[發明專利]螺紋井口密封檢測試壓載荷確定方法、存儲介質及設備

有效

• 申請號: 202010797603.4
• 申請日: 2020-08-10
• 公開（公告）號: CN111927373B
• 公開（公告）日: 2022-07-05
• 發明（設計）人: 王建東;張華禮;李玉飛;張林;汪傳磊;朱達江;田濤
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣集團有限公司;中國石油天然氣集團公司管材研究所
• 主分類號: E21B33/04
• 分類號: E21B33/04;E21B17/042;E21B47/00;E21B47/117;G06F30/20;G06F119/14
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 高博

本發明公開了一種螺紋井口密封檢測試壓載荷確定方法、存儲介質及設備，根據極限公差配合選取分析試樣；建立材料力學模型；在油套管和螺紋內壁以及臺肩端面加載內壓，分別計算不同內壓下在加載和卸載過程中密封接觸壓力和長度，進行密封接觸壓力和長度分析；確定密封性適用準則，即井下管柱三軸設計安全系數包絡線＜80％為依據，控制在20％降低量以內；依據管體內壓承載能力需求確定井口試壓載荷。本發明為氣密封特殊螺紋連接在井口密封性檢測試壓內壓載荷確定，提供了有益指導，確保井下安全可靠使用。

技術領域

本發明屬于石油天然氣開發技術領域，具體涉及一種油套管氣密封螺紋井口密封檢測試壓載荷確定方法、存儲介質及設備。

背景技術

油套管氣密封螺紋連接廣泛應用于高溫高壓高腐蝕氣井。完井管柱螺紋連接泄漏、生產套壓和技術套壓異常升高容易引發套管失效，導致天然氣從井口或地面泄漏，這就對安全生產留下了隱患。迪那2氣田11口氣井所用的油管全是特殊螺紋接頭油管,還未投產9口井已經出現套壓異常升高現象，套壓升高的井占總井數的81.8％，套壓與油壓之比超過50％的井5口,占55.6％。因此需要開展螺紋井口上扣后，氣密封性檢測。檢測壓力的大小決定了螺紋的使用性能，檢測試壓壓力過大造成螺紋密封結構嚴重塑性變形導致井下后續使用失效和降低壽命；檢測試壓壓力過小不能檢驗螺紋密封完整性確保井下后期使用的安全。因此需要開展氣密封特殊螺紋連接井口密封性檢測試壓壓力載荷確定。

現行螺紋連接井口試壓密封檢測方法中存在的問題：

油田制定了SY/T 6872—2012《套管和油管螺紋連接氣密封井口檢測系統》標準。該標準規定了井口試壓檢測系統機械結構組成和系統工作需要的壓力指標范圍以及現場試壓操作方法，未規定不同規格油套管、材料的氣密封螺紋連接井口密封性檢測試壓載荷大小以及確定方法。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術中的不足，提供一種油套管氣密封螺紋井口密封檢測試壓載荷確定方法、存儲介質及設備，確保井下管柱密封完整性解決高溫高壓氣井完井油套管柱在生產采氣過程中的螺紋連接密封失效泄漏問題。

本發明采用以下技術方案：

一種螺紋井口密封檢測試壓載荷確定方法，包括以下步驟：

S1、根據極限公差配合選取分析試樣；

S2、根據步驟S1選取的分析試樣建立材料力學模型；

S3、根據步驟S2建立的材料力學模型，在油套管和螺紋內壁以及臺肩端面加載內壓，分別計算不同內壓下在加載和卸載過程中密封接觸壓力和長度，進行密封接觸壓力和長度分析；

S4、以井下管柱三軸設計安全系數包絡線＜80％為依據，確定密封性適用準則，判斷步驟S3螺紋密封面接觸壓力和長度隨載荷狀態變化過程中，密封性發生改變的降低量是否滿足后續油田井下應用在工況載荷下的密封完整性；

S5、依據管體內壓承載能力需求確定井口試壓載荷，檢驗上扣操作是否滿足氣密封螺紋的密封性，及上扣扭矩條件下氣密封螺紋產品質量是否合格。

具體的，步驟S1中，極限公差配合如下：

內外螺紋中徑過盈配合最小；密封過盈配合最大；外螺紋錐度最大；內螺紋錐度最小；最大扭矩上扣。

具體的，步驟S2中，材料力學模型如下：

σ_F＝(1-c)σ_s+cY(ε^p)

其中，σ_F為塑性應力；σ_s為屈服應力；Y為塑性應力應變函數；ε^p為塑性應變，c為硬化系數。

具體的，步驟S3具體為：