CN116997741A - 油井管螺纹接头的紧固松脱评价方法 - Google Patents
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Abstract
提供即使不用实长的螺纹接头进行试验也能够高精度地评价油井管螺纹接头的耐烧粘性的紧固松脱评价方法。对于在将轴朝向上下设置的母扣(2)的上部安装公扣的下部而成的油井管螺纹接头,进行紧固松脱的试验时,使用由长度比作为评价对象的公扣短的公扣构成的试验用的公扣(1)作为在试验中使用的公扣,在所述试验用的公扣(1)的上部安装重锤(3),将所述重锤(3)的质量设为从所述作为评价对象的公扣的质量减去所述试验用的公扣(1)的质量而得到的质量以上,将紧固所述试验用的公扣(1)的紧固前的初始设置位置设为所述试验用的公扣(1)的公扣螺纹牙有5个或所述试验用的公扣(1)的全部螺纹牙数的1/4中的较大的一方螺纹牙个数以上从所述母扣(2)的上端面露出的状态。
Description
技术领域
本公开是涉及在评价油井管螺纹接头的紧固松脱时的耐烧粘性时进行的油井管螺纹接头的紧固松脱评价方法的技术。
需要说明的是,在本说明书中,有时也将具有内螺纹的管总称并记载为母扣(box)。即,接箍也记载为母扣的一种。
背景技术
对于油井管螺纹接头,通过利用功率钳进行的紧固松脱试验(Make&Break试验),评价螺纹接头的设计和螺纹接头的耐烧粘性。关于耐烧粘性,评价是否适当地设定了螺纹接头的表面处理及润滑状态。
在API 5C5标准中记载了油井管螺纹接头的耐烧粘性。在API 5C5标准中,在套管尺寸中,要求能够进行两次紧固松脱和最后的紧固即三次紧固为止。另外,在管道尺寸中,要求能够进行9次紧固松脱和最后的紧固即10次紧固为止。以下,也将“紧固松脱”记载为“Make&Break”。
需要说明的是,例如按以下方式进行对油井管螺纹接头的紧固时的接头部的表面处理及润滑的评价。即,在螺纹接头为T&C(Threaded and Coupled)式螺纹接头的情况下,为了进行上述评价,如果毛坯管为碳素钢类,则例如在接箍侧(母扣侧)形成磷酸锰化学转化处理皮膜,并且将公扣(pin)侧保持为螺纹切削后的状态、或者在表面实施喷丸。然后,在评价中,在接箍侧及公扣侧中的至少一方的面上涂覆复合物(compound),其后,实施紧固松脱试验评价是否烧粘。另外,如果毛坯管为不锈钢类、镍基合金等高合金类,在评价中,例如在接箍(母扣)上形成镀层,与上述同样地附加复合物,进行紧固松脱试验进行评价。镀层例如由铜镀覆或除此以外的金属镀覆层构成。
另外,上述评价中,在螺纹接头为一体式螺纹接头的情况下,在至少一方的螺纹接头上进行用于润滑的化学转化皮膜处理或形成镀层,并且在单侧或两侧的螺纹接头上涂覆复合物。然后,进行紧固松脱试验并评价。在此,一体式螺纹接头是指如半嵌入螺纹接头或嵌入螺纹接头那样不使用接箍而公扣这一侧用外螺纹,另一侧用内螺纹连接的形式的螺纹接头。
在此,关于实际的公扣的长度,例如,如果是套管(casing),那么若是Range-2则为25-34英尺(7.62m~10.36m),若是Range-3则为34-48英尺(10.36m~14.63m)。关于实际的公扣的长度,例如,如果是管道(tubing),那么若是Range-2则为28-32英尺(8.53m~9.75m),若是Range-3则为38-42英尺(11.58m~12.80m)。
如果使用这种实际的长度的公扣并实施紧固松脱试验,则在进行螺纹接头的设计、螺纹接头的表面处理及润滑的妥当性评价时,成为在更接近实际使用的条件的状态下的评价。但是,在该情况下,存在能够实施试验的设备受到限制的问题。另外,存在公扣的长度越长则越花费成本和时间的问题。另外,在现实中也没有不进行实验室可靠性试验而将某些新的螺纹开发件(公扣等)拿到实际的井中使用的情况。
因此,有时也通过制作将公扣加工为1m左右的长度而成的所谓短公扣(PupJoint),使用该制作的短公扣进行紧固松脱试验,从而评价公扣等是否满足上述耐烧粘性基准。
在此,作为紧固松脱试验,有使进行试验的管(pipe)的轴成为水平方式来进行的水平型的试验、使进行试验的管的轴成为上下方式来进行的纵型的试验。
上述水平型的试验是纯粹地评价内螺纹(例:接箍的螺纹部)和外螺纹(例:公扣的螺纹部)的耐烧粘性的试验。水平型的试验是评价内螺纹和外螺纹的轴的偏移(XY平面的不对准(Misalignment))都基本上没有的理想条件下的耐烧粘性的试验。
另一方面,在纵型的试验中,短公扣的自重施加于内螺纹(例:接箍的螺纹部)。纵型的试验例如是在由9-5/8″×53.5#构成的1m的短公扣的情况下,进行约80kg的荷重施加于设置在下方的内螺纹(例:接箍的螺纹部)的状态下的紧固松脱的试验。在纵型的试验的情况下,在初始设置位置,成为从上侧将公扣设置于接箍的上部的状态。因此,接箍和公扣的轴中心位置不一定能够设置成一致。即,如图14(b)所示,在纵型的试验中,在初始设置时,公扣产生水平面中的轴的偏移,且成为向螺纹进入的方向斜向设置的状态,有短公扣40的中心轴相对于母扣41偏移的倾向。需要说明的是,图14(a)示出母扣41与短公扣40的中心轴一致的状态。因此,从偏心的状态开始紧固,成为在使轴中心一致的方向上收敛的紧固。在该情况下,不能避免一边局部较强地抵接一边逐渐紧固螺纹的情况。
另外,如图13(a)所示,短公扣40越长,相对于母扣41具有规定角度θ地斜向设置短公扣40的轴的倾向也变得越高。另外,如图13(b),也有短公扣40变得越长,短公扣40的轴越挠曲的倾向。
因此,在纵型的试验中,包含短公扣的自重相对于内螺纹局部地起作用的情况在内,较高的荷重部分地作用于母扣41的内螺纹。因此,成为严苛的试验。由此,一般认为利用纵型的试验的评价是重要的。
但是,存在如下问题:即使在使用短公扣的纵型的试验中判定为合格,在用实际使用的长度的公扣进行紧固松脱试验的情况下或在实际的井(现场)中应用时,往往会发生在接头部发生烧粘的情况。特别是在新的螺纹设计、新的表面处理覆膜、新的润滑覆膜等的测试(评价)中,该问题是显著的。
在此,在专利文献1中记载了在第一次紧固时容易发生芯偏移(angularmisalignment),并记载了以该情况为前提的耐烧粘性的评价。即,在专利文献1中记载了例如以倾斜10度左右的芯偏移为前提的评价。这也是一种苛刻试验条件。
但是,关于公扣的轴倾斜10度之多的情况,即使在考虑了油井管螺纹的锥度的情况下,在接头的螺纹牙啮合的状态下也是不可能存在的。这种角度的轴的倾斜程度只有在不使螺纹部正确地啮合而仅使公扣倾斜的局部抵接的状态才实现。且该条件是距实际的井条件较远,例如会引起螺纹错扣(cross threading)的情况。螺纹错扣是指从螺纹本来的位置偏移一段而紧固的情况。
因此,专利文献1记载的试验是背离实际的井中的使用的试验。或者,专利文献1记载的试验成为在第一次紧固时的螺纹牙啮合前的局部抵接状态下的试验。
另外,最初具有显著的倾斜并进行紧固试验后,公扣螺纹一边与接箍的螺纹啮合,一边轴以成为正常的位置的方式立起。因此,在紧固初期具有10度的倾斜在有意义的试验条件中是无法想到的。
另一方面,也有如下方法:将多个短公扣连接,确保与短于一根作为评价对象的公扣的实长相当的长度,进行紧固松脱试验。这例如是一边将3~4根3米等级(约10英尺)的短公扣纵向连接,一边进行试验的方法。在一边逐根进行紧固(Make-up)一边确保与一根公扣相当的长度(与<12米;<40英尺相当的长度)的情况下,消除了公扣的悬吊的困难度。但是,是否能够再现到施加了与一根公扣相当的质量的状态的试验,由试验场的天花板高度限定。另外,将短公扣彼此连结的接箍位于轴向上的中间部分,与之对应地,试验用的公扣的刚性变高。然后,相应地,有连结的短公扣相对于母扣笔直地设置的倾向。因此,在该情况下,不能说已经能够模拟考虑到在实际的公扣中轴有稍微挠曲的倾向的、公扣自重不可避免地局部施加于母扣的内螺纹部的情况。
在非专利文献2中记载了如下例子:为了研究套管自荷重给上扣扭矩举动带来的影响,在公扣的正上方配置5kN(=510kg重)的重锤作为重物(Deadweight)并进行紧固松脱试验。在该非专利文献2记载的例子中,准备9-5/8″×53.5#的公扣和与此对应的接箍,实施实验的有效性的确认。发明人们模拟该情况,准备由碳素钢构成的公扣等,实施磷酸锰化学转化处理皮膜作为接箍的表面处理,对于公扣在表面上施加喷丸,尝试用模拟非专利文献2的技术的装置实施试验。此时,对公扣两侧的螺纹接头涂布一般的复合物后,手动紧固到停止的位置作为紧固前的初始设置位置(用功率钳紧固前的设置位置)。即,从紧固到公扣螺纹牙距接箍端面残留1~3牙的状态为止而成的状态起,实施紧固松脱试验。该试验的结果为,能够进行三次Make&Break并视为合格判定。接着,将其转移至使用了实际的长度的公扣的以往的实验室试验并评价后,在螺纹上发生烧粘。由此,即使在基于现有技术的评价试验中发现能够得到合格的条件,在实际的长度的公扣中也有可能发生烧粘。因此,根据发明人的研究可知,在该现有技术中,不能将评价使用实际的长度的公扣时的耐烧粘性的方法明确化。
