Φ508mm套管螺纹质量问题探讨

曹 峰许炎林杜爱龙卫 栋吕 能

1.中国石油集团石油管工程技术研究院 （陕西 西安 710065）

2.大庆钻探工程公司 第六钻井公司定向井分公司 （吉林 松原 138003）

3.中原石油勘探局 井下特种作业处工艺技术研发中心 （河南 濮阳 457164）

Φ508mm套管螺纹质量问题探讨

曹 峰1许炎林2杜爱龙3卫 栋1吕 能1

1.中国石油集团石油管工程技术研究院 （陕西 西安 710065）

2.大庆钻探工程公司 第六钻井公司定向井分公司 （吉林 松原 138003）

3.中原石油勘探局 井下特种作业处工艺技术研发中心 （河南 濮阳 457164）

Φ508mm套管螺纹加工质量难度大，归结起来主要有3方面的原因，即管径（圆度）、制管工艺与螺纹参数检验。研究了管径、制管工艺、螺纹检验对螺纹加工质量的影响机理，系统分析了Φ508mm套管螺纹加工质量难以控制的原因。结合目前Φ508mm套管的制管工艺与螺纹加工工艺特点，最后优选出一套Φ508mm制管与螺纹加工、检验工艺。

套管 质量 生产工艺 检验

长期以来Φ508mm套管质量问题困扰着钢管生产企业与油田用户，尤其是螺纹的加工与检验，质量难以保证。事实上Φ508mm套管的螺纹质量不仅是螺纹加工工艺的问题，钢管质量如管径（圆度）直线度及螺纹的检验方法有关。笔者分析了管径、制管工艺、螺纹检验对螺纹质量的影响机理，给出了Φ508mm套管制管、螺纹加工与检验的优选工艺。

1 影响螺纹加工质量的因素

1.1 管径对加工质量的影响

API Spec 5B-2008《套管、油管和管线管螺纹的加工、测量和检验规范》[1]对套管螺纹参数的控制是按绝对尺寸设计的，所有规格（Φ114mm～Φ508mm）套管螺纹的紧密距公差数值相同，这种紧密距公差设置决定了所有规格套管用钢管的直线度和椭圆度应该具有相同绝对数值。但是直线度和椭圆度的相对数值（百分数）决定大口径光管的直线度和椭圆度质量难以控制，因此管径的变化直接影响着钢管直线度和椭圆度的相对数值的控制水平，也即对于相同直线度和椭圆度绝对数值，Φ508mm钢管比Φ114mm钢管的控制难度大的多。所以要达到相同螺纹质量，Φ508mm钢管的加工难度较Φ114mm大。

1.2 制管工艺对加工质量的影响

目前，国内大部分企业无法采用连轧机组生产Φ508mm光管。一般采用的工艺是首先经连轧机组生产Φ300mm左右的母管，然后再将Φ300mm左右的母管经扩径到Φ508mm光管。经过扩径的光管其直线度和管端圆度质量就会降低。导致Φ508mm光管的螺纹加工难度增大，质量难以控制。

1.3 检测方法对加工质量的影响

目前Φ508mm套管螺纹仍然使用常规检测方法，即紧密距使用量规检验。大口径套管紧密距使用量规检验存在以下弊端。测量时对量规、被测螺纹磨损严重，不适合批量检验；量规重量大，检测不方便；量规尺寸大，引入的误差也大，测量精度低。

由上述分析可知，要提高Φ508mm套管螺纹的加工质量，必须从两方面着手研究，首先是提高光管的直线度和管端圆度质量。其次是改进螺纹参数（紧密距）的测量方法，使测量结果真实反映螺纹质量。

2 国内Φ508mm钢管企业生产工艺分析

按照制管工艺划分，可分为斜轧热扩径、推制热扩径、推制热扩径+冷拔减径工艺。各种制管工艺的特点见表1。

综合分析，由于A公司采用斜轧热扩径工艺，其管径与直线度控制较好，更有利于螺纹加工；B公司采用推制热扩径工艺，光管直线度不易控制，螺纹质量难以控制；C公司在B公司的生产工艺上增加了一道冷拔减径工序，光管直线度相对较好，有利于螺纹加工。

确保钢管的直线度与圆度满足生产要求后，螺纹的加工工艺对螺纹的质量有重大影响。表2为3种不同螺纹加工工艺的对比。

对表2中3种螺纹加工工艺综合分析可知，F公司的螺纹加工工艺较好，加工精度高，E公司其次，D公司加工精度较低。

表1 钢管生产企业

表2 螺纹加工企业

3 Φ508mm套管生产工艺、检验方法讨论

由上述分析可知，Φ508mm套管的制管工艺应选择斜轧热扩径，因为相对于推制热扩径、推制热扩径+冷拔减径，斜轧热扩径工艺生产效率高，钢管直线度与圆度好。Φ508mm套管的螺纹加工工艺应选择钢管夹持部位到管端进行冷扩径定径，螺纹加工时，钢管静止，刀具旋转并做直线进给。因为该工艺可有效降低因为夹持中心与管端轴线部重合导致的螺纹偏心、黑皮扣等缺陷，螺纹成品率高。

关于Φ508mm套管螺纹的检验，常规参数锥度、螺距、齿高正常检验，不检验测量紧密距。因为Φ508mm套管尺寸大且分量重，若在公端螺纹，则因受重力影响，套管呈椭圆形，无法精确测量。若螺纹上稍有异物，则量规难以旋合，测量误差大。另外，若在生产中批量测量，则对量规磨损严重，无法满足正常生产要求。所以应取消紧密距的检测，取而代之的为中径。螺纹配合的精度等级是通过不同的中径来实现的，因此控制螺纹中径是控制螺纹加工质量的关键。

4 结论及建议

（1）影响Φ508mm套管螺纹加工质量的主要因素有管径（圆度）、制管工艺以及检验方法。

（2）采用斜轧热扩径制管工艺可有效提高钢管圆度与直线度；采用钢管夹持部位到管端进行冷扩径定径，钢管静止、刀具旋转并做直线进给的螺纹加工工艺可有效防止螺纹偏心、黑皮扣等缺陷，提高一次成品率。

（3）在检验Φ508mm螺纹参数时，取消紧密距检验，增加中径检验。

[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，工程师，陕西榆林人，主要从事油井管研发及质量控制工作。

张箫铃

2012-02-14