石油套管生产加工工序的要求

石油套管生产加工工序的要求（精选8篇）

篇1：石油套管生产加工工序的要求

石油套管生产加工工序的要求

电子商务的快速发展为石油套管企业创造了更多商机的同时也为生产加工等工作的进行提供了便利，但由于相关法律法规的欠缺，石油套管电子商务环境仍旧存在很多的问题，这也对石油套管产业新型营销模式的开展造成一定的影响。

电子商务的发展，石油套管产也要有全新的营销模式，充分运用石油套管电子商务实现便利的及时有效的信息交互，实现采购、生产与销售等各个环节的流畅化与一体化。石油套管生产过程中，对于材料的采购，可通过电子商务平台进行查找，我们石油套管行业需要根据可以对不同的信息进行价格、物流、质量等方面的比较权衡，并作出最佳的采购方案。目前，我国的塑料包装产量在世界上名列前茅，不锈钢管企业年产量达4000多万吨左右，因此带来了很多的白色垃圾，成为目前环境的最大杀手，难回收和难降解成为主要的制约因素。我国对环境保护的重视和技术的发展带来的新型绿色不锈钢管环保设备也为我国包装机的绿色革命起到了巨大的促进作用。将来哪个不锈钢管企业能够早日走上环保高效的绿色生产道路，必将在未来的不锈钢管行业中占据制高点

电子商务技术的不断完善，石油套管产业的发展已经进入电子商务时代，越来越多的产品需求者都会通过网络手段寻找产品，购买产品，因此电子商务时代的到来营造了一个全新的市场环境，带来了越来越多的商机，真正实现了灵活完善的供有所需，求有所应的买卖双方的交互。

该自动包装石油套管将整个生产过程削繁为简，将原始包装石油套管的多种功能整合到一个新型的包装生产线上来使用。因此，在当今石油套管市场竞争越来越激烈的形势下，包装机行业也要根据形势来对石油套管产品进行适当的“减肥”，这样对于行业的未来的发展来说，也是一件好事。

随着我国的不断强大，在其经济快速发展的今天，人们都是以牺牲大自然为代价的。如今，空气的污染、河道的污染等等，为了子孙后代的生存我们慢慢的重视了石油套管环境的保护，依靠环境发展的日子不能再持续。石油套管其污染源主要是商品的包装，包装机做为商品包装的必要手段，也聆听到了社会的心声，其生产的石油套管设备要以环保为宗旨，才能在制造业中的地位得到提升，而今我国的制造业是环境污染的大户，如何提高环境保护，同时保证包装石油套管的发展，成为了当下业内的一个主要问题。

文章来自石油套管官网：http:///

篇2：石油套管生产加工工序的要求

我国油气田通常遍及采用这两种螺纹接头。随着我国油气的踏勘研发，尤其是深井、超深井、高压气井、定向井、含硫化氢等井的增多都对油套管接头的使用机能提出更高要求，BPI圆螺纹及偏梯型螺纹的气密性、连接强度、耐腐蚀性已不舒服应要求，为此各国纷纷展开特殊螺纹接头的研发和应用。以下对BPI圆螺纹、偏梯型螺纹以及部分特殊螺纹进行一一阐述。1.BPI圆螺纹

圆螺纹有套管短圆螺纹（英文简写DSG，外观如图5所示）与套管长圆螺纹套管（LDSG）之分。油管圆螺纹英文简写为TBG，细分为不加厚油管螺纹（TBG）、外加厚油管螺纹（UP TBG）。圆螺纹为无台肩锥管螺纹、需要有接箍连接，牙型为三角形、圆顶圆底，牙形角为60°，螺纹锥度为1:16，牙形角平分线与轴线垂直，当螺纹旋紧后，靠内外螺纹的牙侧面弥缝。圆螺纹牙顶和牙底圆弧形有如下优越性： １改善螺纹在旋紧时由于擦伤而引起的阻力