在此,在通常的钻井设备以外的紧固松脱试验中,在有天花板高度的限制的室内实施。因此,以往,在使用纵型钳的试验中,使用远比在实际的井中采用的公扣短的公扣。另外,用在实际的井中使用的长度的公扣进行试验的情况下,较多使用水平型的钳。
在这些评价方法中,使用短公扣,在用功率钳紧固前,通过手动紧固旋转数周以上,在人手能够转动的范围内,临时固定到彼此的螺纹正确地啮合的状况后,实施紧固。也就是说,以往,在进行实质的轴匹配后用功率钳紧固。另一方面,在实际的井现场,使用比实验室中的短公扣长的例如12m等的管。且在通过手动紧固稍微旋转数周左右的最苛刻的情况下,往往省略手动紧固。因此,在实际的井现场,想象到如下情况:啮合错误或紧固初期的位置偏移变得显著而成为严苛的紧固条件。但是,实际情况是,紧固举动的因果关系较复杂,以往,为了在实验室中进行评价,只有将紧固松脱次数的合格判定线设定为较多这种程度的方法。而且,实际上通常没有运用通过实验室试验的严苛试验的方法。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2002-327874号公报
非专利文献
非专利文献1:API RP 5C5最新版(第四版,2017年1月):Procedures for TestingCasing and Tubing Connections
非专利文献2:津留等:石油技术协会志61卷6号(1996)第527-536页
发明内容
发明要解决的课题
本公开鉴于上述点做出,其目的在于提供即使不用实长的螺纹接头对油井管螺纹接头的耐烧粘性进行试验也能够高精度地评价耐烧粘性的油井管螺纹接头的紧固松脱评价方法。
用于解决课题的手段
为了解决课题,本公开的要旨是油井管螺纹接头的紧固松脱评价方法,其是用功率钳对油井管螺纹接头进行紧固松脱的紧固松脱评价方法,所述油井管螺纹接头包括具有内螺纹的母扣和具有外螺纹的公扣,所述紧固松脱评价方法中,对在将轴朝向上下设置的母扣的上部安装公扣的下部而成的油井管螺纹接头进行紧固松脱的试验时,使用由长度比作为评价对象的公扣短的公扣形成的试验用的公扣作为在试验中使用的公扣,在所述试验用的公扣的上部安装重锤,将所述重锤的质量设为从所述作为评价对象的公扣的质量减去所述试验用的公扣的质量而得到的质量以上,对于作为用功率钳紧固所述试验用的公扣的紧固前的紧固开始位置的初始设置位置而言,将所述初始设置位置设为如下状态:所述试验用的公扣的螺纹牙有5个或所述试验用的公扣的全部螺纹牙数的1/4中的较大的一方螺纹牙个数以上的螺纹牙从所述母扣的上端面露出。
需要说明的是,作为评价对象的公扣例如是指在实际的井中实际使用的长度的公扣。
发明的效果
根据本公开,即使用比实长的公扣(作为评价对象的公扣)短的试验用的公扣实施试验也能够更精度良好地评价油井管螺纹接头的耐烧粘性。
附图说明
图1是示出用于进行基于本公开的实施方式的紧固松脱试验的设备结构的示意图。
图2是说明与初始设置位置对应的晃动(backlash)的图。
图3是说明外螺纹与内螺纹之间的晃动的图。
图4是说明向公扣上部安装重锤的例子的图。
图5是说明向公扣上部安装重锤的例子的图。
图6是说明向公扣上部安装重锤的例子的图。
图7是示出***棒及贯穿棒与公扣的关系的图。
图8是示出贯穿棒与通孔的关系的图。
图9是实际的井中的螺纹的紧固的示意图。
图10是实际的井中的螺纹的紧固的示意图。
图11是示出公扣的举动的图。
图12是示出试验中的公扣的图。
图13是示出由芯偏移导致的公扣的挠曲例的图。
图14是示出螺纹接头的初始设置时的公扣和母扣的中心轴的关系的图。
图15是示出基于本公开的评价方法中的利用功率钳紧固时的转动与转矩的关系的例子的图。
图16是示出在以往的实验室评价方法中经常见到的利用功率钳紧固时的转动与转矩的关系的例子的图。
具体实施方式
接着,参照附图说明本发明的实施方式。
在此,对于同一构成要素,只要没有方便方面的理由,附加同一附图标记并进行说明。另外,在各附图中,各构成要素的厚度、比率有时被夸大,构成要素的数量有时也与实施品不同地图示。另外,本公开不限定于以下的实施方式,只要不脱离其主旨,能够通过适当的组合或变形而具体化,施加这种变更或改良而成的形态也可包含于本公开。
以往,关于油井管螺纹接头的新的螺纹形状设计、对油井管螺纹接头的表面处理(电镀、化学转化处理)及润滑方法(复合物、固体润滑剂),有如下事实:在新投入市场前,只要不通过使用实长的公扣的试验来验证耐烧粘性,就不能确认其可否。但是,根据发明人们的研究可知:如上所述,利用苛刻试验进行评价的方法在使用短公扣的现有技术中也不能进行适当的评价。
在此,非专利文献2记载的方法仅是对公扣的上端部单纯地载置重锤的方法。因此,在非专利文献2记载的方法中,不能模拟本公开期望的沿着实际的井的严格的紧固松脱条件。需要说明的是,紧固松脱试验中的紧固及松脱的处理利用功率钳从手动紧固之后的拧入开始位置(初始设置位置)进行。
不能进行上述模拟的理由如下。
(a)首先,在非专利文献2记载的利用质量510kg的重锤的荷重负荷中,在使用短公扣的情况下,负荷的质量过轻而有可能无法成为严苛试验。特别是公扣为大直径的情况下有此倾向。
(b)接着,在非专利文献2中没有明确记载各紧固时的初始设置位置(紧固开始位置)。但是,在以往的紧固松脱试验中,紧固到通过手动紧固方式紧固的地方后,利用功率钳重复紧固松脱。即,以往,各紧固前的初始设置位置是紧固到通过手动紧固方式紧固的地方的位置。但是,在该情况下,由于在实际的井中通常经常见到的、因较松地设置公扣而产生的晃动,不能模拟公扣振摆回转的现象。在最近的实际的井中,较多无接触地使用机械,通过远程操作将公扣设置于母扣螺纹。然后,对于公扣,也较多是从基本上仅从上方嵌入的状态起,利用功率钳进行紧固。因此,非专利文献2的方法不得不说距实际的井的紧固条件较远。
与此相对,在本实施方式中,将利用功率钳紧固时的拧入前的初始设置位置有意地设定为较松。由此,一边公扣振摆回转一边进行紧固,在与实际的井条件接近的条件下利用功率钳进行紧固。
在此,使用图15和图16详细说明利用纵型功率钳的紧固中的转矩的举动。图15是基于本公开执行从初始的设置较松的状态起的紧固的情况下的转矩/转动图表例。另一方面,图16是以往的纵型的试验中的转矩/转动图表例。
基于本公开的利用功率钳紧固的情况下,如图15所示,公扣按顺序经由(x)、(y)、(z)区域(阶段)逐渐紧固。另一方面,在以往的实验室紧固试验中,公扣不经由(x)区域,按顺序经由(y)、(z)区域(阶段)逐渐紧固。需要说明的是,发明人确认了如下情况:实际的井中的利用功率钳紧固时的转动与转矩的关系成为与图15所示的转动与转矩的关系近似的图表。
图15所示的(x)区域是相对于母扣螺纹将公扣螺纹较松地紧固时见到的现象。公扣螺纹相对于母扣螺纹以无干涉地啮合的方式紧固是(x)区域中的理想状态。即,在(x)区域中,本来的话应该是不产生转矩的状态下的紧固,但本发明人进行各种实验等后,得到如下见解:如图15,在(x)区域的紧固中,产生了许多尖刺状的转矩。推定为这是由于:在(x)区域中,随着公扣螺纹相对于母扣螺纹的轴偏移并紧固,公扣螺纹和母扣螺纹局部地抵接。而且,预想如下情况:在实际的井中,受到风雨等天气、海洋、沙漠、寒冷地区等各种条件的影响。由此,认为:在(x)区域的紧固中,如图15,较多地产生尖刺状的转矩的状态模拟了实际的井中的状态。
而且,本发明人们也得到如下见解:在使用短公扣的纵型的试验中,当对短公扣施加与实长相当的公扣重量并紧固时,上述(x)区域的紧固中的上述尖刺状的转矩的发生会增大。
(x)区域之后,螺纹经过(y)区域,也就是说,经过与密封部完全接触为止的润滑状态(参照图15)。虽然也基于油井管螺纹的设计,但(y)区域相当于约1~2圈。然后,与肩部完全接触后,从(z)区域也就是说与肩部抵接的状态起,公扣螺纹旋转,转矩突然增大,螺纹最终被紧固。
如上所述,图15所示的(x)区域中的紧固可能在实际的井中发生。在该(x)区域中,根据上述见解,成为使螺纹牙变形或破坏、使基底的磷酸锰层或金属镀覆层破坏、或者妨碍涂布的复合物均匀地展开而导致复合物的展开不均的原因。另外,在该(x)区域中,在固体润滑覆膜的情况下,成为伴随着膜的破坏、剥离的原因。因此,可知公扣螺纹与母扣螺纹一起受到不少损坏的担忧变高。本公开基于上述见解,通过向短公扣施加荷重,且将初始紧固开始位置设置为较松,从而出示能够模拟的试验。
另一方面,在通过手动紧固方式紧固到用手动紧固能够紧固的极限的状态下,如图16所示,没有(x)区域中的紧固,只在(y)、(z)区域中紧固。因此,仅模拟了成为与肩部完全抵接的状态为止的润滑,难以说完全模拟了本来发生的情况。在该状态下,在向公扣施加荷重的情况下,公扣的轴相对于母扣螺纹笔直地进行紧固。因此,倒是向公扣施加荷重时润滑较稳定。结果,试验的评价中,润滑特性较稳定,M/B次数较多地,也就是说,过度良好地评价。
经过以上的研究,发明人们得到如下见解:即使不使用在实际的井中使用的较长的公扣(作为评价对象的公扣),通常改进不测量转矩的螺纹紧固的极初始的状态、紧固及松脱的重锤条件,也能够再现预想为只有在实际的井中才有的严苛的紧固条件。另外,也得到如下见解:能够通过调整向公扣施加的重锤的荷重,可以表明紧固的极初始的转矩的紊乱与以后的转矩的紊乱或螺纹面的瑕疵有关。
