直連型套管螺紋接頭質(zhì)量控制

直連型套管螺紋接頭質(zhì)量控制

與環(huán)套筒相比，直徑自理套筒的螺紋連接難度較大。常見的問(wèn)題是連接的幾何角度。某油田對(duì)214根直連型套管在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行檢驗(yàn),發(fā)現(xiàn)套管接頭偏心嚴(yán)重,個(gè)別套管的內(nèi)螺紋接頭外臺(tái)肩壁厚相差近1倍。為分析套管接頭偏心的原因,本文對(duì)該批套管的測(cè)量結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,并提出了直連型套管的訂貨補(bǔ)充技術(shù)要求。1螺栓外螺紋接頭外臺(tái)肩壁厚該批套管內(nèi)外螺紋接頭測(cè)量及分析結(jié)果如圖1~6。從測(cè)量和分析結(jié)果知:1)每根套管內(nèi)螺紋接頭不同圓周部位外臺(tái)肩壁厚不同,0°位置壁厚最小。偏心最嚴(yán)重的1根套管內(nèi)螺紋接頭外臺(tái)肩最小壁厚6.10mm,最大壁厚11.80mm,后者是前者的1.93倍。所有套管內(nèi)螺紋接頭外臺(tái)肩壁厚平均值為9.15mm。2)套管內(nèi)螺紋接頭0~180°與90~270°鏜孔直徑正態(tài)分布曲線偏離,平均值差0.63mm(249.30~248.67mm);大多數(shù)套管內(nèi)螺紋接頭0~180°與90~270°鏜孔直徑之差為正,說(shuō)明套管鏜孔為橢圓,橢圓長(zhǎng)軸在0~180°方向。3)套管內(nèi)螺紋接頭0~180°與90~270°外徑之差基本符合正態(tài)分布,其平均值與理論值僅差0.01mm。4)每根套管外螺紋接頭不同圓周部位內(nèi)臺(tái)肩壁厚不同,0°位置壁厚最小。不同圓周部位正態(tài)分布曲線偏離,其平均值分別是0°為5.95mm,90°為6.24mm,180°為6.47mm,270°為6.44mm。偏心最嚴(yán)重的一根套管外螺紋接頭內(nèi)臺(tái)肩最小壁厚5.56mm,最大壁厚6.80mm,后者是前者的1.22倍。所有套管外螺紋接頭內(nèi)臺(tái)肩壁厚平均值為6.28mm。2組件偏差的原因套管接頭偏心與套管不圓和管端彎曲等有關(guān)。2.1壁圓度正態(tài)分布測(cè)量和分析結(jié)果表明,內(nèi)螺紋接頭0~180°與90~270°外徑之差符合正態(tài)分布,即套管管體外壁圓度沒有問(wèn)題。因此,可以排除套管管體不圓導(dǎo)致接頭偏心的可能性。2.2接頭銑孔直徑的確定如果管端彎曲,管端與管體不同軸,最終導(dǎo)致加工的內(nèi)外螺紋接頭與管體不同軸,接頭臺(tái)肩壁厚不同。在不考慮卡盤夾持變形的情況下,接頭鏜孔應(yīng)當(dāng)為圓。實(shí)際在3爪卡盤夾持管端加工螺紋接頭時(shí)有1爪在管端偏離軸線最遠(yuǎn)的外壁位置夾持力太大,導(dǎo)致該位置彈性變形凹下?？ūP松開后套管接頭彈性恢復(fù),故鏜孔由圓變?yōu)闄E圓。該批套管大多數(shù)內(nèi)螺紋接頭鏜孔為橢圓,橢圓長(zhǎng)軸在0~180°方向。在0°位置套管接頭臺(tái)肩壁厚最薄,說(shuō)明套管接頭沿著0→180°平面向0°方向彎曲。套管內(nèi)螺紋接頭鏜孔直徑為螺紋參數(shù)之一,依據(jù)不同位置套管內(nèi)螺紋接頭鏜孔直徑測(cè)量結(jié)果(如圖2)判斷,套管內(nèi)螺紋接頭偏心。套管外螺紋接頭內(nèi)臺(tái)肩壁厚為螺紋參數(shù)之一,依據(jù)不同位置套管外螺紋接頭內(nèi)臺(tái)肩壁厚測(cè)量結(jié)果(如圖6)判斷,套管外螺紋接頭也偏心。2.3管道端部的偏移影響著使用的效率套管接頭偏心會(huì)導(dǎo)致內(nèi)外螺紋接頭連接之后不同軸。當(dāng)套管受到軸向載荷時(shí)會(huì)產(chǎn)生附加彎矩,容易發(fā)生失效事故。3交付技術(shù)要求3.1接頭設(shè)備的初步選擇在油田與廠家簽訂的直連型套管技術(shù)協(xié)議中,對(duì)套管接頭偏心沒有任何要求。依據(jù)套管測(cè)量結(jié)果,廠家認(rèn)為這種直連型套管內(nèi)螺紋接頭外臺(tái)肩壁厚tsmin≥6.00mm為合格。為防止此類質(zhì)量問(wèn)題再次發(fā)生,保證訂購(gòu)的套管質(zhì)量,用戶應(yīng)當(dāng)對(duì)廠家給出的標(biāo)準(zhǔn)合理性進(jìn)行分析,并對(duì)直連型套管接頭提出訂貨技術(shù)要求。塔里木油田要求接箍式套管管體同一截面壁厚不均度為式中:tmax為最大壁厚;tmin為最小壁厚;t為公稱壁厚。設(shè)壁厚公差為±x,帶入式(1)得:螺紋段長(zhǎng)度Lb=114.62mm,錐度1:16估算,螺紋段直徑分量為7.16mm,半徑方向分量為3.58mm。