２上紧螺纹时，牙顶间隙为外来的颗粒和污物提供了一个有控制的间隙 ３这种圆弧面牙顶对因局部刮伤或凹痕损伤不敏感。

圆螺纹因其加工容易、弥缝性好、有一定的连接强度、现场维护和使用较简略、价格便宜的长处，在套管连接中被大量使用。

由于套管外径小至41/2，大至20寸，同种外径圆螺纹套管其螺纹接头形状有长、短之分，管体壁厚有厚、薄之分，材料钢级有高低之分，机紧扭矩有大小之分，这就使得套管和接箍的其它螺纹参数如：手紧精密距牙数B等基本尺寸有所区别，所以，检验不同规格的圆螺纹套管及接箍螺纹的精密距，要用响应规格的螺纹量规检验，须要时还要对检测数据进行响应的处理。

所有套管圆螺纹及接箍螺纹的基本形状是同样的，其齿高、螺距、锥度、牙型角等基本尺寸和公差规模完全相同。且齿顶和齿底圆弧形状、管端外倒角、消失锥角的要求也相同。

在BPI SPED 5B标准中对同一种外径尺寸的套管圆螺纹，其检验用量规只有一种，且都是按照响应规格短圆螺纹的尺寸设计的，也就是说，量规的基本尺寸与对应的短圆螺纹的基本尺寸相同，这就意味着要一规多用，即该量规既要检验同种外径的长圆螺纹，也要检验同种外径的短圆螺纹。2.偏梯形螺纹

这种螺纹是为了提高抗轴向拉伸或抗轴向压缩荷重能力，并提供泄漏抗力而设计，英文简写BDSG，无台肩锥管螺纹、需有接箍连接，牙型为偏梯形、平顶平底。

规格为41/2-135/8的套管螺纹，直径上锥度为62.5mm/m，每一25.4mm5牙螺纹（螺距为5.08mm）；导向牙侧面与螺纹轴线的垂线间的夹角为10°；承载侧面与螺纹轴线的垂线间的夹角为3°；牙顶和牙底为锥形，与螺纹锥度平行；导向侧面牙顶的圆角半径（0.762mm R）比承载侧面牙顶的圆角半径（0.203mm R）大，这有助于对扣和上扣。旋紧时，螺纹是全牙型共同，螺纹牙顶到牙底之间的最大间隙为0.051mm。螺纹本身的机加工偏差造成接头螺纹部件一端的一个螺纹侧面上受力，并使配对接头螺纹构件在另一端的相反螺纹侧面上受力。在任何情况下，使用合适的螺纹脂或或镀层（或这两者）是保证螺纹泄漏抗力的又一手段。泄漏抗力只能通过完整螺纹长度规模内的适当组装（干涉干与干与量）来控制。这种接头螺纹的牙底沿连续锥体一直延伸到管体外表面上消失，接箍（内螺纹端部分）与不完整螺纹起头一直延伸到消失点。

3°承载侧面可使螺纹在高拉伸荷重下具有抗滑脱机能，而10°导向侧面可使螺纹蒙受高轴向压缩荷重。用手工方法修复螺纹应谨慎进行，并仅限于完整螺纹长度上很小一部分。对外螺纹的不完整螺纹部分进行谨慎修复不会影响对泄漏抗力的控制。规格不小于16寸的偏梯套管螺纹，直径上锥度为83.33mm/m，每一25.4mm5牙螺纹，平顶和平牙底平行于管子轴线，这有助于对扣和上扣。所有其它尺寸和螺纹圆角半径都与规格不大于133/8的套管相同。使用合适的螺纹脂和镀层对保证泄漏抗力是很重要的。偏梯形螺纹牙型的长处：