在此,转矩转动图表是最简便地理解紧固松脱时的特性评价的判定方法。即使该图表乍一看正常,通过重复的紧固等,有时也会在螺纹上产生瑕疵。另一方面,当与通常相比在紧固较松的阶段该值开始上升时,能够判定为不能正常地完成紧固。
(c)非专利文献2的第三个课题是松脱时的重锤的负荷条件。
而且,本发明人们通过各种实验得到如下见解:有意地松开初始设置位置,在紧固时使公扣容易振摆回转地紧固后,在松开螺纹时,未载置重锤或从公扣及重锤负荷到内螺纹的荷重较低时,能够模拟比接近实际的井的状况更严格的状况。
即,在非专利文献2记载的方法中,在松开螺纹时(紧固松脱时),重锤的荷重对称且均匀地分散施加于短公扣螺纹的轴中心。因此,倒是螺纹的啮合状态较稳定。然后,螺纹从紧固位置起笔直地松开而不会发生晃动。结果,在非专利文献2记载的方法中,公扣难以振摆回转,不能适当地模拟在实际的井中发生的松脱时的烧粘发生。根据状况的不同,可能发生误解为润滑特性良好的状况。由此,发明人们得到如下见解:在实际的井中,在公扣经常振摆回转的松脱时,有意地减轻施加于公扣的荷重,尽量设为基本上不赋予重锤的荷重的形式而设为公扣容易振摆回转的状态,作为更正确的实际的井条件的模拟而优选。
因此,在本实施方式中,考虑该情况,在紧固时用重锤对试验用的公扣施加荷重负荷。而且,在松脱时,减轻重锤的荷重负荷。在紧固时施加的重锤是有意地将实际的井中的公扣重量施加于母扣螺纹(内螺纹)的部件。另一方面,松脱时的重锤的负荷减轻用于模拟因实际的井中的松脱发生的公扣螺纹的晃动。
当然,本公开也包含不执行在松脱时减轻重锤的荷重负荷的情况。即使在这种情况下,本实施方式也能够比以往更高精度地评价。不过,即使在松脱时不进行卸除,通过在紧固时使用重锤,从而也能够再现向实际的井中的较长的管本体的螺纹面的负荷。因此,本公开与以往的一般的紧固方法相比能够进行接近实际的井的评价。
在此,在水平型的试验中的用短公扣的试验中,没有公扣的自重对螺纹接头的影响。即使在纵型的试验中的用短公扣的试验中,在不使用重锤的情况下,也仅与实际使用的公扣(作为评价对象的公扣)的长度的约1/10左右相当的重量施加于母扣的内螺纹。需要说明的是,当实际公扣设为8~12m左右时,短公扣经常为1m左右。
另一方面,在实际的井中,在最严格的条件下,例如用三根连结的公扣进行Make&Break。因此,考虑到该三根连结状态的荷重,优选预想该实际的公扣的重量并进行试验(参照图11(b);两根连结的例子)。即,优选设为能够模拟从在实际的井中应用的荷重到严苛的荷重为止的荷重施加于***牙侧表面。***牙侧表面是指在螺纹成为任意紧固时接触的、内螺纹和外螺纹的与纵壁抵接的面。该面不是螺纹牙面、螺纹谷面,而是螺纹的倾斜面,是在任意紧固时接触的面。
另外,如上所述,不是单纯的负荷荷重,也一并考虑晃动的效果也是重要的。也就是说,通过一并模拟在实际的井中发生的初始设置的晃动(参照图2及图3),从而能够适当评价耐烧粘性。
在此,如图2(a),如果仅将公扣1载置于母扣2的上部(仅刺入),公扣1的外螺纹1a中的约一半的螺纹牙成为从母扣露出的状态。因此,在用功率钳紧固时公扣容易晃动。与之相对,如图2(b),越紧固,紧固时的公扣1的晃动变得越小。另外,如图3所示,由于公扣的螺纹牙的锥度,在接头中,构造上必定具有晃动。
考虑以上情况,在本实施方式中,作为在试验中使用的公扣,使用比作为评价对象的公扣更短的公扣作为试验用的公扣1,也用纵型(在垂直方向上将公扣-母扣紧固的类型)的功率钳4进行处理,并将紧固前的初始设置位置规定为比以往松的一侧。而且,在本实施方式中,用重锤3向公扣1负荷荷重。由此,在本实施方式中,实现考虑了上述重锤3的荷重负荷的课题和“初始设置的晃动”的问题的、更适当的耐烧粘性评价方法。
在图1中示出本实施方式中的紧固松脱试验的装置结构的示意图。
在本实施方式中,对于在将轴朝向上下设置的母扣2的上部从其上侧安装公扣的下部而成的油井管螺纹接头,进行紧固松脱的试验。在该试验时,作为在试验中使用的公扣,使用由长度比想在试验中评价的作为评价对象的公扣短的公扣构成的试验用的公扣1。需要说明的是,试验用的公扣1的外螺纹设为与作为评价对象的公扣的外螺纹相同的构造。
另外,在试验用的公扣1的上部安装重锤3。将重锤3的质量设为从作为评价对象的公扣的质量减去试验用的公扣1的质量而得到的质量以上,简易地,设为与作为评价对象的公扣的质量相当的质量以上。
将初始设置位置设为试验用的公扣1的公扣螺纹牙有5个或试验用的公扣1的全部螺纹牙数的1/4中的较大的一方螺纹牙个数以上的、公扣1的螺纹牙从上述母扣2的上端面露出的状态。
初始设置位置是用功率钳4将试验用的公扣1紧固的紧固前的紧固开始位置。
另外,在本实施方式中,能够用起重机等悬吊装置20(重型机械)悬吊重锤3。附图标记21是作为起重机用的吊挂索的链条。通过设为能够悬吊重锤3,从而能够调整利用重锤3对经由公扣1的母扣2的内螺纹2a的荷重负荷。
此时,也可以预先将重锤3与公扣1连结。在该情况下,通过悬吊重锤3,从而也能够调整利用公扣1的质量对母扣2的内螺纹2a的荷重负荷。
另外,图1的例子将使用母扣2作为功率钳4的下部的固定的方式作为一例示出。在该情况下,在母扣2的下部固定已手动紧固的公扣28,功率钳4抓住母扣2时,母扣2不位移。另一方面,根据功率钳的方式的不同,有时也使用正式紧固的公扣28作为功率钳4的下部固定位置。本公开对于功率钳4的下部的固定方法没有任何限制。
在本实施方式中,在用功率钳4紧固时,设为将链条21松开的状态(没有悬吊的状态),设为重锤3和公扣1的质量不负荷于内螺纹2a的状态。另外,在用功率钳4松脱时,通过用链条21悬吊重锤3,从而减轻利用重锤3向内螺纹2a的荷重负荷。此时,在将重锤3与公扣1连结的情况下,也能够减轻利用公扣1向内螺纹2a的荷重负荷。对于荷重负荷的减轻,例如以重锤3和公扣1的质量不负荷于内螺纹2a的方式控制起重机20的悬吊状态。荷重负荷的减轻不限定于以使利用重锤3和公扣1的负荷荷重成为零的方式进行控制的情况。例如,可以是如上所述减轻与重锤对应的质量的情况,也可以以成为重锤3和公扣1的合计荷重的一半以下的方式控制悬吊。
另外,即使为了减轻荷重仅用起重机20悬吊,也可能使松脱时的公扣1的姿势不稳定化。因此,也可以将荷重减轻量设定为较小。
在此,本公开也包含在松脱时不进行重锤3的悬吊地进行的试验。
(关于初始设置位置)
在此,一般来说,在使用短公扣的紧固松脱试验中,由于能够减小外螺纹1a与内螺纹2a的轴心的偏移并紧固,所以能够通过手动紧固来紧固到公扣1的螺纹牙有1~3牙以下露出左右的位置。当利用功率钳4从该位置进行紧固松脱试验时,即使公扣1为9-5/8″或13-3/8″这样的大径尺寸,也难以发生烧粘。然而,如本实施方式,在外螺纹1a和内螺纹2a将要完全啮合前停止通过手动紧固进行的紧固,将有晃动的状态设置为紧固前的初始状态的情况下,在用功率钳4进行紧固时,能够用短公扣1再现实长公扣中的振摆回转而成为容易发生烧粘的条件。即,能够设为模拟了实际的井中的紧固状态的苛刻试验。
关于母扣与公扣的啮合、初始的设置情况,在实际的井中,公扣不会完全笔直地设置。公扣具有稍微斜向地设置的倾向(参照图13)。因此,在实际的井中不能设置到在实验室(试验场)中经常有的、1~3牙左右的公扣螺纹从母扣2露出的程度。实际的井中的初始设置位置大部分是超过1~3牙左右露出的状态而成为公扣螺纹露出的位置的状况。
用功率钳紧固时的转动(转速)与转矩的关系例如成为如上述图15那样,通过紧固完成附近的转动而转矩急剧变高。因此,即使紧固到用手动紧固方式紧固的位置,在实际的井中也往往发生7-9牙左右露出的状况。倒是手动紧固后能够进行1~3牙左右的紧固的状况较少有。
另外,在实际的井中,当观察公扣整体时,公扣不会笔直地逐渐紧固。公扣通过手动紧固设置于母扣,成为从紧固的一侧的相反侧用绳悬吊的状态。从该状态起,用功率钳使公扣旋转而紧固或松开。这时,随着公扣远离被紧固的母扣的位置,公扣的端部一边挠曲·摇晃,一边逐渐被紧固或松开。重要的是,处于如下状况:不是均匀地紧固,一边在螺纹部局部较强地接触,或有较弱地接触的部分,也就是说,有“晃动”,一边进行紧固松脱。这种状况在使用实长的公扣的状况下,当远离观察时不容易判明,但从功率钳向上观察上方而观察公扣的拧入时的旋转时,显著地判明。如图11(b),实际观察到:将母扣30c作为弯曲点,两侧的公扣30a、30b一边取得平衡,一边旋转并被紧固。
本实施方式中,本公开意图的地方在于,对于这种状况,在实验室(试验场)中,不是用实长公扣进行试验,而是使用比实长公扣短的短公扣进行适当的模拟试验。因此,通过将施加的荷重、荷重的负荷方法、短公扣的长度、紧固时的设置方法(初始设置位置)的组合改进为更最优化的状态,从而能够谋求得到精度更良好的评价的实现。
另外,在本实施方式中,例如,在进行紧固松脱试验时,从上部用起重机等重型机械(悬吊装置20)使该重锤3成为挂设状态。然后,根据利用重型机械20进行的重锤3的吊入情况,调整经由试验用的公扣1的上部施加于母扣2侧(内螺纹2a侧)的重锤3的荷重负荷的大小。例如,在紧固时,松开挂设的链条21,经由公扣1向母扣2侧(内螺纹侧)施加重锤3的质量。另一方面,在不施加或减轻重锤3的荷重负荷的情况下,能够向挂设的链条21施加张力并应对。由此,能够利用重锤3调整负荷到公扣1的荷重。本发明人进行各种研究后得到如下见解:紧固时,向母扣2的内螺纹2a侧施加荷重成为严苛条件,松脱时,设为悬吊重锤3的状态而包含重锤3在内的外螺纹1a(公扣1)的质量不施加到内螺纹2a侧,发生伴随着晃动的公扣的振摆回转成为严苛条件。在本实施方式中,能够模拟这种状态。
