一种石油套管圆螺纹牙型角度的判定方法与流程

本发明属于石油天然气行业石油套管螺纹参数检测领域，具体涉及一种石油套管圆螺纹牙型角度的判定方法。

背景技术：

石油套管是油气田开采所用的重要装备，其质量的好坏直接影响油气田生产安全和开采效率。目前，各大油田采用的油套管多数执行api相关标准，如apispec5ct和apispec5b等，其中api圆螺纹套管由于其加工效率高，性能优良，在各大油田已经被广泛使用。相关标准中圆螺纹套管接头的螺纹参数等都有明确的要求，具体规定了性能参数的目标值及公差范围。制造厂根据产品标准要求加工油套管，各项参数符合标准要求则判定为合格产品进行交付使用。

在制造厂生产检验和油田实践应用中发现，石油套管接头的有些螺纹参数难以准确测量和判定。比如，对于圆螺纹套管的牙型角参数，apispec5b标准中要求套管圆螺纹牙型角度为60°，牙型角度公差为±1.5°，apispec5b标准虽然对牙型角度公差要求明确，但是没有明确如何测量。由于没有实用的测量工具，目前大多数工厂没把牙型角度作为生产检验的常检项目，只有在产品定型初期，或产品出现较大质量问题时才采用实验室方法进行少量的测量，检测效率低，检测成本高。不检测牙型角度对于石油套管接头螺纹有质量隐患，因此需要提出一种能有效实用的检测石油套管牙型角度的方法，来判定生产的石油套管接头螺纹牙型角度参数是否符合标准要求。

技术实现要素：

本发明的目的是解决现有石油套管螺纹牙型角度难以准确判定的问题，提出一种便于测量、反映准确并能实际应用的石油套管螺纹牙型角度判定方法，此方法通过在生产制造现场对石油套管螺纹牙型高度的测量，来判定出该石油套管螺纹牙型角度数值是否符合要求。

本发明解决上述问题的技术方案是：

一种石油套管圆螺纹牙型角度的判定方法，包括以下步骤：

1)套管螺纹加工完成后，测量螺纹的牙型高度偏差值h；

2)判定条件：

其中，h为圆螺纹理论螺纹高度，ss为标准规定的螺纹消减值，p为螺纹螺距，a为标准规定的螺纹牙型角度上限值，k为加工修正系数；

3)当测量的螺纹牙型高度偏差h满足判定条件时，判定螺纹牙型角度合格，否则为不合格。

进一步地，步骤1)中使用牙型高度规测量牙型高度偏差值h。

进一步地，加工修正系数k通过以下方式确定，采用相同加工条件下加工的套管，每间隔10支抽1支，共抽3支套管，使用牙型高度规检测出螺纹的牙型高度偏差值h1、h2、h3，并采用实验室方法检测出3支套管螺纹牙型角度a1、a2、a3，带入公式计算出修正系数k1、k2、k3，取平均数即作为该加工条件下的加工修正系数k＝ave(k1,k2,k3)。

进一步地，相同加工条件为相同套管钢级、相同加工刀具和加工方法。

进一步地，实验室方法为光学对比显微镜、轮廓测量仪或铸模法。

本发明的有益效果为：

1.本发明提出的判定方法通过数学模型计算得出判定范围，通过测量值与判定范围对比进行判定，结果直观明确，检测效率高。

2.本发明提出的方法利用现有的螺纹参数检测工具，操作简单、便于测量、反映准确，并能实际应用在套管制造厂和油田现场。

3.本发明中对数学模型中加工系数的确定贴合生产制造实际，增强了该加工条件下判定范围的有效性。

附图说明

图1为石油套管圆螺纹牙型示意图。

附图标记：1‐正常牙型轮廓，2‐牙型角变大螺纹牙型轮廓。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明的内容作进一步的详细描述：

一种石油套管圆螺纹牙型角度的判定方法，包括以下步骤：

1)套管螺纹加工完成后，使用牙型高度规测量螺纹的牙型高度偏差值h；

2)判定条件：

其中，h为圆螺纹理论螺纹高度；

ss为标准规定的螺纹消减值；

p为螺纹螺距；

a为标准规定的螺纹牙型角度上限值，k为加工修正系数；

3)当测量的螺纹牙型高度偏差h满足判定条件时，判定螺纹牙型角度合格，否则为不合格。

上述加工修正系数k通过以下方式确定：采用相同加工条件下加工的套管，每间隔10支抽1支，共抽3支套管，使用牙型高度规检测出螺纹的牙型高度偏差值h1、h2、h3，并采用实验室方法检测出该3支套管螺纹牙型角度a1、a2、a3，带入公式计算出修正系数k1、k2、k3，取平均数即作为该加工条件下的加工修正系数k＝ave(k1,k2,k3)。

上述相同加工条件为相同套管钢级、相同加工刀具和加工方法。

上述实验室方法为光学对比显微镜、轮廓测量仪或铸模法。

因为牙型角度和牙型高度偏差h有上述公式的几何关系，所以推出判定条件，通过对h的判定就可以间接判定牙型角度是否合格。

针对某机床加工的牙型为api标准8牙圆螺纹的套管为例，进行螺纹牙型角度的测量与判定。

1)根据apispec5b标准查询可知，8牙圆螺纹理论螺纹高度h＝2.749mm，螺纹螺距p＝3.175mm，螺纹消减值ss＝0.508mm，螺纹牙型角度上限值a＝61.5°；

2)确定加工修正系数k；

在相同加工条件下加工出30支套管，每间隔10支抽1支，共抽3支套管，使用牙型高度规检测出螺纹的牙型高度偏差值h1、h2、h3，并采用实验室方法检测出该3支套管螺纹牙型角度a1、a2、a3，带入公式反推计算出修正系数k1、k2、k3，取平均数作为该加工条件下的加工修正系数k＝ave(k1,k2,k3)；

3)将步骤1)和步骤2)得出的参数，带入牙型角度判定公式得出牙型角度判定范围；

4)使用牙型高度规检测待检测螺纹的牙型高度偏差h与步骤3)得出的判定范围做比较，即可判定该螺纹牙型角度是否符合标准要求。

本发明的方法也可用于类似结构的钻杆钻具螺纹牙型角度判定。