1）由于偏梯形螺纹具有3度承载牙侧面和10度引导牙侧面，所以能够蒙受足够大的拉伸或压缩荷重。特别是3度承载牙侧面使套管螺纹具有足够的抗拉强度。

2）牙顶牙底平面的斜度与螺纹斜度相同，而且牙顶有圆弧。引导牙侧面在牙顶的圆弧半径比承载牙侧面在牙顶的圆弧半径大，如许有利于螺纹的旋合。

但偏梯形螺纹弥缝性较低，尤其是套管下井后，在轴向张力和一定的弯曲应力作用下，其抗气弥缝压力将进一步降低，同时螺纹接头发生了一次泄漏后，其二次气弥缝性会进一步降落。从套管接头布局示意图及偏梯螺纹牙齿咬紧示意图可知，对偏梯形螺纹套管接头，其弥缝部分主要有两部分：其一为扭矩台肩BB，另一部分为螺纹承载面S，此外，环形间隙中的螺纹弥缝脂在特定条件下也有弥缝作用。当偏梯形螺纹套管接头遭到内压、拉伸及弯曲复合荷重的作用时，扭矩台肩BB及螺纹承载面S将叠加弯曲正应力,其扭矩台肩的接触压力减小,故而其弥缝压力降低。

目前为了提高套管接头的弥缝压力，各套管厂均在研发新的特殊接头，为了不影响接头的连接强度，新的特殊接头一般采用偏梯形螺纹或改进的偏梯螺纹，提高了扭矩台肩及螺纹承载面承载压力，设计各种各样的金属对金属的过盈共同布局，大大提高了套管接头的弥缝压力。

同其他所有石油管同样，套管螺纹连接是最薄弱的环节。螺纹连接的质量直接影响到套管柱的布局完整性和弥缝完整性，而螺纹加工精密度又是螺纹连接质量的重要影响因素之一。5B标准对螺纹质量的控制指标多达十余项，螺纹单项参数如锥度、螺距、齿高、牙型角等可以借助于螺纹单项参数测量仪进行测量，测量结果很直观，不需要进行数据处理，也不易出错。而综合反映各单项参数及表面加工质量的、也是最重要的一个参量－精密距，需用事情量规进行检验。由于要考虑量规的布局型式及与校对规的传递值、螺纹的长短、套管壁厚、钢级等，需要对测量数据进行须要的判断和处理，才气得到所需精密距。3.常用套管的规格

BPI套管尺寸规格共有14种，它们分别是：114.3(41/2)，127(5)，139.7(51/2)，168.8(65/8)，177.8(7)，193.7(75/8)，219.1(85/8)，244.5(95/8)，273.0(103/4)，298.4(113/4)，339.7(133/8)，406.4(16)，473.08(185/8)，508.0(20)，其中等用的有139.7(51/2)、177.8(7)、244.5(95/8)和339.7(133/8)四种。

BPI规定，套管钢级有H-40、J-

5五、K-

5五、D-7

五、L-80、N-80、D-9

五、P-110共8种，其中以H-40钢级最低，以P-110钢级强度最高，根据钢级不同，套管上所涂色彩也不同，常用钢级J-55涂绿色、N-80涂红色、P-110涂白的色彩三种。

Φ139.7套管共有5种壁厚，其中J-

5五、K-55两种钢级包罗三种壁厚是6.20、6.98和7.72毫米，D-75以上钢级包罗的三种壁厚是7.72、9.17和10.54毫米。

Φ177.8套管共有8种壁厚，其中K-55以下钢级包罗四种壁厚是5.87、6.91、8.05和9.19毫米，D-75以上钢级包罗的六种壁厚是8.0

五、9.1九、10.3六、11.51、12.65和13.72毫米。Φ244.5套管共有6种壁厚，其中K-55以下钢级包罗三种壁厚是7.92、8.94和10.03毫米，D-75以上钢级包罗的四种壁厚是10.0