(试验用的公扣1)
另外,在本实施方式中,短公扣1的长度与将使用重锤3的荷重施加于内螺纹的组合也是重要的。例如,在短公扣1的长度为3000mm~5000mm的情况下,通过在紧固时施加与8m的公扣毛坯管相当的重量以上的荷重,在松脱时也施加荷重,从而能够模拟实际的井中的使用实长公扣的紧固松脱状况。然而,在该长度的短公扣中,实验时的布置经常稍微变得困难。
另一方面,在使用长度600mm以上到2000mm的短公扣的情况下,同样地,通过在紧固时施加与8m的公扣毛坯管相当的重量以上的荷重,在松脱时,相反地设为不施加荷重的状态,从而能够更容易地模拟实际的井中的使用实长公扣的紧固松脱状况。
如以上,在本实施方式中,意图在实验场中比以往更高精度地模拟使用了实际的石油/气田中的实长公扣的运行中可能发生的油井管螺纹部的润滑、烧粘的可否。
实际的公扣的架设中,对一根8~12米级(25-40英尺级)的部件逐根或对使2~3根连结而成的部件用功率钳4进行紧固而实施。此时,在实际的架设中,公扣30一边被利用起重机32用绳从上方吊挂一边被紧固(参照图9、图10)。但是,由于构造的原因,负荷到内螺纹的荷重完全成为零是不可能的。由于需要随着公扣的外螺纹紧固而公扣的位置逐渐向下方偏移,所以在最严格的情况下,成为公扣荷重全部施加于下侧的母扣侧的状况。另外,在实际的架设中,在松开紧固时,也由于一边用绳从上方吊挂公扣一边松开,所以成为公扣30的荷重稍微不向母扣31侧施加的状况。但是,在最严格的情况下,成为公扣30的全部自重施加到母扣31侧的状况。
以下,更具体地说明本实施方式。
(评价方法)
本实施方式是具有内螺纹2a的母扣2和具有外螺纹1a的公扣的油井管螺纹接头的紧固松脱评价方法,是将接头的轴在上下方向上设置的纵型的紧固松脱评价方法。即,对在将轴朝向上下设置的母扣2的上部(螺纹部)从其上侧安装公扣的下部(螺纹部)而成的油井管螺纹接头,使用功率钳4执行紧固松脱试验。这基于实际的井中的运行中,内螺纹2a设置于下方,并将外螺纹1a侧设置于上方。在T&C式螺纹接头的情况下,下侧与接箍(母扣2)抵接,上侧与公扣抵接。在一体式螺纹接头的情况下,下侧成为母扣2,上侧成为公扣。
(试验用的公扣1)
在本实施方式中,作为试验用的公扣1,使用长度比作为评价对象的公扣短且具有与作为评价对象的公扣相同的螺纹构造的短公扣。试验用的公扣1例如通过将作为评价对象的公扣切断而制作。
试验用的公扣1的长度例如为600mm以上5000mm以下的范围,优选600mm以上2000mm以下的范围。
设为600mm以上是根据能够确保功率钳4的把持部的大致最低长度规定的。另外,设为5000mm以下,优选设为2000mm以下是根据能够容易地操作的长度的极限规定的。另外,上限设为5000mm是由于实长公扣较多为8-12米级(25-40英尺级),所以根据大致其一半左右决定。越长越接近实长公扣。在该情况下,特别是即使不施加重锤3,也成为实长公扣中的紧固本身,因此也有实验室实验时的布置的极限长度的含义。
在现实中,例如使用1m左右(例如600mm~1500mm)的公扣作为试验用的公扣1时使用便利性较好。该试验用的公扣1的长度是根据处理容易度选择的长度,从以下所示的重锤3的固定容易度的观点出发也是适当的长度。作为试验用的公扣1,也可以是将多根油套管短节连接而成的结构的公扣。
需要说明的是,关于母扣2侧的长度,没有特别规定,实际上使用在井中使用的母扣本身即可。另外,在用钳抓握的情况下,优选以评价对象侧的相反的螺纹面不压坏的方式将公扣1松开并通过手动紧固方式固定进行试验。
但是,在松脱时不减轻重锤3的荷重负荷的情况下,作为试验用的公扣1的长度,例如优选设为3000mm以上5000mm以下的长度。这是由于,根据后述的荷重施加的方法的组合,最佳的试验用的公扣1的长度的范围不同。需要说明的是,在松脱时不减轻重锤3的荷重负荷的情况下,即,保持荷重施加的状态实施紧固松脱的情况下,优选为3000mm以上的长度。这是由于,在小于3000mm的情况下,当在松脱时悬吊重锤3且不进行荷重的减轻时,有可能不能更精度良好地模拟实际的井中的条件。
(重锤3的负荷荷重)
在本实施方式中,在试验用的公扣1的上部安装重锤3,负荷荷重并进行紧固松脱试验。
重锤3的质量例如设为(作为评价对象的公扣(实际公扣)的质量-试验用的公扣1的质量)以上。或者重锤3的质量例如设为作为评价对象的公扣的长度8m以上的质量。另外,重锤3的质量的上限值例如设为作为评价对象的公扣(实际公扣)的质量的3倍。在现阶段,在此以上施加不反映实际的井中的紧固条件。但是,从最大连结三根公扣的作法提出新的想法而连结4根以上的情况下,该方法包含于本申请。
如以上,重锤3的质量例如施加于内螺纹2a的荷重将与作为评价对象的公扣的质量本身相当的质量作为下限,另外,例如将与连结三根作为评价对象的公扣的情况相当的质量作为上限。附加与实长的公扣质量本身相当或者与连结三根相当的质量的重锤3的理由如下。即,这是由于,在实际的井中的实际的Make&Break时,在陆上的井(陆上钻井设备)中,由于逐根紧固并运行·操作,最大施加一根的公扣自重。三根是由于,在海上的井(海上钻井设备)中,由于经常将预先连结三根而成的部件运到钻井设备并在钻井设备上以三根为单位紧固,并预想了该情况。
但是,在实际的井中的Make&Break中,如图9、图10,由于用转臂起重机·起重机吊挂公扣并紧固,所以并不是公扣30的自重全部施加于母扣31侧。具体而言,在实际的井中,由于一边紧固螺纹一边逐渐降低公扣,所以原理上并不能够完全悬吊而使自重的负荷成为零。因此,在试验中使用的重锤3的质量优选能够模拟最大可能施加的负荷荷重的质量。但是,如果想考虑苛刻条件的试验,则重锤3的质量加重到期望的水平在技术上是可能的。根据与该重锤3一起将试验用的公扣1悬吊并设置于母扣2的起重机(重型机械),重锤3的重量仅技术上被规定。需要说明的是,也可以构成为用另一起重机悬吊重锤3。
(重锤3的设置方法及重锤3的形状)
重锤3安装于成为试验用的公扣1的反紧固侧的公扣1的上部。这是为了在紧固时施加荷重而模拟与实际的螺纹的使用状况接近的状况。需要说明的是,公扣1的上部是指例如形成于上部侧的螺纹部的位置或其前后的范围。
另外,关于向试验用的公扣1的上部的重锤3的安装方法,不特别限定。
接着,说明重锤3的安装的例子(安装例1~3)。
<安装例1>
在安装例1中,如图4所示,固定用于将重锤3安装于试验用的公扣1的上部侧面的夹具5。在图4中,例示钩挂棒作为该夹具5。然后,对于该夹具5,通过设为利用绳索或链条等吊挂索6吊挂重锤3的状态,从而将重锤3安装于公扣1的上部。
在图4中,作为重锤3的形状,图示了板状的块体,但重锤3的形状也可以是其他形状。另外,优选对重锤3预先设置能够用起重机20悬吊的夹具5。
在该情况下,在公扣1振摆时,重锤3也以振摆回转的方式活动。
需要说明的是,在该情况下,实际的重锤3的高度位置不位于公扣1上部。但是,重锤3的向公扣1的荷重负荷位置(重锤3的支承位置)位于公扣1的上部。
<安装例2>
在安装例2中,如图5所示,将重锤3设为下表面比试验用的公扣1的直径大的钢坯状的圆柱形状。对于该重锤3的下表面,预先通过焊接等方式一体地固定***棒10的上端部。***棒10的直径设为比试验用的公扣1的内径面1c的直径小的直径。优选对重锤3的上部预先设置能够用起重机20悬吊的配件11。
然后,在安装例2中,设为在从上侧将***棒10***试验用的公扣1的上端开口部的状态下将重锤3载置于该试验用的公扣1的上端而成的状态。
在该情况下,响应于公扣1向横向的振摆,重锤3的重心在横向上偏心并位移。另外,利用***棒10使重锤3难以从公扣1上部脱落。***棒10的长度优选为试验用的公扣1的长度的一半以上。
<安装例3>
在安装例3中,如图6所示,是将***棒10设置在由圆盘状的板材构成的重锤3的下表面的例子。其他结构与安装例2相同。
重锤3的安装可以采用任意的安装方法,需要的质量的重锤3安装于试验用的公扣1的上部即可,可以利用其他公知的方法安装于公扣1的上部。
此时,优选如安装例1~3安装于公扣1的上部,使得响应于公扣1的振摆回转,相对于公扣1,至少重锤3的位置也在横向(公扣的径向)上位移(摆动)。
这样,在本例中,安全且简便,且能够响应于公扣1的振摆回转,使利用重锤3向内螺纹2a的荷重负荷变化。这样,在设为能够对由若干重锤3的晃动导致的烧粘进行苛刻评价的情况下,优选满足以下条件。
(1)重锤3为左右前后对称形。
(2)在重锤3向公扣以内侧***式设置的形式(安装例2、3等)中,具有20mm以上的富余(***棒10的外径与公扣内侧的富余量)。
在此,作为重锤3的安装方法,以采用安装例2这样的利用***棒10的安装的情况为例列举并具体地说明。
为了使用重锤3实现实际的公扣(作为评价对象的公扣)的重量,作为重锤3,预先将圆柱状的铁块切出为与需要的荷重相当的部件。圆柱状的铁块例如从无缝轧制前的钢坯转用即可。