下面按照直連型套管接頭(如圖7)臺(tái)肩壁厚(ts)為套管管體扣除螺紋段半徑方向分量之后剩余壁厚之1/2,即ts=0.5(t-3.58),對(duì)其接頭臺(tái)肩壁厚不勻度予以分析。1)接頭臺(tái)肩壁厚(ts)公差取±y,y=0.5x,帶入式(2)得y≤0.03t。2)接頭臺(tái)肩壁厚(ts)公差取±y,y=x,帶入式(2)得y≤0.06t。3.2技術(shù)要求的驗(yàn)證3.2.1內(nèi)螺紋接頭外臺(tái)肩壁厚(1)取內(nèi)螺紋接頭外臺(tái)肩壁厚公差為±0.5x(管體壁厚公差1/2)。該批265.13mm×22.0mm直連型套管內(nèi)螺紋接頭外臺(tái)肩測(cè)量平均壁厚為9.15mm。按照ts=9.15mm,帶入式(3)~(4)得:(2)取內(nèi)螺紋接頭外臺(tái)肩壁厚公差為±x(管體壁厚公差)。該批265.13mm×22.0mm直連型內(nèi)螺紋接頭外臺(tái)肩測(cè)量平均壁厚為9.15mm。按照ts=9.15mm,帶入式(5)~(6)得:該批直連型套管內(nèi)螺紋接頭外臺(tái)肩壁厚測(cè)量值為6.10~11.88mm,遠(yuǎn)超出本節(jié)(1)和(2)計(jì)算的公差范圍。由此可見,廠家規(guī)定該種直連型套管內(nèi)螺紋接頭外臺(tái)肩壁厚tsmin≥6.00mm是不合要求的。3.2.2外螺紋接頭內(nèi)臺(tái)肩壁厚(1)取外螺紋接頭內(nèi)臺(tái)肩壁厚公差為±0.5x(管體壁厚公差之半)。該批直連型套管外螺紋接頭內(nèi)臺(tái)肩測(cè)量平均壁厚為6.28mm。按照ts=6.28mm,帶入式(3)~(4)得:(2)取外螺紋接頭內(nèi)臺(tái)肩壁厚公差為±x(管體壁厚公差)。該批265.13mm×22.0mm直連型套管外螺紋接頭內(nèi)臺(tái)肩測(cè)量平均壁厚為6.28mm。按照ts=6.28mm,帶入式(5)~(6)得:該批直連型套管外螺紋接頭內(nèi)臺(tái)肩壁厚測(cè)量值為5.56~6.94mm,超過(guò)本節(jié)(1)計(jì)算的公差范圍,符合本節(jié)(2)計(jì)算的公差范圍。3.3產(chǎn)品生產(chǎn)能力指數(shù)的分析3.3.1加工合格品的能力過(guò)程能力Cp是用來(lái)度量一個(gè)過(guò)程滿足標(biāo)準(zhǔn)要求的程度,Cp愈大說(shuō)明過(guò)程能力愈充足,過(guò)程加工合格品的能力愈高。產(chǎn)品過(guò)程能力指數(shù)產(chǎn)品過(guò)程能力指數(shù)說(shuō)明如表1。3.3.2計(jì)算過(guò)程能力指數(shù)cp的計(jì)算結(jié)果依據(jù)測(cè)量結(jié)果,套管內(nèi)螺紋接頭外臺(tái)肩壁厚的標(biāo)準(zhǔn)差σ=0.982354。按照第3.2.1節(jié)(1)設(shè)定的公差,tsmax=9.81mm,tsmin=8.49mm,σ=0.982354,代入式(7)得:通過(guò)將3.2.1(1)和(2)設(shè)定的公差計(jì)算的過(guò)程能力指數(shù)Cp的計(jì)算結(jié)果與表3進(jìn)行對(duì)比,可以看出,內(nèi)螺紋接頭外臺(tái)肩壁厚加工過(guò)程能力嚴(yán)重不足,應(yīng)停止生產(chǎn),檢查原因,并且對(duì)產(chǎn)品嚴(yán)加檢驗(yàn)。3.3.3加工過(guò)程能力依據(jù)測(cè)量結(jié)果,外螺紋接頭內(nèi)臺(tái)肩壁厚的標(biāo)準(zhǔn)差σ=0.288812按照3.2.2節(jié)(1)設(shè)定的公差,tsmax=6.77mm,tsmin=5.79mm,σ=0.288812,代入式(7)得:通過(guò)將3.2.2(1)設(shè)定的公差計(jì)算出的過(guò)程能力指數(shù)Cp與表1進(jìn)行對(duì)比,可知外螺紋接頭內(nèi)臺(tái)肩壁厚加工過(guò)程能力嚴(yán)重不足,應(yīng)停止生產(chǎn),檢查原因,并且對(duì)產(chǎn)品嚴(yán)加檢驗(yàn)。通過(guò)將3.2.2(2)設(shè)定的公差計(jì)算出的過(guò)程能力指數(shù)Cp與表1進(jìn)行對(duì)比,可知外螺紋接頭內(nèi)臺(tái)肩壁厚發(fā)生不合格的概率增大,需加強(qiáng)對(duì)設(shè)備等的檢查。4u3000彎曲度測(cè)量1)直連型套管接頭臺(tái)肩偏心原因是管端彎曲所致。2)建議直連型套管內(nèi)、外螺紋接頭臺(tái)肩壁厚最大值tsmax=1.06ts+0.21mm,最小值tsmin=0.94ts-0.21mm(ts為臺(tái)肩公稱寬度)。加強(qiáng)產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn),進(jìn)行彎曲度測(cè)量。3)針對(duì)該批套管,建議按照特殊螺紋接頭套管要求進(jìn)行