Φ508mm套管螺紋質量問題探討

曹 峰許炎林杜愛龍衛 棟呂 能

1.中國石油集團石油管工程技術研究院 （陜西 西安 710065）

2.大慶鉆探工程公司 第六鉆井公司定向井分公司 （吉林 松原 138003）

3.中原石油勘探局 井下特種作業處工藝技術研發中心 （河南 濮陽 457164）

Φ508mm套管螺紋質量問題探討

曹 峰1許炎林2杜愛龍3衛 棟1呂 能1

1.中國石油集團石油管工程技術研究院 （陜西 西安 710065）

2.大慶鉆探工程公司 第六鉆井公司定向井分公司 （吉林 松原 138003）

3.中原石油勘探局 井下特種作業處工藝技術研發中心 （河南 濮陽 457164）

Φ508mm套管螺紋加工質量難度大，歸結起來主要有3方面的原因，即管徑（圓度）、制管工藝與螺紋參數檢驗。研究了管徑、制管工藝、螺紋檢驗對螺紋加工質量的影響機理，系統分析了Φ508mm套管螺紋加工質量難以控制的原因。結合目前Φ508mm套管的制管工藝與螺紋加工工藝特點，最后優選出一套Φ508mm制管與螺紋加工、檢驗工藝。

套管 質量 生產工藝 檢驗

長期以來Φ508mm套管質量問題困擾著鋼管生產企業與油田用戶，尤其是螺紋的加工與檢驗，質量難以保證。事實上Φ508mm套管的螺紋質量不僅是螺紋加工工藝的問題，鋼管質量如管徑（圓度）直線度及螺紋的檢驗方法有關。筆者分析了管徑、制管工藝、螺紋檢驗對螺紋質量的影響機理，給出了Φ508mm套管制管、螺紋加工與檢驗的優選工藝。

1 影響螺紋加工質量的因素

1.1 管徑對加工質量的影響

API Spec 5B-2008《套管、油管和管線管螺紋的加工、測量和檢驗規范》[1]對套管螺紋參數的控制是按絕對尺寸設計的，所有規格（Φ114mm～Φ508mm）套管螺紋的緊密距公差數值相同，這種緊密距公差設置決定了所有規格套管用鋼管的直線度和橢圓度應該具有相同絕對數值。但是直線度和橢圓度的相對數值（百分數）決定大口徑光管的直線度和橢圓度質量難以控制，因此管徑的變化直接影響著鋼管直線度和橢圓度的相對數值的控制水平，也即對于相同直線度和橢圓度絕對數值，Φ508mm鋼管比Φ114mm鋼管的控制難度大的多。所以要達到相同螺紋質量，Φ508mm鋼管的加工難度較Φ114mm大。

1.2 制管工藝對加工質量的影響

目前，國內大部分企業無法采用連軋機組生產Φ508mm光管。一般采用的工藝是首先經連軋機組生產Φ300mm左右的母管，然后再將Φ300mm左右的母管經擴徑到Φ508mm光管。經過擴徑的光管其直線度和管端圓度質量就會降低。導致Φ508mm光管的螺紋加工難度增大，質量難以控制。

1.3 檢測方法對加工質量的影響

目前Φ508mm套管螺紋仍然使用常規檢測方法，即緊密距使用量規檢驗。大口徑套管緊密距使用量規檢驗存在以下弊端。測量時對量規、被測螺紋磨損嚴重，不適合批量檢驗；量規重量大，檢測不方便；量規尺寸大，引入的誤差也大，測量精度低。

由上述分析可知，要提高Φ508mm套管螺紋的加工質量，必須從兩方面著手研究，首先是提高光管的直線度和管端圓度質量。其次是改進螺紋參數（緊密距）的測量方法，使測量結果真實反映螺紋質量。

2 國內Φ508mm鋼管企業生產工藝分析

按照制管工藝劃分，可分為斜軋熱擴徑、推制熱擴徑、推制熱擴徑+冷拔減徑工藝。各種制管工藝的特點見表1。

綜合分析，由于A公司采用斜軋熱擴徑工藝，其管徑與直線度控制較好，更有利于螺紋加工；B公司采用推制熱擴徑工藝，光管直線度不易控制，螺紋質量難以控制；C公司在B公司的生產工藝上增加了一道冷拔減徑工序，光管直線度相對較好，有利于螺紋加工。

確保鋼管的直線度與圓度滿足生產要求后，螺紋的加工工藝對螺紋的質量有重大影響。表2為3種不同螺紋加工工藝的對比。

對表2中3種螺紋加工工藝綜合分析可知，F公司的螺紋加工工藝較好，加工精度高，E公司其次，D公司加工精度較低。

表1 鋼管生產企業

表2 螺紋加工企業

3 Φ508mm套管生產工藝、檢驗方法討論

由上述分析可知，Φ508mm套管的制管工藝應選擇斜軋熱擴徑，因為相對于推制熱擴徑、推制熱擴徑+冷拔減徑，斜軋熱擴徑工藝生產效率高，鋼管直線度與圓度好。Φ508mm套管的螺紋加工工藝應選擇鋼管夾持部位到管端進行冷擴徑定徑，螺紋加工時，鋼管靜止，刀具旋轉并做直線進給。因為該工藝可有效降低因為夾持中心與管端軸線部重合導致的螺紋偏心、黑皮扣等缺陷，螺紋成品率高。

關于Φ508mm套管螺紋的檢驗，常規參數錐度、螺距、齒高正常檢驗，不檢驗測量緊密距。因為Φ508mm套管尺寸大且分量重，若在公端螺紋，則因受重力影響，套管呈橢圓形，無法精確測量。若螺紋上稍有異物，則量規難以旋合，測量誤差大。另外，若在生產中批量測量，則對量規磨損嚴重，無法滿足正常生產要求。所以應取消緊密距的檢測，取而代之的為中徑。螺紋配合的精度等級是通過不同的中徑來實現的，因此控制螺紋中徑是控制螺紋加工質量的關鍵。

4 結論及建議

（1）影響Φ508mm套管螺紋加工質量的主要因素有管徑（圓度）、制管工藝以及檢驗方法。

（2）采用斜軋熱擴徑制管工藝可有效提高鋼管圓度與直線度；采用鋼管夾持部位到管端進行冷擴徑定徑，鋼管靜止、刀具旋轉并做直線進給的螺紋加工工藝可有效防止螺紋偏心、黑皮扣等缺陷，提高一次成品率。

（3）在檢驗Φ508mm螺紋參數時，取消緊密距檢驗，增加中徑檢驗。

[1]API Specification 5B Specification for Threading,Gauging and Thread Inspection of Casing,Tubing,and Line Pipe Threads，Fifteenth Edition,April 2008.

It is difficult to process the screws of Φ508 mm casing tubes with high quality,which are caused by three aspects:tube diameter,manufacturing tube technology and screw parameter inspection.Then the paper studies the influential mechanism of tube diameter,manufacturing tube technology and screw inspection on the quality of screw processing,and systematically analyzes the reasons why it is difficult to control the screws processing quality of Φ508 mm casing tubes.Finally,one set of technologies about tube manufacturing,screw processing and inspection of Φ508 mm casing tubes are optimized according to the characteristics of present manufacturing tube techniques and screw processing technology.

casing tubes;quality;production technology/processing technology;inspection

曹峰（1984-），男，工程師，陜西榆林人，主要從事油井管研發及質量控制工作。

張簫鈴

2012-02-14