增刊1 张毅等：特殊螺纹接头油井管的设计和选用 ·11 (b) (a) 10 图1API螺纹.(a)圆螺纹：(b)偏梯形螺纹 Fig.1 API thread:(a)round thread casing:(b)buttress thread casing 是对于油管，在使用过程中需要反复上卸，API螺纹 1T为接箍式连接形式，具有优良的性能，适用范围 的缺陷更为突出 广，研发该接头时主要采用有限元法设计，并根据 API RP5C5的要求严格进行评价实验.其结构如图 2油、套管特殊扣的设计和选用 2所示. 特殊螺纹是在研究了API螺纹的优缺点后开发 3°承载面 出来的新一代螺纹形式，特殊螺纹结构设计独特、加 工工艺精良，具有API螺纹结构所不具备的诸多 优点. 10°导向面 (1)先进的螺纹形式：螺纹不需要承担密封功 能，为优化螺纹设计提供了更加广阔的空间，一般连 接效率高、不黏扣、寿命长. (2)多重密封结构：密封功能由一种或一种以 金属/金属密封 上的独立结构承担，实现了金属/金属密封，大大提 高了接头的密封可靠性和临界抗内压强度. -15台肩○ (3)增加扭矩台肩：一方面保证上扣位置更加 准确，确保连接强度，另一方面台肩可吸收大部分扭 图2WSP-1T的结构示意图 矩，使得螺纹部分承担的扭矩减少，应力分布趋于合 Fig.2 Structure of WSP4T connection 理，不易发生黏扣 国外对特殊螺纹油套管的研究已经取得了很大 WSP-1T螺纹采用改进的偏梯形螺纹形式（油 成功，已经成功开发了100多种特殊螺纹接头（套 管8牙/25.4mm、套管5牙/25.4mm).减小了内、 管118种1公布63种，油管78种/公布59种).特 外螺纹配合时的过盈量（约为API过盈量的1/3）， 殊螺纹的开发方法主要采用有限元模拟技术、应力 提高了接头连接效率和抗应力腐蚀的能力.油管螺 分析技术、全尺寸模拟实验技术.目前在密封技术、 纹的齿顶平行于管子轴线，入扣容易，不易错扣.调 高连接强度设计、防黏扣技术、耐应力腐蚀设计、上 整螺纹牙形，降低应力集中，防止黏扣 扣可靠性提高（包括抗过扭矩能力）、无接箍设计、 WSP-HT的密封采用金属/金属密封+台肩（辅 抗高温蠕变及变形的特殊接头等方面取得了突破性 助)密封，主密封采用内螺纹球面/外螺纹柱面形 进展 式。其优点为：拉伸、弯曲+内压的复合载荷下接触 国内也特别重视特殊螺纹接头油井管的开发， 压力不下降.主密封球面设计在接箍内部，不会在 上海宝钢、天津钢管公司、无锡西姆莱斯等都开发了 运输、装卸、下井作业过程中磕碰损坏.密封面容易 各自的特殊螺纹系列，丰富了特殊螺纹接头的品种 检测，公扣端柱面密封易返修加工. 下面简要介绍西姆莱斯公司的特殊螺纹接头油井管 WSP一1T内螺纹接头表面需要采用磷化或镀铜 的设计思路和原理，为开发和使用特殊螺纹接头提 等其他处理方式，外螺纹可以不进行表面处理，也可 供参考. 以选用表面喷丸、磷化等方式，提高抗黏扣性能 2.1常规特殊扣产品WSP-1T 2.2旋转固井、旋转下套管用的特殊扣WSP-2T WSP-1T是西姆莱斯公司第一代特殊扣产品， WSP-2T是无锡西姆莱斯公司的第二代特殊扣 该扣型主要适用于各类天然气井、热采井等.WSP一 产品，主要适用于深井、超深井、大位移水平井的油增刊 1 张 毅等: 特殊螺纹接头油井管的设计和选用 图 1 API 螺纹． ( a) 圆螺纹; ( b) 偏梯形螺纹 Fig． 