另外,作为***棒10,准备如下部件,该部件为准备小径的圆柱状的铁块并切断为试验用的公扣1的长度的7~8成的长度而成。***棒10也可以是管状形态(钢管)。小径的圆柱状的铁块例如从无缝轧制前的细钢坯转用即可。
然后,在圆柱状的重锤3的下表面(底面)的中央部,通过焊接将***棒10的上端面接合。***棒10向重锤3的下表面的接合方法不限定于焊接,也可以采用其他公知的接合方法。
需要说明的是,在重锤3的上表面的中央部,通过焊接固定吊挂配件。
在此,为了能够评价尺寸不同的螺纹接头,优选预先准备多种外径及质量的重锤3。
在本实施方式中,如图7所示,对于***棒10形成在径向(横向)贯通的贯通孔10a。该贯通孔10a设为能够贯通贯穿棒12的直径。另外,在试验用的公扣1上预先开设通孔1d。通孔1d设置于在从公扣1的上侧将***棒10***并将重锤3设置于公扣1上端时,能够从横向看到在上述***棒10上开口的贯通孔10a的位置。通孔1d对于公扣1轴对称地形成两处。然后,在试验时,从一方的通孔1d向另一方的通孔1d,从外部在贯通孔10a中贯通贯穿棒12。贯穿棒12设为贯通的贯穿棒12的两端部分别仅从各通孔1d向外侧突出的长度。
如图7及图8所示,上述通孔1d具有***的贯穿棒12能够上下位移的大小。通孔1d可以为圆形,也可以是使长轴朝向上下的长孔等。在图7中,在将重锤3载置于公扣1上端的状态下,贯穿棒12记载于通孔1d的中央位置,但不限定于此。例如可以是图8(b)的状态。需要说明的是,重锤本身的吊挂用的链条21和挂设于贯穿棒的另一吊索23设为分别独立地钩挂于天车的钩29的状态,并将张紧张力的状态设置作为初始位置。
另外,也可以在贯穿棒的两端部或一方的端部安装与通孔1d的小径相比直径较大的螺母构件等大径构件等而进行贯穿棒12的防脱。
这样,经由通孔1d用贯穿棒12贯通***棒10时,重锤3的安装更稳定。
另外,贯穿棒12能够在通孔1d内上下位移。该上下方向的位移量例如设定为由紧固导致的公扣1的向下方的位移量以上。位移量例如为10mm以上50mm以下。
而且,也可以通过若干质量调整(增加重物的方向)在重锤3的吊挂配件的某侧进一步设置重物而进行重锤3的质量调整(质量的增加)。重物的追加方法没有限定,可以是钩挂式,也可以是环状的部件。
(重锤3的施加方法及负荷减轻方法)
在现实中,为了荷重相对于公扣1不会过度地不平衡,重锤3的施加方法设为一起悬吊设置于重锤3本身的吊挂配件11、在重锤3上贯通***棒10的贯穿棒12的结构(参照图7)。例如,对于该吊挂配件11、贯穿棒12的两端部,预先悬吊将上端部安装于起重机的吊索或链条等吊挂索21、23,通过预先松开该吊挂索21、23,从而设为向内螺纹2a侧施加荷重的状态。预想到均衡性崩溃这样的最坏状况,优选进行重锤3本身不向下方落下的改进。
例如,如图7所示,通过焊接等在重锤3的上端面的中心部安装作为钩挂配件的吊挂配件11。吊挂配件11优选使用能够旋转以使扭转消失的方式的钩挂配件(Swivel)。在该吊挂配件11上悬吊链条等吊挂索21,进一步将吊挂索21安装于例如天车20的钩29。该链条等吊挂索21(以下,也记载为链条21)的张紧情况能够根据松弛情况容易地判别是否施加重锤3的荷重。
从该状态起驱动功率钳4,进行螺纹接头的紧固松脱试验的紧固。于是,在外螺纹1a向紧固的方向活动时,由于外螺纹1a的位置(公扣1的位置)向下方移动,所以向吊挂在重锤3上的链条21或吊索等吊挂索23上张力张紧的方向活动。由于当成为张力张紧的状况时,可能发生来自公扣1的荷重变轻的状况,所以优选在作为重锤3的落下防止而在贯穿棒12上吊挂吊索23的状态下,一边确认吊索23等松弛(确认施加应力),一边将包含重锤3在内的来自公扣1的荷重施加于内螺纹2a侧。
在本实施方式中,在使用***了***棒10的***型的重锤3的情况下,为了避免重锤3的落下等事故,为了慎重起见,在起重机20中,对于与重锤3连结的吊挂索,设为不施加张力地挂设的状态。而且,在将吊索23挂于贯穿棒12的两端部的状态下进行试验。安装于贯穿棒12的吊索23例如设为施加张力的状态并预先钩挂于天车。在该情况下,当以能够与起重机20独立地向吊索23张紧张力的方式预先夹着卷起装置(卷扬机)悬挂于天车时,能够容易地张紧张力。
需要说明的是,优选设为如下构造:挂设重锤3的前端的链条21和贯穿棒12的挂设吊索23的前端分别独立地悬挂于起重机上部的钩上。从该状态起进行螺纹的紧固·松脱的情况下,通过监视通孔1d与贯穿棒12的上下方向的位置关系,从而能够判别(公扣的质量+重锤3的质量)是否赋予到母扣2的内螺纹。
链条21松弛意味着荷重倾向于施加到设置在下方的母扣2的内螺纹侧。为了施加全部荷重(公扣1的质量+重锤3的质量),如图8,一边监视贯穿棒12相对于通孔1d的位置关系,一边利用起重机20稍微上升稍微下降并进行实验。例如,图8(a)示出荷重施加于起重机的状态(全部荷重没有施加于母扣的内螺纹的状况),图8(b)示出荷重没有施加于起重机的状态(全部荷重施加于母扣的内螺纹的状况)。
如图7所示,将起重机20中的吊挂位置固定并开始螺纹的紧固。需要说明的是,设为贯穿棒12不与通孔1d的上端开口部及下端开口部接触且安装于贯穿棒12的吊索23没有松弛的状态。随着从该状态起逐渐紧固螺纹,公扣1的位置下降,通孔1d的位置向下方位移,但贯穿棒12的位置不变化。因此,相对于通孔1d的位置,贯穿棒12的位置逐渐向上方移动。然后,可知晓,贯穿棒12与通孔1d的12点位置(开口的上端位置)接触后(参照图8(a)),重锤3的应力完全不施加于内螺纹侧。然后,能够知晓需要降低一体化的重锤3位置。链条21的位置(张紧情况)也会稍微变化,但用通孔1d和贯穿棒12的位置监视时能够将向内螺纹2a的荷重施加保持严格的条件。另外,降低起重机的位置也可以通过贯穿棒12与通孔1d的6点位置(开口的下端位置)接触(参照图8(b))且悬挂于贯穿棒12的吊索没有松弛来确认。在紧固螺纹时施加荷重时,通过监视贯穿棒12相对于通孔1d的位置,从而能够安全且可靠地确认能够始终负荷期望的荷重。
在此,对于作为本公开的对象的紧固时/松脱时的荷重ON/OFF(荷重ON:荷重负荷,荷重OFF:荷重除去)的正确的状况增加说明。在链条21松弛时,试验用的公扣1的重量和重锤3的重量全量施加在位于下部的母扣2(接箍)。正确地说,成为包含贯穿棒12的整体重量、吊挂配件11的整体重量、链条21等吊挂索中的链条松弛时在松弛的状态下载置在重锤3的上部的重量在内施加的状态。在本公开中,记载为施加了占据短的试验用的公扣1的重量和重锤3等的重量的主成分的重量。其意味着施加的荷重。
另一方面,由链条21张紧导致的在本公开中所说的“卸除状态”理想地是指包含试验用的公扣1的重量和重锤3的重量在内的整体重量不施加在位于下部的母扣2(接箍)的状态。也就是说,是指施加荷重零的状态。但是,在试验期间,始终维持是困难的。这是由于,随着试验用的公扣1的位置松开而逐渐上升。
因此,在本公开中“除去状态”按以下方式定义。即,包含施加荷重零的状态在内,到施加该试验用的公扣1的与2m相当的重量为止的范围设为“卸除状态”。2m的意思是在将试验用的公扣1的长度设为600mm至2m的范围的情况下,如下列实施例的记载地,根据在松开时在“卸除状态”下用于松开的有效长度的上限规定。
如图8所示,根据贯穿棒12与通孔1d的位置关系,该判断能够容易地进行。通过使贯穿棒12在6点位置不接触,如果接触则一边立刻返回到12点位置一边进行试验,从而能够实现。
另外,也能够进行使用起重机重量计的监视。在天车上钩挂起重机重量计,以在其下方钩挂的形式设置链条21。对于重锤和短试验用的公扣1成为一体而成的部件,在试验前用该起重机重量计测量重量。在松弛时,与起重机重量计的值之差相当于全量施加在位于下部的母扣(接箍)的重量。即使链条21张紧,也不意味着悬吊了重锤重量的全量及试验用的公扣1的全量。由于即使是仅悬吊一部分的状态,在链条上也成为张力张紧的状态,所以用上述方法掌握“卸除状态”。
这样,“将负荷荷重卸除”是指以成为试验用的公扣1的重量和重锤3的重量不负荷到母扣2侧的状态的方式进行调整(控制)。在本例中,在将负荷荷重卸除的控制中,也包含向母扣2侧负荷的荷重实际不成为零的状态。
(公扣的初始设置位置)
在本实施方式中,相对于母扣2的内螺纹2a设置试验用的公扣1的外螺纹1a的位置也是重要的。
在本实施方式中,将在利用重锤3向试验用的公扣1的上部施加荷重的状态下有意地施加螺纹部的晃动的状态设为紧固前的初始设置位置(紧固开始位置)。通过从该处使用功率钳4紧固螺纹,从而能够模拟实际的螺纹紧固条件。即,在本实施方式中,将公扣有意地设置在不紧固到手动紧固位置的位置。
需要说明的是,在该阶段中,有时使用已经并设置使重锤3和公扣1一体化而成的部件。另外,有时以后后天地设置重锤3。在前者的情况下,在以下所示的设置时,用起重机等悬吊重锤·公扣一体型,在不施加重锤荷重的状况下设置。在后者的情况下,将公扣1***母扣2,到以下位置为止进行公扣1的设置。另外,在紧固初始,可以使用对扣引鞋(stabbing guide)进行固定。