三、11.0

五、11.99和13.84毫米。

Φ339.7套管共有6种壁厚，其中K-55以下钢级包罗四种壁厚是8.38、9.6

五、10.92和12.19毫米，D-75以上钢级包罗的两种壁厚是12.19和13.06毫米。4.BPI标准螺纹存在不懂的题目

由上可知，螺纹连接强度和弥缝性是油套管两个主要技术指标。BPI圆螺纹及偏梯型螺纹不舒服合如稠油热采、超深井、重腐蚀进等较苛刻条件下使用，原因是与其布局、螺纹轮廓有关的弥缝、强度不懂的题目。圆螺纹只能蒙受相当于管体强度的60%~80%的拉伸负载，偏梯螺纹接头虽则有较高的连接强度，但在较高内压下弥缝机能很差。此两种螺纹一般借助于在合适的载体中含铅、锌、铜、青灰和硅油等组成物的螺纹脂来实现弥缝，这种形式弥缝一般只能在60~95ºD以下温度事情。是以BPI标准螺纹接头的弥缝主要通过螺纹脂、金属镀层和螺纹过盈牙齿咬紧等方法实现。BPI圆螺纹牙根到牙顶间隙为0.152mm；偏梯螺纹最大间隙在导向侧整个牙高规模内，193.7mm以下规格套管牙顶间隙为0.178mm，219.1mm及以上规格套管则大至0.229mm。BPI标准螺纹接头的弥缝一是靠螺纹脂填堵该间隙并使内压力在公平牙齿咬紧螺纹长度内（通常为3~5螺纹牙长度）的间隙两端产生一定压力降，从而实现弥缝作用。其二是靠螺纹牙侧面过盈牙齿咬紧，形成若干个不确定的金属对金属接触弥缝（弥缝位置、接触压力受螺纹尺寸、镀层、螺纹脂影响），从而达到弥缝作用。

篇3：石油套管生产加工工序的要求

在钢管生产线上需要一台测长称重机来采集管体长度数据和重量数据并发送给喷码机, 实现喷印码动态变化。测长称重机的测长系统和称重系统工作稳定, 因此PLC与工控机、工控机与喷码机之间的通信质量将影响系统工作的可靠性。而车间内往往存在各种电磁干扰, 严重影响到了测长称重机系统的网络通信, 造成通信失败, 错喷、漏喷钢管数据。本文着重介绍如何通过硬件和软件措施来克服RS232/RS485网络的通信干扰问题。

1车间干扰源

经测试我们发现在青海油田机械厂的石油套管生产车间中存在以下一些干扰源:

(1) 钢管传动系统大量使用变频器, 其高次谐波电流对负载直接干扰[1]。另外高次谐波电流还通过电缆向空间辐射, 产生大量的高频电磁波, 污染整个车间, 并且高次谐波还污染工频电网。

(2) 变压器、电动机控制中心、电力电缆和动力设备均为工频, 频率较低, 干扰一般发生在近场。近场中随着干扰源的特性不同, 电场分量和磁场分量有很大差别。当动力设备启动时, 瞬间电流能够达到额定电流的6倍～10倍, 会产生大电流冲击的暂态干扰。

(3) 若工频电源波形畸变和高次谐波未加隔离或滤波, 电源干扰便会通过向生产线控制系统供电而进入控制系统, 影响现场总线的信号。

(4) 导线接触不良产生的火花、电弧等。

(5) 三相供电不平衡产生的地电流、屏蔽层不共地产生的接地环流。

2硬件设计

2.1 通信网络组成

根据车间规划, 测长称重机和主控制室工控机的距离超过50 m, 主控制室和喷码机的距离同样超过50 m, 由于RS232的理论传输距离为13 m, 不能满足要求, 所以在长距离上, 需要把数据再次转换成RS485进行通信, 其理论通信距离可达1 300 m[2]。

测长称重-喷码通信系统构成见图1。

在系统获取钢管的长度和重量后, PLC用RS指令通过其RS232通信端口发出数据, 经ADAM-4520模块将数据从RS232转换成RS485进行传输。主控室的工控机经RS485转USB模块处理后收到数据, 将数据进行处理, 包括转换成和喷码机匹配的格式、存档、输出至显示器等, 再通过RS232转RS485模块把数据发送至喷码机, 喷码机再通过一个ADAM-4520的数据转换后接收到数据[3]。

2.2 接地处理

PLC和工控机、工控机和喷码机之间分别需要一条约50 m的双芯485屏蔽线, 该485总线必须要单点可靠接地。因为将其接地是要将地线 (一般都是屏蔽线作地线) 上的电压保持一致, 以防止共模干扰, 如果多点接地则适得其反。可靠接地时整个485线路的地线必须要有良好的接触, 从而保证电压一致[4]。