1 API thread: ( a) round thread casing; ( b) buttress thread casing 是对于油管，在使用过程中需要反复上卸，API 螺纹 的缺陷更为突出． 2 油、套管特殊扣的设计和选用 特殊螺纹是在研究了 API 螺纹的优缺点后开发 出来的新一代螺纹形式，特殊螺纹结构设计独特、加 工工艺精良，具有 API 螺纹结构所不具备的诸多 优点． ( 1) 先进的螺纹形式: 螺纹不需要承担密封功 能，为优化螺纹设计提供了更加广阔的空间，一般连 接效率高、不黏扣、寿命长． ( 2) 多重密封结构: 密封功能由一种或一种以 上的独立结构承担，实现了金属/金属密封，大大提 高了接头的密封可靠性和临界抗内压强度． ( 3) 增加扭矩台肩: 一方面保证上扣位置更加 准确，确保连接强度，另一方面台肩可吸收大部分扭 矩，使得螺纹部分承担的扭矩减少，应力分布趋于合 理，不易发生黏扣． 国外对特殊螺纹油套管的研究已经取得了很大 成功，已经成功开发了 100 多种特殊螺纹接头( 套 管 118 种/公布 63 种，油管 78 种/公布 59 种) ． 特 殊螺纹的开发方法主要采用有限元模拟技术、应力 分析技术、全尺寸模拟实验技术． 目前在密封技术、 高连接强度设计、防黏扣技术、耐应力腐蚀设计、上 扣可靠性提高( 包括抗过扭矩能力) 、无接箍设计、 抗高温蠕变及变形的特殊接头等方面取得了突破性 进展． 国内也特别重视特殊螺纹接头油井管的开发， 上海宝钢、天津钢管公司、无锡西姆莱斯等都开发了 各自的特殊螺纹系列，丰富了特殊螺纹接头的品种． 下面简要介绍西姆莱斯公司的特殊螺纹接头油井管 的设计思路和原理，为开发和使用特殊螺纹接头提 供参考． 2. 1 常规特殊扣产品 WSP--1T WSP--1T 是西姆莱斯公司第一代特殊扣产品， 该扣型主要适用于各类天然气井、热采井等． WSP-- 1T 为接箍式连接形式，具有优良的性能，适用范围 广，研发该接头时主要采用有限元法设计，并根据 API RP 5C5 的要求严格进行评价实验． 其结构如图 2 所示． 图 2 WSP--1T 的结构示意图 Fig． 2 Structure of WSP-1T connection WSP--1T 螺纹采用改进的偏梯形螺纹形式( 油 管 8 牙/25. 4 mm、套管 5 牙/25. 4 mm) ． 减小了内、 外螺纹配合时的过盈量( 约为 API 过盈量的 1 /3) ， 提高了接头连接效率和抗应力腐蚀的能力． 油管螺 纹的齿顶平行于管子轴线，入扣容易，不易错扣． 调 整螺纹牙形，降低应力集中，防止黏扣． WSP--1T 的密封采用金属/金属密封 + 台肩( 辅 助) 密封，主密封采用内螺纹球面/外螺纹柱面形 式． 其优点为: 拉伸、弯曲 + 内压的复合载荷下接触 压力不下降． 主密封球面设计在接箍内部，不会在 运输、装卸、下井作业过程中磕碰损坏． 密封面容易 检测，公扣端柱面密封易返修加工． WSP--1T 内螺纹接头表面需要采用磷化或镀铜 等其他处理方式，外螺纹可以不进行表面处理，也可 以选用表面喷丸、磷化等方式，提高抗黏扣性能． 2. 2 旋转固井、旋转下套管用的特殊扣 WSP--2T WSP--2T 是无锡西姆莱斯公司的第二代特殊扣 产品，主要适用于深井、超深井、大位移水平井的油 ·11·