API石油螺紋量規(guī)

油套管螺紋量規(guī)是石油鉆采工程中要求高、用量大的深度機(jī)械加工產(chǎn)品。使用螺紋將單根油套管連接成為長(zhǎng)達(dá)數(shù)千米能承受數(shù)百大氣壓的長(zhǎng)管柱--管狀高壓容器。1924年API制定了第一個(gè)油井管標(biāo)準(zhǔn)，油套管接頭螺紋是每英寸10牙和每英寸8牙的V型螺紋，但后來(lái)被API8牙圓螺紋及偏梯型螺紋取代，并沿用至今。APISPEC 5B標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定常用套管螺紋為圓螺紋(簡(jiǎn)寫CSG)和偏梯形螺紋(簡(jiǎn)寫B(tài)CSG)。

我國(guó)油氣田通常普遍采用這兩種螺紋接頭。隨著我國(guó)油氣的勘探開(kāi)發(fā)，尤其是深井、超深井、高壓氣井、定向井、含硫化氫等井的增多都對(duì)油套管接頭的使用性能提出更高要求，API圓螺紋及偏梯型螺紋的氣密性、連接強(qiáng)度、性耐腐蝕已不適應(yīng)要求，為此各國(guó)紛紛展開(kāi)特殊螺紋接頭的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用。以下對(duì)API圓螺紋、偏梯型螺紋以及部分特殊螺紋進(jìn)行一一闡述。

API圓螺紋量規(guī)有套管短圓螺紋量規(guī)(英文簡(jiǎn)寫CSG)與套管長(zhǎng)圓螺紋套管量規(guī)(LCSG)之分。油管圓螺紋量規(guī)英文簡(jiǎn)寫為TBG，細(xì)分為不加厚油管螺紋量規(guī)(TBG)、外加厚油管螺紋量規(guī)(UP TBG)。

圓螺紋量規(guī)螺紋形式為無(wú)臺(tái)肩錐管螺紋、需要有接箍連接，牙型為三角形、圓頂圓底，牙形角為60°，螺紋錐度為1:16，牙形角平分線與軸線垂直，當(dāng)螺紋旋緊后，靠?jī)?nèi)外螺紋的牙側(cè)面密封。

偏梯型螺紋量規(guī)是為了提高抗軸向拉伸或抗軸向壓縮載荷能力，并提供泄漏抗力而設(shè)計(jì)，英文簡(jiǎn)寫B(tài)CSG，無(wú)臺(tái)肩錐管螺紋、需有接箍連接，牙型為偏梯形、平頂平底。

鉆具接頭螺紋量規(guī)用于如鉆鋌、鉆桿、鉆具穩(wěn)定器及轉(zhuǎn)換接頭等鉆井工具及鉆柱構(gòu)件的連接。目前生產(chǎn)和檢驗(yàn)依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)主要是API SPEC 7。

API SPEC 7稱鉆具接頭螺紋為"旋轉(zhuǎn)臺(tái)肩連接"，是石油鉆探行業(yè)連接鉆柱構(gòu)件最主要的機(jī)械機(jī)構(gòu)。這種帶錐螺紋具有通過(guò)軸向位移來(lái)補(bǔ)償連結(jié)部分直徑誤差的特點(diǎn)，因此互換性程度高、結(jié)合緊密和裝拆容易。其技術(shù)特點(diǎn)為英制錐管螺紋、有臺(tái)肩連接、三角形螺紋，在管材連接中應(yīng)用極為廣泛。

內(nèi)平型螺紋量規(guī)(IF)的螺紋特點(diǎn):鉆具接頭螺紋連接外加厚或內(nèi)外加厚鉆桿，形成鉆桿接頭內(nèi)徑、管體加厚內(nèi)徑與管體內(nèi)徑相等或近似的通徑。所有規(guī)格螺紋均采用V-0.065平頂平底三角形牙型，這種牙型為平牙底，牙頂較寬度為0.065英寸(1.651mm)。除51/2IF外，其它規(guī)格螺紋的因結(jié)構(gòu)尺寸與相應(yīng)的數(shù)字型螺紋完全相同，故具有互換性。該型螺紋因其牙型結(jié)構(gòu)易導(dǎo)致應(yīng)力集中，API已將其淘汰，其中包括41/2IF和4IF，它們就是曾經(jīng)在我油田被大量使用的410、411和4A10、4A11，取而代之的是NC50和NC46數(shù)字型螺紋。

貫眼型螺紋量規(guī)(FH)的螺紋特點(diǎn):鉆桿接頭螺紋連接內(nèi)外加厚鉆桿，形成鉆桿接頭內(nèi)徑和加厚端內(nèi)徑相等，而均小于鉆桿管體內(nèi)徑的通徑。該型螺紋的規(guī)格雖然為數(shù)不多，但卻使用了V-0.065、V-0.050(牙底為圓弧，牙頂寬度為0.050英寸，1.27mm)和V-0.040(牙底為圓弧，牙頂寬度為0.040英寸，1.02mm)三種牙型，曾經(jīng)被廣泛用于水龍頭、方鉆桿、鉆桿、鉆鋌和鉆頭?，F(xiàn)在除51/2FH和65/8FH兩種使用V-0.050牙型、1:6錐度的大規(guī)格螺紋外，其余均在API淘汰螺紋之列。其中唯一使用V-0.065牙型的4FH與內(nèi)平型螺紋一樣被數(shù)字型螺紋NC40所取代。

正規(guī)型螺紋量規(guī)(REG)的螺紋特點(diǎn):鉆桿接頭螺紋曾用于連接內(nèi)加厚鉆桿，形成鉆桿接頭內(nèi)徑小于加厚內(nèi)徑，而鉆桿加厚端內(nèi)徑又小于管體內(nèi)徑的通徑。API設(shè)計(jì)正規(guī)型螺紋的主要目的是將其應(yīng)用于鉆頭連接，由于鉆頭位于鉆柱末端，在這里螺紋牙底的應(yīng)力集中現(xiàn)象的存在與否無(wú)關(guān)緊要，因而API把它們所有規(guī)格全數(shù)保留下來(lái)。該型使用V-0.050和V-0.040牙型，在API SPEC 7第四十版中新增添了使用V-0.055(平牙底，牙頂寬度為0.055英寸，1.397mm)牙型的1REG和11/2REG兩種規(guī)格螺紋。

數(shù)字型螺紋量規(guī)(NC)的螺紋特點(diǎn):螺紋基面中徑的英寸和十分之一英寸的數(shù)字值表示的螺紋。所有規(guī)格螺紋采用V-0.038R平頂圓底三角形牙型，這種牙型的特點(diǎn)是圓形牙底半徑為0.038英寸(0.965mm)，其牙型見(jiàn)圖1。數(shù)字型螺紋是API推薦優(yōu)先使用的螺紋，該型螺紋還有1:6和1:4兩種型式，應(yīng)用于方鉆桿、鉆桿、鉆鋌、鉆具穩(wěn)定器等鉆井工具，在大慶油田NC50螺紋還用在鉆頭上。

螺紋型式V-0.038R指的是螺紋牙底圓弧半徑0.038in(0.965mm)的V型螺紋，即數(shù)字型螺紋。V-0.040、V-0.050、V-0.065、V-0.055中各自的數(shù)字代表V型螺紋牙頂寬度的英寸數(shù)。這四種螺紋的牙底形狀完全不同，V-0.040的螺紋牙底圓弧半徑為0.020in(0.51mm)，V-0.050的螺紋牙底圓弧半徑為0.025in(0.635mm)，V-0.065和V-0.055的螺紋牙底是平面。