抗粘扣性能
根据标准要求,对油、套管的螺纹接头需进行上、卸扣试验。规定每个接头必须上扣和卸扣各6次。上扣至制造厂推荐的最大扭矩,然后卸开,检查油、套管的内、外螺纹粘扣情况。
油、套管螺纹粘扣与螺纹的质址、螺纹表面硬度、上扣速度、表面摩擦系数和接触应力大小(接箍拧接力矩大小)等因素有关。为了提高油、套管螺纹的抗粘扣性能,应提高丝扣的光洁度及丝扣的硬度和均匀性,并且应减小上扣速度和控制拧接扭矩,同时要在接箍的内螺纹表面镀一层较软的金属或非金属膜层,将油、套管的管体和接箍隔开,防止两螺纹间金属表面的枯合,避免丝扣撕破甚至撕裂。在接箍拧接前,螺纹表面需涂螺纹脂以防止接箍拧接后螺纹发生粘扣,并提高螺纹的密封性能。
接箍螺纹表面的镀层方法很多:如镀锌工艺和磷化工艺;对于有些特殊材质、特殊连接的螺纹,往往要求镀铜。
抗挤毁(压溃)性能
随着钻井深度的增加,油、套管在油、气井中所承受的地层压力增大,尤其在深井、超深井或需要隔离塑性流动地层(如在岩盐、盐膏、页岩、软岩地层)等复杂地层的油、气井中更为明显。当承受的外压超过一定限度时,油井管管休会产生凹槽状或椭圆状变形,称为油井管挤毁。
油井管的抗外压挤毁性能以抗挤毁强度来表示,其单位为psi或MPa。API 5CT规范中没有规定油井管的抗挤毁强度,但在API BUL 5C2(套管、油管和钻杆使用性能公报》中列出了各种钢级、各种规格尺寸的套管、油管和钻杆的最低坑挤毁强度要求,以此作为油田管柱设计的依据。这些抗挤毁强度是由API BUL 5C3(套管、油管、钻杆和输送管性能的计算公式公报)中有关公式计算所得,例如套管的抗挤毁强度是根据套管的钢级、径壁比(U/S值),分别用四个公式计算得出,见表9-11。
抗挤毁油、套管的抗挤毁强度用字毋T的多少来表示。如T系列的扰挤毁强度一般比API标准规定值高约20%~30%; TT系列的则比API标准规定值高约40%或者更多。
从油、套管的抗挤毁强度计算公式可知,油、套管的抗挤毁强度除了与D/S值有关之外,还与其最小屈服强度Yp有关。减小油、套管管体的残余应力值,提高油、套管的屈服强度以及在相同的外径条件下,提高油、套管的平均壁厚等都将有利于提高油、套管的抗挤毁强度。另外,减小管体的不圆度也是有效提高油、套管抗挤毁性能的措施之一。