1确定的位置沿管体轴向刻线，该线即为轴向拧接位置基准线；形成T字线标记；

3)标注拧接参考范围

依据母端拧接基准长度L4确定拧接参考范围，标记方法如下：

①确定接头最大上扣拧接旋入量δ：

δ＝ωπd

式中，ω最大旋入量，圈，由上扣拧接数据确定；

d标记处管体或接箍外径，mm；

②母端端面为起点，以母端拧接基准长度L4在螺纹上确定一点，该点距母端端面距离为母端拧接基准长度L4，以该点位置为基准在母端端面及外表沿母端管体轴向刻线，该线即为母端周向拧接参考范围起始线；

③以母端周向拧接参考范围起始线为起点，按照螺纹旋入方向以接头最大上扣所产生的拧接旋入量δ确定母端周向拧接参考范围终止线，并沿母端管体轴向刻线；母端周向拧接参考范围起始线和母端周向拧接参考范围终止线之间的范围即为正常拧接的合理拧接参考范围；

4)依据拧接参考范围和拧接位置基准线对拧接质量进行确认，标准上扣结束拧接位置基准线应与对应拧接参考范围相吻合对应。

优选的，步骤2)中，拧接位置基准线采用虚线、实线、滚花、三角标记线或荧光特征。

本发明方法也适用于拧接位置基准线标注于母端而拧接参考范围标注于公端的情形。

本发明的有益效果：

本发明有助于使用者更加直观明了判断特殊螺纹接头拧接是否到位，特别对于异常状态发生时有助于判断拧接质量，从而减少误操作的发生，避免造成泄漏等恶性事件。

附图说明

图1为螺纹接头尺寸信息示意图。

图2为本发明公端拧接位置基准线标注示意图。

图3为本发明母端拧接参考范围标注示意图。

图4为本发明母端拧接参考范围的示意图。

图5为本发明母端拧接参考范围的示意图。

图6为本发明母端拧接参考范围的示意图。

具体实施方式

参见图1～图4，本发明一种螺纹接头的上扣位置控制方法，其包括如下步骤：

1)确定公、母端拧接基准长度

通过产品信息确定接头上扣损失长度L1、完整螺纹长度L2尺寸信息，并确定公端拧接基准长度L3；公端拧接基准长度L3应小于完整螺纹长度L2；

确定接头母端拧接基准长度L4：

母端拧接基准长度L4＝接头上扣损失长度L1－公端拧接基准长度L3+Δ

式中，Δ为结构形式、测量方法引起的偏差，取值范围为±0.5mm；

2)标注拧接位置基准线

通过公端拧接基准长度L3确定拧接位置基准并进行标注，标记方法如下：

①在公螺纹端100，以管体端面为起点，沿螺纹确定一点，该点距管体端面距离为公端拧接基准长度L3，以该点位置为基准在管体外表沿管体轴向刻线1，该线1即为周向拧接位置基准线；

②在公螺纹端100，以管体端面为起点，以接头上扣损失长度L1确定的位置沿管体轴向刻线2，该线2即为轴向拧接位置基准线；线1、线2形成T字线；

3)标注拧接参考范围

依据母端拧接基准长度L4确定拧接参考范围，标记方法如下：

①确定接头最大上扣拧接旋入量δ：

δ＝ωπd

式中，ω最大旋入量，圈，由上扣拧接数据确定；

d标记处管体或接箍外径，mm；

②母端200端面为起点，以母端拧接基准长度L4在螺纹上确定一点，该点距母端端面距离为母端拧接基准长度L4，以该点位置为基准在母端端面及外表沿母端管体轴向刻线3，该线3即为母端周向拧接参考范围起始线；

③以母端200周向拧接参考范围起始线为起点，按照螺纹旋入方向以接头最大上扣所产生的拧接旋入量δ确定母端周向拧接参考范围终止线，并沿母端管体轴向刻线4；母端周向拧接参考范围起始线和母端周向拧接参考范围终止线之间的范围A即为正常拧接的合理拧接参考范围；

4)依据拧接参考范围和拧接位置基准线对拧接质量进行确认，标准上扣结束拧接位置基准线应与对应拧接参考范围相吻合对应。

优选的，步骤2)中，拧接位置基准线采用虚线、实线、滚花、三角标记线或荧光特征。

参见图4～图6，其所示为母端拧接参考范围上、中、下限的示意图。

实施例1

针对φ88.9×6.45mm规格某特殊螺纹接头进行标记和上扣控制。

(1)确定公、母端拧接基准长度

由相关产品技术参数可知，该规格上扣损失长度77.5mm，公端完整螺纹长度35mm，为此设置公端拧接基准长度30mm。取偏差尺寸为0.2mm，该尺寸与测量精度等因素有关。

母端拧接基准长度＝77.5mm-30mm+0.2mm＝47.7mm。

(2)标注拧接位置基准线

以公端接头端面为尺寸起点，在螺纹上寻找公端基准长度尺寸30mm所对应的点，并沿管体轴向在管壁外侧标注周向基准线；以公端接头端面为尺寸起点，在管体外侧寻找上扣损失长度所对应点，并沿管体周向在管壁外侧标注轴向基准线。

也可以只标注周向基准线。

(3)标注拧接参考范围

以母端接头端面尺寸为起点，在内螺纹上寻找母端基准长度尺寸47.7mm所对应的点，并沿母端轴向在管壁外侧标注拧接参考范围周向起始线。

根据该规格特殊螺纹接头结构特点及实际拧接经验，确定该接头最大拧入量为0.3圈，该规格母端接头外径为108mm。相应确定周向拧接参考范围：δ＝0.3πd＝0.3×108×3.14＝101.7mm。