在本实施方式中,将使用功率钳4的紧固松脱试验中的紧固时的初始设置位置设为以不会发生啮合错误的方式将外螺纹1a***内螺纹2a后通过手动紧固方式紧固螺纹,螺纹彼此某种程度啮合,即使牵拉(即使向上提升公扣1)也无法拔出的状态。具体而言,将初始设置位置设为公扣的螺纹牙从母扣2上端面(接箍端面)起残留5个或公扣的全部螺纹牙数的1/4中的较大一方螺纹牙个数以上的位置。
采用这种较松的紧固时的初始设置位置是为了实现Make&Break时的晃动而模拟严格的条件。
在此,当手动紧固到残留1~3牙的位置时,无法模拟晃动。在通过再1~3周成为紧固的状况的情况下,公扣只是一边向正下方下降一边螺纹紧固。在该情况下,由于难以发生在实际的井中可能发生的、公扣螺纹在紧固时与接箍螺纹(母扣2的内螺纹2a)局部地抵接的状况,所以一边均匀地与接箍螺纹(母扣2的内螺纹2a)抵接一边逐渐紧固。
相反地,如果只是将外螺纹1a***内螺纹2a,在Make&Break时,有可能发生螺纹错扣(螺纹的错开的紧固)。因此,有无法成为作为本来目的的紧固松脱试验的风险。在由于螺纹错扣而在螺纹表面上形成的干燥膜被破坏或螺纹牙本身损伤的状况下,无法评价干燥膜的润滑特性。因此,紧固前的初始设置位置处的螺纹牙残留牙数优选设为全部螺纹牙数的2/3以下。也可以包含螺纹错扣的担忧在内进行评价,仅将外螺纹1a***内螺纹2a的条件也包含于本申请。
(一边施加重锤3一边进行紧固松脱试验的方法)
在本实施方式中,通过不仅是重锤3的荷重负荷,也考虑到公扣1紧固时/松脱时的晃动,从而能够理想地模拟实际的Make&Break。
说明模拟实际的井中的紧固的状态。
图9是模拟了一根公扣中的Make&Break的示意图。在该情况下,如在实际的井中经常有地,大部分用起重机32悬吊补偿器33和公扣30并设置公扣30,并注意公扣30笔直地朝向母扣31的内螺纹。
另外,如图10所示,在不使用补偿器时,由于公扣30相对于母扣31斜向地设置的倾向较高,所以Make/Break的状况成为严格的状况。在紧固初始、松脱后期,外螺纹和内螺纹局部地抵接或不抵接,不施加均匀的荷重,仅在一部分施加较强的荷重,因此成为严格的状况。
在用手等将接箍31(母扣)和公扣30紧固到临时紧固位置的情况下,公扣30从该位置直立的情况较少有。当从下往上看时,通过目视能够确认公扣30看起来弯曲(参照夸张地图示的图11(a))。在紧固连结两根以上而成的公扣30的情况下,大部分配置成在公扣30a、30b间的接箍30c位置处倾斜方向变化,若干弯曲互补地成为相互相反(参照夸张地图示的图11(b))。由此,在紧固实际的公扣时经常有晃动。需要说明的是,在此所说的“斜向设置”、“弯曲”不意味着公扣的轴倾斜5度至10度之多,而是意味着公扣在弹性区域中挠曲的状况。其角度较小,是指当从下往上看时,看起来逐渐弯曲的外观的状态。
因此,在紧固初始、松脱后期,外螺纹和内螺纹局部地抵接或不抵接。因此,不向外螺纹施加均匀的荷重,仅在一部分施加较强的荷重,因此成为严格的状况。晃动会导致施加来自公扣的较大的荷重,并且由于未均匀地紧固而局部地接触回转而施加偏置荷重。如图12所示,在短公扣1上附带重锤3模拟该状况的情况下,通过以未完全手动紧固的方式较松地设置公扣1的紧固位置,从而在本实施方式中进行模拟。当考虑赋予在实际的井中预想的大荷重的状态时,在紧固松脱时荷重均匀地作用于螺纹接头部的情况较少有,需要预想由于局部接触而施加偏置荷重的状况。本公开有意地作出并模拟该苛刻的施加状态。
在此,在试验用的公扣1的长度为3000mm以上5000mm以下时,可以在紧固时(Make-up时)、松脱时(Break-Out时)都在负荷荷重的状态下实施重锤荷重。该荷重方法与在实际的井中实施的状况酷似,但有稍微不同的部分。将大荷重和偏置荷重的效果实现为在公扣端部设置与8m的公扣毛坯管相当的重量以上的重锤3、将初始设置位置设为规定范围。
另一方面,为了更简便地进行试验的布置,使用长度600mm以上至2000mm的更短的短公扣作为试验用的公扣1的情况下,通过在紧固时(Make-up时)施加重锤荷重,但在松脱时(Break-Out时)不施加或减轻荷重,从而能够实现大荷重和偏置荷重的效果。
在松开时(Break-Out时),在不施加重锤3的方向上悬吊重锤3、偏置荷重的施加方式与公扣长度具有相关关系。虽然是与公扣的长度相关的倾向,但在带重锤3的公扣上施加荷重的状态下进行Break-Out时,当公扣较短时,公扣有笔直地向上方无晃动地逐渐上升的倾向。即,推定为这是由于,通过施加重锤3,从而倒是成为配重,螺纹无晃动地松脱。在该情况下,不能模拟偏置荷重。另一方面,当公扣较长时,由于公扣本身较长而有挠曲的倾向,因此即使在施加重锤3的荷重的状态下松开螺纹,也能够模拟晃动、偏置荷重的条件。
在更短的短公扣中,为了在松开公扣1时产生晃动,能够通过从上方悬吊重锤3并松开从而实现。将一边以完全不施加重锤3的方式悬吊一边进行试验作为荷重零条件(理想的重锤荷重零条件),将稍微悬吊重锤3作为最大荷重条件,当在这些范围内松开时,能够模拟晃动。实际上,当根据用手触摸的温度进行确认时,与想要将包含重锤3的公扣荷重全部施加于内螺纹2a的状态相比,悬吊包含重锤3的公扣整体并Break-Out时变热。根据该事实,由于晃动而滑动性变化,对有助于润滑的表面的膜、复合物等带来不良影响是一定的。
在此,如图1所示,用功率钳4对公扣1赋予转矩的位置是利用重锤3向公扣1的荷重位置的下方的位置。另外,油井管螺纹接头的紧固松脱试验中的接头的紧固松脱用纵型的功率钳4进行。功率钳4的驱动例如经常通过与在实际的井中使用的控制相同的计算机控制来执行。手动紧固的方法也包含于本公开。
(其它)
在本实施方式中,也能够取以下结构。
(1)本实施方式是油井管螺纹接头的紧固松脱评价方法,是用功率钳对由具有内螺纹的母扣和具有外螺纹的公扣构成的油井管螺纹接头进行紧固松脱的紧固松脱评价方法,对在将轴朝向上下设置的母扣的上部安装公扣的下部而成的油井管螺纹接头,进行紧固松脱的试验时,使用由长度比作为评价对象的公扣短的公扣构成的试验用的公扣作为在试验中使用的公扣,在所述试验用的公扣的上部安装重锤,将所述重锤的质量设为从所述作为评价对象的公扣的质量减去所述试验用的公扣的质量而得到的质量以上,将初始设置位置设为所述试验用的公扣的螺纹牙有5个或所述试验用的公扣的全部螺纹牙数的1/4中的较大的一方螺纹牙个数以上从所述母扣的上端面露出的状态,所述初始设置位置是用功率钳紧固所述试验用的公扣的紧固前的紧固开始位置。
例如,所述重锤的质量设为作为评价对象的公扣的长度8m以上的质量。
另外,例如,将上述试验用的公扣的长度设为600mm以上5m以下的范围。
根据该结构,能够提供即使不用实长的螺纹接头进行试验也能够高精度地评价油井管螺纹接头的耐烧粘性的紧固松脱评价方法。
即,即使将比作为评价对象的公扣短的公扣作为试验用的公扣,也通过在公扣上部负荷与作为评价对象的公扣相当的荷重,并且有意地与以往相比较松地设定紧固之前的初始设置位置,从而在本实施方式中,螺纹一边振摆回转一边进行紧固,在与实际的井条件接近的条件下进行紧固。
结果,本发明的一个方案以以往的实验室级别的设备为基础施加改进,将用于评价·推定实际的井中的烧粘有无、润滑特性的评价方法作为对象。本发明的一个方案涉及用于判断螺纹接头的设计、表面处理及润滑是否适合实际的井中的使用条件的评价方法,能够判断在基于本发明的一个方案的试验中成为合格的条件下,在实际的井中也没有烧粘的事故,具有充分的润滑,并能够应用。
(2)在本实施方式中,减轻从所述重锤及所述试验用的公扣中的至少所述重锤向所述母扣的内螺纹施加的负荷荷重来执行所述松脱。
例如,将从所述重锤及所述试验用的公扣向所述母扣的内螺纹施加的负荷荷重设为卸除状态(例如调整(控制)为零),同时进行松脱。
根据该结构,通过在使用功率钳松脱时,有意地减轻荷重,设为尽量基本上不赋予荷重的形式而设为公扣容易振摆回转的状态,从而能够模拟更实际的井中的条件。
结果,根据该结构,能够更精度良好地评价油井管螺纹接头的耐烧粘性。
在该情况下,例如,即使将试验用的公扣的长度缩短为例如600mm以上2m以下的范围,也能够高精度地评价。
另外,在松脱时,在不减轻施加到所述母扣的内螺纹的负荷荷重的情况下,优选获得试验用的公扣的长度,设为3m以上5m以下。
(3)在本实施方式中,具备悬吊装置,其能够悬吊所述重锤及所述试验用的所述公扣中的至少所述重锤,通过利用所述悬吊装置的悬吊,调整(控制)从所述重锤及所述试验用的公扣向所述母扣的内螺纹施加的负荷荷重。
根据该结构,例如,能够调整从重锤经由公扣向内螺纹施加的荷重负荷状态。
需要说明的是,悬吊公扣本身成为公扣的不稳定化的一点帮助。
(4)在本实施方式中,所述重锤载置在所述试验用的公扣的上端上,并具备:***棒,其从所述重锤的下表面向下方延伸并游隙***在所述试验用的公扣内;和贯穿棒,其从所述***棒向横向突出,并经由形成于试验用的公扣的通孔向外部突出,所述通孔的直径大于所述贯穿棒的直径。
根据该结构,通过在公扣上部可摆动地安装重锤,并且悬吊重锤,从而也能够悬吊公扣。即,能够构成为也能够减轻公扣向内螺纹施加的荷重。
(5)另外,本实施方式是油井管螺纹接头的制造方法,所述油井管螺纹接头包括具有内螺纹的母扣和具有外螺纹的公扣,其中,对于采用的候选的作为评价对象的公扣,执行利用上述记载的紧固松脱评价方法的紧固松脱试验,根据基于该试验的评价确定油井管螺纹接头的构造。