2.3 屏蔽措施

在车间布置中, 屏蔽线和电机线使用的是同一地沟, 使通信过程易受由导线传输的传导干扰和通过空间以辐射形式传输的辐射干扰。实际现象多是把数据干扰掉或者在传送数据的前面或者后面加上一些高电位数据。因此, 将485屏蔽线外包一层普通的镀锌管会起到更好地屏蔽干扰的效果, 使干扰降到最低。

然而, 有些车间的干扰特别严重, 不仅会发生上述干扰现象, 还会在发送数据的中间加上高电位, 即使使用软件也很难过滤掉干扰, 因此要求不仅要在屏蔽线外加镀锌管, 还要将屏蔽线从地沟中取出来, 独立布线, 尽量离开干扰源一定距离。

3软件设计

以上通信网络组成后, 在数据通信时仍然会产生一定的通信干扰, 尤其是变频器的谐波干扰。因此, 我们采用了在主控制室工控机上的“测长称重数据处理程序”来处理剩下的干扰问题。该程序使用VB (Visual Basic) 开发 , 程序中应用了微软公司提供的Mscomm控件接受发送数据[5]。

由于变频器频繁启停, 而又以其启动时的干扰最大, 故可以将其看作是间歇性的瞬时干扰, 因此, 应用软件滤波中的算术平均滤波法和消抖滤波法的思想, 通过数据的多次发送、对数据标志位的判断以及充分利用PLC、喷码机的握手信号, 用软件实现了对干扰的排除。该程序使用了两个端口, 分别与PLC和喷码机通信。程序的结构框图见图2。

PLC获取钢管的长度和重量数据后向主控室内的工控机发送数据设置为多次发送, 即PLC通过RS指令每隔2.5 s向计算机发送一次当前钢管数据, 其中第5位是一个标志位, 用于工控机判断接收到的数据是否是已经处理过的重复数据。

当端口1接收到数据后首先通过数据的首位以及位数判断是否有效, 如果是无效数据, 即被干扰的数据, 则重新初始化端口, 等待PLC发送的下一个数据。如果数据有效再判断是否是重复数据, 如果是重复数据, 则工控机向PLC发送数据, 示意PLC该数据是已经处理过的数据, PLC收到该数据后停止发送数据。如果工控机收到的数据是新一根钢管的数据, 程序进行数据处理后, 通过端口2向喷码机发送数据, 等待喷码机的返回值。如果喷码机成功接收到数据则向工控机发回一个代表成功的返回值, 如果工控机向喷码机发送的数据被干扰后喷码机没有正常接收, 或者喷码机接收到数据后向工控机发回的返回值被干扰了导致工控机没有收到正确的返回值, 则工控机在第一次发送数据后的1.5 s后再次向喷码机发送当前钢管数据, 再次进入等待返回值状态, 即充分多次重复发送, 直至接收到喷码机正确的返回值为止。在接收到喷码机正确的返回值后, 程序打开端口1, 向PLC发送数据告知当前钢管的数据已被成功处理, 同时把钢管数据存入数据库。

4结束语

经过现场调试, 设备满足设计要求, 网络通信正常, PLC能够将数据准确地发送到主控室的工控机上, 主控室的工控机同样能够将数据准确传送至喷码机上。实际应用证明, 这种方式组成的通信系统性能稳定, 结构简单, 应用方便, 成本低廉, 能够满足通信要求, 保证了生产线的生产效率。

参考文献

[1]康梅.变频器使用指南[M].北京:化学工业出版社, 2009.

[2]陈在平.现场总线及工业控制网络技术[M].北京:电子工业出版社, 2008.

[3]李全利.可编程控制器及其网络系统的综合应用技术[M].北京:机械工业出版社, 2005.

[4]周志敏, 纪爱华.电磁兼容技术[M].北京:电子工业出版社, 2007.