以拧接参考范围周向起始线为起点，沿螺纹拧入方向δ＝101.7mm确定拧接参考范围周向终止线。从而确定拧接参考范围。

拧接参考范围标注标注分为起、止两侧标注。

(4)依据拧接参考范围和拧接位置基准线对拧接质量进行确认。

标准上扣结束拧接位置基准线应与对应拧接参考范围相吻合对应。其中公端周向拧接位置基准线应对应在母端拧接参考范围内；公端轴向拧接位置基准线应与母端端面平齐。

为让标记更为明显可靠，可适当增加基准线宽度，并同时调整对应拧接参考范围宽度。也可采用箭头等其他标注方法替代基准线标注。

实施例2

针对φ73.02×5.51mm规格某特殊螺纹接头进行标记和上扣控制。

(1)确定公、母端拧接基准长度

由相关产品技术参数可知，该规格上扣损失长度65.0mm，公端完整螺纹长度30mm。为此设置母端拧接基准长度40mm。取偏差尺寸为-0.2mm，该尺寸与测量精度等因素有关。

公端端拧接基准长度＝65mm-40mm-(-0.2mm)＝25.2mm。

(2)标注拧接位置基准线

以母端接头端面为尺寸起点，在内螺纹上寻找母端基准尺寸40mm所对应的点，并沿管体轴向在管壁外侧标注周向基准线。

(3)标注拧接参考范围

以公端接头端面尺寸为起点，在外螺纹上寻找母端基准尺寸25.2mm所对应的点，并沿公端轴向在管壁外侧标注拧接参考范围周向起始线。

根据该规格特殊螺纹接头结构特点及实际拧接经验，确定该接头最大拧入量为0.3圈，该规格公端管体外径为88.9mm。相应确定周向拧接参考范围：

δ＝0.3πd＝0.3×88.9×3.14＝83.7mm。

以拧接参考范围周向起始线为起点，沿螺纹拧入方向δ＝83.7mm确定拧接参考范围周向终止线。从而确定拧接参考范围。

以公端接头端面为尺寸起点，在管体外侧寻找上扣损失长度所对应点，并沿管体周向在管壁外侧标注轴向基准线。

也可以只标注周向基准线。

(4)依据拧接参考范围和拧接位置基准线对拧接质量进行确认。

标准上扣结束拧接位置基准线应与对应拧接参考范围相吻合对应。其中母端周向拧接位置基准线应对应在公端拧接参考范围内；公端轴向拧接位置基准线应与母端端面平齐。

为让标记更为明显可靠，可适当增加基准线宽度，并同时调整对应拧接参考范围宽度。也可采用箭头等其他标注方法替代基准线标注。

Claims (3)

1.一种螺纹接头的上扣位置控制方法，其特征是，包括如下步骤：

1)确定公、母端拧接基准长度

通过产品信息确定接头上扣损失长度L1、完整螺纹长度L2尺寸信息，并确定公端拧接基准长度L3；公端拧接基准长度L3应小于完整螺纹长度L2；

确定接头母端拧接基准长度L4：

母端拧接基准长度L4＝接头上扣损失长度L1－公端拧接基准长度L3+Δ

式中，Δ为结构形式、测量方法引起的偏差，取值范围为±0.5mm；

2)标注拧接位置基准线

通过公端拧接基准长度L3确定拧接位置基准并进行标注，标记方法如下：

①在公螺纹端，以管体端面为起点，沿螺纹确定一点，该点距管体端面距离为公端拧接基准长度L3，以该点位置为基准在管体外表沿管体轴向刻线，该线即为周向拧接位置基准线；

②在公螺纹端，以管体端面为起点，以接头上扣损失长度L1确定的位置沿管体周向刻线，该线即为轴向拧接位置基准线；

3)标注拧接参考范围

依据母端拧接基准长度L4确定拧接参考范围，标记方法如下：

①确定接头最大上扣拧接旋入量δ：

δ＝ωπd

式中，ω最大旋入量，单位：圈，由上扣拧接数据确定；

d标记处管体或接箍外径，单位：mm；

②母端端面为起点，以母端拧接基准长度L4在螺纹上确定一点，该点距母端端面距离为母端拧接基准长度L4，以该点位置为基准在母端端面及外表沿母端管体轴向刻线，该线即为母端周向拧接参考范围起始线；

③以母端周向拧接参考范围起始线为起点，按照螺纹旋入方向以接头最大上扣所产生的拧接旋入量δ确定母端周向拧接参考范围终止线，并沿母端管体轴向刻线；母端周向拧接参考范围起始线和母端周向拧接参考范围终止线之间的范围即为正常拧接的拧接参考范围；

4)依据拧接参考范围和拧接位置基准线对拧接质量进行确认，标准上扣结束拧接位置基准线应与对应拧接参考范围相吻合对应；其中，公端周向拧接位置基准线应对应在母端拧接参考范围内；公端轴向拧接位置基准线应与母端端面平齐。

2.如权利要求1所述的螺纹接头的上扣位置控制方法，其特征是，步骤2)中，拧接位置基准线采用虚线、实线、滚花、三角标记线或荧光特征。

3.如权利要求1所述的螺纹接头的上扣位置控制方法，其特征是，适用于拧接位置基准线标注于母端而拧接参考范围标注于公端的情形，按照步骤2)～4)相同方法操作，即：

2)标注拧接位置基准线

通过母端拧接基准长度L4确定拧接位置基准并进行标注；

3)标注拧接参考范围

依据公端拧接基准长度L3确定拧接参考范围；

4)依据拧接参考范围和拧接位置基准线对拧接质量进行确认

标准上扣结束拧接位置基准线应与对应拧接参考范围相吻合对应，其中，母端周向拧接位置基准线应对应在公端拧接参考范围内；公端轴向拧接位置基准线应与母端端面平齐。

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