此时,例如,所述评价至少为油井管螺纹形状设计及在油井管螺纹接头中使用的润滑条件(采用的润滑物性、润滑物质、表面处理、润滑剂等条件)中的至少一者。
根据该结构,即使在试验中使用短公扣,也能够得到与使用作为评价对象的公扣的试验同等的评价。结果,能够更精度良好地制造油井管螺纹接头。
实施例
接着,说明本实施方式的实施例。
(紧固松脱试验的判定基准、基于M/B次数的合格判定基准)
M/B次数是Make&Break次数,在此用紧固的次数表示。
先说明本实施例中的紧固松脱试验的判定基准和基于M/B次数的合格判定基准。
在本例的油井管螺纹的实验室润滑试验中,判定基准有两个。是伴随着表面状态的判定的基于M/B次数的合格与否判定、和以利用实长的公扣的试验为基准的判定。
前者按照API-5C5基准,根据Make&Break次数,在套管应用中,达成3次以上为合格判定。在管道应用中,是达成10次以上,同时不烧粘及在接箍、公扣表面的金属部分没有瑕疵。需要说明的是,套管应用、管道应用根据石油制造商挖掘的井设计,并不能够一律用外径尺寸严格区别。因此,在本公开中,将7″以下视为管道尺寸,将超过7″的视为套管,以下进行讨论。
不烧粘、没有瑕疵是指所谓的不磨损(Galling)。固体润滑覆膜自身会剥蚀,剥蚀的部分在紧固松脱时再附着·再构成而能够达成润滑。因此,固体润滑覆膜一部分剥离、剥蚀是不可避免的,固体润滑膜的剥离等不进入合格与否判定。接箍(母扣)或公扣的金属表面通过目视检查带有瑕疵的状况、起毛这样的状况及表面的金属压扁而变形的状况即使能够Make/break也判定为不合格。而且,在目视检查后,用空手或手套触诊,在可知形成了切伤的程度的瑕疵的情况下也判定为不合格。另外,由于在密封部分形成磨光(burnish,反光)状的部分是润滑良好的信号,所以需要注意不判定为不合格。其判定为合格。
后者是根据使用实长公扣的紧固松脱试验结果与使用短公扣的实验室中的试验的评价的背离情况进行判断。背离越小,表示使用短公扣的实验室中的试验的评价的精度越高。
(实施例1)
实施例1是示出基于本公开,将重锤的质量经由公扣负荷到内螺纹的状态下的紧固松脱试验能够模拟实长的公扣中的Make&Break的例子。在此,重锤的安装均采用图7所示的“安装例2”的方式。在其他实施例中也同样。
在表1中示出实施例1中的各样品(C-1~C-4)的试验条件及其评价结果。
在此,在表1中,记载了M/B次数作为判断基准,没有仅通过磨损判定特别视为NG的样品。即,没有即使与M/B次数联动地达成Make/break也通过磨损判定而判定为NG的样品。因此,在下述各实施例中,仅用M/B次数判定。
在此,表1中的“(合计荷重)”相当于负荷到接箍的内螺纹部的荷重。在其他表中也同样如此。
[表1]
在实施例1中,在表1所示的C-1~C-4中,使用JFELIONTM(注册商标)中的9-5/8″43.5#尺寸的L80碳素钢类材料评价耐烧粘性。在此,各条件的螺纹设计设为相同的构造,即相同的螺纹构造。
实施例1中的具体的螺纹设计概要如下。
(1)公扣:在剖面中为复合R凸曲线的回转形状
(2)接箍:在剖面中为4.7度锥形的直线形状
(3)密封点位置:从公扣前端起公扣前端部长比为0.31
(4)螺纹牙:5TPI(TPI∶每一英寸的螺纹牙数),20牙
然后,在实施例1中,是为了评价开发的固体润滑剂而使用紧固松脱试验实施的例子。
在此,作为接箍侧的润滑,在磷酸锰的化学转化处理膜上形成固体润滑覆膜。固体润滑覆膜是使由多官能环氧树脂构成的粘合剂树脂、由以聚乙烯为主体的固体润滑剂构成的成分展开到溶剂中,在涂布后用200-300℃的烧成温度形成的膜。需要说明的是,在外螺纹公扣侧,在喷丸后涂布F类树脂膜。
<C-4>
C-4使用实长公扣。且是在不使用重锤,将初始设置位置(紧固开始位置)设为完全以手动紧固方式紧固的状态(以下,记载为以往位置)的以往条件下执行紧固松脱试验的情况。该C-4的M/B次数为3次,是评价合格的事例(在第4次发生烧粘)。将其作为实施例1中的判断基准。在此,实长公扣的质量约为1.0吨(公吨)。需要说明的是,短公扣的长度为1m,重量大约为110kg。
<C-1~C-3>
C-1~C-3是基于本公开将初始设置位置(紧固开始位置)设为较松地以手动紧固方式紧固的状态(以下,记载为较松位置),在用重锤向试验用的公扣负荷荷重的状态下利用功率钳4进行紧固及松脱的情况下的例子。
需要说明的是,在各表中,将初始设置位置(紧固开始位置)记载为“紧固前公扣设置位置”。
C-1~C-3中的任一个均成为与C-4相同的合格判定。
但是,C-1是试验用的公扣的长度短至2000mm,重锤的质量也轻至约0.5吨的情况。在该C-1的情况下,在松脱时,重锤成为配重,试验用的短公扣不振摆回转地逐渐笔直上升,因此与实际的状态相比,成为较不严格的评价。因此,是到超过想象的次数为止M/B次数达成了7次的例子。另外,C-1成为将试验用的公扣的质量和重锤的质量合计而成的质量比实长公扣的质量轻的情况下的例子。这样,C-1的评价与C-4的评价的背离较大。
与此相对,C-2、C-3分别是试验用的公扣1的长度为3000mm、5000mm的事例,是在Make-up、Break-Out时均施加约1吨的重量的重锤3的事例。
在该C-2、C-3中,成为与实长的情况下的C-4相同次数的M/B次数。
在该C-2、C-3中,是试验用的公扣的长度为3000mm以上的情况下的例子。另外,C-2、C-3成为使重锤3的质量与实长公扣的质量相当的情况下的例子。
从C-1~C-3的例子可知,通过在用重锤负荷了与实长公扣的质量相当的荷重的状态下执行紧固松脱,且将初始设置位置设为较松位置,从而能够得到与使用实长公扣的试验中的评价同等的评价。
与此相对,可知,在将重锤的质量设为小于与实长公扣的质量相当的质量的情况下,成为与使用实长公扣的试验中的评价相比较不严格的评价。
(实施例2)
实施例2是试验了水平型的试验与纵型的试验的比较及由重锤的有无导致的Make/Break举动等的例子。需要说明的是,在实施例2中,将公扣的长度设为实长的情况和1000mm以下的情况。
在表2中示出实施例2中的各样品(A-1~A-6)的试验条件及其评价结果。
在此,在表2中,记载了M/B次数作为判断基准,没有仅通过磨损判定特别视为NG的样品。即,没有即使与M/B次数联动地达成Make/break也通过磨损判定而判定为NG的样品。
[表2]
在表2中示出的A-1~A-6是为了评价新设计的螺纹接头的构造而使用13-3/8″72.0#尺寸的Q125的碳素钢类材料评价耐烧粘性得到的事例。各样品的螺纹设计设为相同的构造,即相同的螺纹构造。
实施例2中的具体的螺纹设计概要如下。
(1)公扣:在剖面中为2″R凸曲线的回转形状
(2)接箍:在剖面中为3度锥形的直线形状
(3)密封点位置:从公扣前端起公扣前端部长比为0.25
(4)螺纹牙:4TPI,18牙
<A-4>
A-4使用实长公扣。且是在不使用重锤,将初始设置位置(紧固开始位置)设为以往位置的以往条件下执行紧固松脱试验的情况。
即,A-4是准备实长的公扣并对本新的螺纹设计的耐烧粘性进行试验得到的例子。其成为判断基准和实际的井的条件。在A-4中,在第三次松脱后发生烧粘。需要说明的是,初始的紧固设置位置是在实际的井中经常有的、作为现实的紧固位置被认为合理位置的公扣螺纹牙10牙露出的位置。关于实长公扣,由于不论如何改进,有时也构造上稍微斜向地***,所以本次的例子在手动紧固极限中为10牙。
即,A-4是在M/B次数为3次时发生烧粘,评价不合格的事例。将其作为实施例2中的判断基准。
<A-1~A-3>
A-1~A-3所示的例子是使用短公扣作为试验用的公扣,且将紧固前的初始设置位置设为完全以手动紧固方式紧固的以往位置并进行试验的事例。在该例子中,用水平式的钳很好地进行接箍/公扣的轴调整。另外,由于与水平式及纵型钳一起使用短公扣,操作较容易,因此能够紧固到看起来完全手动紧固到公扣牙露出2~3牙左右的程度的地方。然后,从该位置执行利用功率钳4的紧固。
A-1是水平型的试验,是在紧固时、松脱时均在不向螺纹牙施加荷重的状况下进行试验,并能够进行6次Make&Break的例子。需要说明的是,在A-1中,在6次Make&Break时有意地完成试验。
在ISO13679标准中,由于套管材是只要能够进行3次M/B就合格的级别,所以可知是远超过其的级别。即,与A-4的评价的背离较大。
A-2是模拟了以往的纵型的试验的例子。相对于在A-1中短公扣的自重不负荷到接箍螺纹的状况,在A-2中,将公扣竖立并进行试验,与之对应地,是短公扣的自重施加到接箍的螺纹牙的状况。如果是该尺寸,即使是短公扣也有约110KG的自重,意味着其赋予到接箍螺纹牙的状况。
在A-2的情况下,试验的评价的M/B次数减少到5次(在第6次烧粘),但成为合格的评价。然后,与A-4的评价的背离较大。
A-3是模拟非专利文献2,在公扣的上部设置510KG重的重锤并进行紧固松脱试验的情况下的例子。在A-3的情况下,试验的评价的M/B次数减少到4次(在第5次烧粘),但成为合格的评价,判断为是具有满足API 5C5:2017的要求水准的耐烧粘性的设计。
如以上,在A-1~A-3的条件下的试验中,作为实际的井的模拟,推定为荷重过轻,因此能够判断为合格。即,可知,在A-1~A-3的条件下的试验中,试验条件为耐烧粘性的评价比用实长公扣的试验不严格的条件,所以即使能够进行新螺纹设计的妥当性的筛查,也不成为在用实长的紧固松脱中不会发生烧粘的保证试验。
<A-5>
A-5采用600mm的短公扣作为试验用的公扣。然后,是基于本公开,将初始设置位置(紧固开始位置)设为较松位置并在露出7牙的条件下,用重锤施加了与作为一根实长公扣的量的1吨相当(相当于9-10m)的荷重的条件下进行紧固松脱试验得到的结果。但是,在松脱时,用起重机悬吊公扣和重锤,将在松脱时来自重锤3及公扣的向内螺纹的负荷荷重控制到零附近。
确认了:在A-5的条件下的试验中,M/B次数为2次(在第3次烧粘),评价不合格,成为与A-4的实际的井条件同等的评价。
即,可知,通过A-5的条件下的试验进行的评价可以是与用实长的严苛的紧固松脱试验的评价同等的评价。
<A-6>
A-6的条件是与A-5相同的条件,是将初始设置位置(紧固开始位置)设为以往位置,在1牙露出的状态下开始紧固的情况下的例子。
如A-6,在将初始设置位置(紧固开始位置)设为以往位置的情况下,M/B次数为3次(在第4次烧粘),评价成为合格。即,可知:在将初始设置位置为通过手动紧固方式完全紧固的状态设为紧固前并试验的情况下,被良好地评价,不能模拟实际的井状况。
如以上,可知,通过在用重锤负荷了与实长公扣的质量相当的荷重的状态下执行紧固松脱,且将初始设置位置设为较松位置,从而能够得到与使用实长公扣的试验中的评价同等的评价。
在此,可知,即使如A-5将试验用的公扣的长度设为600mm这样较短的长度,通过在拧入时负荷重锤的荷重,在松脱时减轻向内螺纹的荷重负荷,从而也可以是与用实长的严苛的紧固松脱试验的评价同等的评价。
(实施例3)
实施例3是示出基于本公开,将重锤的荷重经由公扣负荷到内螺纹的状态下的紧固松脱试验能够模拟实长的公扣中的Make&Break的例子。
在表3中示出实施例3中的各样品(B-1~B-6)的试验条件及其评价结果。
在此,在表3中,记载了M/B次数作为判断基准,没有仅通过磨损判定特别视为NG的样品。即,没有即使与M/B次数联动地达成Make/break也通过磨损判定而判定为NG的样品。
[表3]
在实施例3中,对于在表3中示出的各样品(B-1~B-6),使用JFELIONTM(注册商标)中的9-5/8″53.5#尺寸的L80-13Cr的铬钢类材料评价耐烧粘性。各样品的螺纹设计设为相同的构造,即相同的螺纹构造。
实施例3中的具体的螺纹设计概要如下。
(1)公扣:在剖面中为复合R凸曲线的回转形状
(2)接箍:在剖面中为4.7度锥形的直线形状
(3)密封点位置:从公扣前端起公扣前端部长比为0.31
(4)螺纹牙:5TPI,20牙
然后,在实施例3中,使用紧固松脱试验实施开发的固体润滑剂的评价。
作为接箍侧的润滑,在Cu-Sn合金镀层上形成固体润滑覆膜。固体润滑覆膜是将使特氟龙(注册商标)展开于聚酰胺酰亚胺和聚酰亚胺的混合类的粘合剂树脂中而成的物质作为主构成要素,并在200-300℃的烧成温度下形成的膜。需要说明的是,在公扣的外螺纹侧,在喷丸后,涂布水性丙烯酸并用远红外光干燥而形成膜。
<B-4>
B-4使用实长公扣,且是在不使用重锤,将初始设置位置(紧固开始位置)设为以往位置的以往条件下执行紧固松脱试验的情况。该B-4的M/B次数为2次,是评价不合格的事例(在第3次发生烧粘)。将其作为实施例3中的判断基准。
<B-1>
在B-1中,用重锤负荷荷重,是将紧固前的初始设置位置设为完全手动紧固的以往位置的情况。
在该B-1中的条件的试验中,M/B次数为5次(在第6次发生烧粘),判定为评价合格,相对于B-4的评价的背离较大。
<B-2>
B-2是除了将紧固前的初始设置位置设为较松位置以外,设为与B-1的条件相同的条件的例子。
在B-2中,通过将紧固前的初始设置位置设为较松位置,从而成为M/B次数为3次(在第4次发生烧粘),与实长的B-4的评价相比稍微不严格的评价。但是,成为与B-1相比接近实长的B-4的评价的评价。
<B-3>
B-3相对于B-2,变更为将试验用的公扣设为2000mm并在松脱时减轻荷重负荷的条件。
在B-3中,成为足够重量的重锤3的赋予和在紧固松脱时施加晃动的严苛试验,紧固松脱试验在第3次发生烧粘而不合格。即,可知,成为与B-4中的M/B次数为2次同等的评价,能够得到与使用实长公扣的试验中的评价同等的评价。
需要说明的是,虽然在B-2中评价成为合格,但与将初始设置位置设为以往位置的B-1相比,B-2的评价成为与B-4的评价近似的评价。然后,可知,通过用重锤3负荷荷重并且将初始设置位置设为较松位置,从而评价精度提高。
<B-6、B-5>
B-6是除了使用对在B-4的评价中判定为不合格的固体润滑剂进一步施加改良而成的固体润滑剂以外,在与B-4相同的条件下进行紧固松脱试验的例子。在基于该B-6的条件的评价中,M/B次数为5次以上,判定为评价合格。另外,作为B-5,除了使用在B-6中使用的固体润滑剂以外,设为B-3的条件进行试验后,M/B次数为5次,判定为评价合格。
如以上,可知,即使使用比实长短的公扣作为试验用的公扣,通过基于本公开进行试验,从而也能够比以往更高精度地评价耐烧粘性。
需要说明的是,在上述实施例中,例示用大径侧的例子构成的情况,但推定为不限外径、壁厚尺寸、钢种等条件,本公开能够得到相同的效果。
在此,本申请主张优先权的向美国的临时申请63/161122(2021年03月15日申请)的全部内容通过参照形成本公开的一部分。在这里,参照有限数量的实施方式进行说明,但保护范围不限定于此,基于上述公开的各实施方式的改变对本领域技术人员来说是显而易见的。
附图标记说明
1 试验用的公扣
1a 外螺纹
1c 内径面
1d 通孔
2 母扣(接箍)
2a 内螺纹
3 重锤
4 功率钳
10 ***棒
10a 贯通孔
12 贯穿棒
20 悬吊装置(起重机)
21 链条(吊挂索)
23 吊索(吊挂索)
Claims (10)
1.油井管螺纹接头的紧固松脱评价方法,其是用功率钳对油井管螺纹接头进行紧固松脱的紧固松脱评价方法,所述油井管螺纹接头包括具有内螺纹的母扣和具有外螺纹的公扣,所述紧固松脱评价方法中,
对在将轴朝向上下设置的母扣的上部安装公扣的下部而成的油井管螺纹接头进行紧固松脱的试验时,
使用由长度比作为评价对象的公扣短的公扣形成的试验用的公扣作为在试验中使用的公扣,
在所述试验用的公扣的上部安装重锤,将所述重锤的质量设为从所述作为评价对象的公扣的质量减去所述试验用的公扣的质量而得到的质量以上,
对于作为用功率钳紧固所述试验用的公扣的紧固前的紧固开始位置的初始设置位置而言,将所述初始设置位置设为如下状态:所述试验用的公扣的螺纹牙有5个或所述试验用的公扣的全部螺纹牙数的1/4中的较大的一方螺纹牙个数以上的螺纹牙从所述母扣的上端面露出。
2.根据权利要求1所述的油井管螺纹接头的紧固松脱评价方法,其中,
所述重锤的质量设为所述作为评价对象的公扣的长度8m以上的质量。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的油井管螺纹接头的紧固松脱评价方法,其中,
将所述试验用的公扣的长度设为600mm以上且5m以下的范围。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的油井管螺纹接头的紧固松脱评价方法,其中,
减轻从所述重锤及所述试验用的公扣中的至少所述重锤向所述母扣的内螺纹施加的负荷荷重来执行所述松脱。
5.根据权利要求4所述的油井管螺纹接头的紧固松脱评价方法,其中,
具备悬吊装置,其能够悬吊所述重锤及所述试验用的所述公扣中的至少所述重锤,
通过利用所述悬吊装置的悬吊,调整从所述重锤及所述试验用的公扣向所述母扣的内螺纹施加的负荷荷重。
6.根据权利要求4或5所述的油井管螺纹接头的紧固松脱评价方法,其中,
在所述松脱之时,将从所述重锤及所述试验用的公扣向所述母扣的内螺纹施加的负荷荷重卸除。
7.根据权利要求4~6中任一项所述的油井管螺纹接头的紧固松脱评价方法,其中,
所述重锤载置在所述试验用的公扣的上端上,
并具备:***棒,其从所述重锤的下表面向下方延伸并游隙***在所述试验用的公扣内;和贯穿棒,其从所述***棒向横向突出,并经由形成于试验用的公扣的通孔向外部突出,
所述通孔的直径大于所述贯穿棒的直径。
8.根据权利要求4~7中任一项所述的油井管螺纹接头的紧固松脱评价方法,其中,
将所述试验用的公扣的长度设为600mm以上且2m以下的范围。
9.油井管螺纹接头的制造方法,所述油井管螺纹接头包括具有内螺纹的母扣和具有外螺纹的公扣,所述油井管螺纹接头的制造方法中,
执行利用权利要求1~8中任一项所述的油井管螺纹接头的紧固松脱评价方法进行的紧固松脱试验,根据基于该试验的评价确定油井管螺纹接头的构造。
10.根据权利要求9所述的油井管螺纹接头的制造方法,其中,
所述评价是油井管螺纹形状设计及在油井管螺纹接头中使用的润滑条件中的至少一者。
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