篇4：石油套管生产加工工序的要求

【关键字】抗粘扣技术；石油套管；螺纹加工；影响因素

一、抗粘扣技术研究进展

抗粘贴性能很大程度上受制于螺纹参数，合理地控制螺纹参数能够提高油套管抗粘扣性能。研究显示，API的螺纹单参数不宜作为主控参数来研究。螺纹的抗粘扣性能与其表面的粗糙程度有关。若有毛刺在起始螺扣纹上，就会增加摩擦因数，进而加大摩擦力，便于粘扣发生。反之若螺纹表面越不粗糙，摩擦因数和摩擦力就越小，便越不利于粘扣发生。科学家A.Ertas利用模型实验证明了表面粗糙度与粘扣性能之间的关联性，该研究发现，粘扣性能与表面的粗糙度有着很强的关系，而且当模型的转速足够时，即使压力很小粘扣现象也能发生。总而言之，大多数研究结论都表明降低螺纹表面的粗糙程度能提高油管螺纹的抗粘扣性，反之则会降低。勘探油气的环境恶劣艰苦，当今世界的石油管生产厂家为了研究出满足勘探高压高温环境的要求，已逐步推出能够适应恶劣环境的特殊口型油套管。这些特殊的高性能扣型使得勘探时上扣很容易，且不易错扣；抗粘扣性能非常突出，能反复卸扣且不会对螺纹带来损坏【1】。

二、影响油管螺纹抗粘扣性能的因素

1、几何参数

在石油套管螺纹加工中，螺纹几何参数会对套管的锥度和螺距以及齿形角的抗粘扣性有着不同程度的影响，具体如下：一方面，由于存在内外螺纹锥度或者螺距存在最大和最小两个极限偏差的可能，在这种情况下，套管在上紧时，各个螺纹所受到的应力大小和方向将不尽相同，在一些应力较大的地方就会比一些应力较小的地方先发生粘扣（如图1）。然而由于当前的技术能力的缺陷，螺纹加工厂对于螺纹的精度的要求还不够高（公差的一半），这对石油套管的抗粘扣性的保障大打折扣。另一方面，内外螺纹齿形角存在差异时，就会在螺纹某些部位产生过大的应力，在这个部位发生粘扣的可能性最大。一旦发生粘扣，将会引起一连串的粘扣。若想使这种情况的发生率降低，需要将内外螺纹梳刀的各项几何参数进行严格的控制，进而使刀具互换性得到一定的加强。在正常情况下，石油管道表面的光滑度要求达到Ra0.8到1.6微米。

2、加工工艺

存在螺纹几何参数影响的同时，加工工艺技术对石油管道螺纹的抗粘扣性也存在着较大的影响。首先，在螺纹加工技术中，存在着两种外螺纹加工技术：旋转管体与不旋转管体。不旋转管体的方法与旋转管体相比来说，旋转管体会降低螺纹的质量，其精度也较低，同时还有噪声和震动的缺陷，旋转管体还会产生震颤刀痕，而不旋转管体会避免这些缺点，这使得螺纹的抗粘扣性大大提高。其次，使用螺纹表面处理技术能够有效減轻甚至防止发生轻粘着磨损，这主要通过将摩擦副分离的方法（加厚隔膜，使其润滑），还可以改变接触表面的物理化学性能，从而降低粘着的可能。即使存在粘着的可能，焊合点的剪切强度会非常低。当前工艺中主要存在着以下三种表面处理技术，具体如下：

（1）螺纹表面喷砂处理技术，该技术通过表面喷砂，能够将机械加工件表面的毛刺清除，这样一来表面粗糙度将会提高0.5到1级，而且被喷表面会存在微观均匀的凹坑，这对润滑油的长期贮存起到了关键的作用，大大提高了润滑的条件。

（2）采用硫氮碳三者的共渗处理，加大渗层表面的硬度，但由于现实加工工艺的不足，该方法不易实现。

3、实际操作规范

油管使用及生产过程之中，油管的抗粘扣性很大程度上取决于实际操作规范，从一定角度上讲产生的效果并不低于对油管的硬性要求。

（1）对螺纹口使用API螺纹脂。使用API后可以使螺纹口的摩擦阻力大大减少，一般降到0.021没有问题。API螺纹脂可以让螺纹润滑充分，摩擦力得到较大程度的减小，其抗粘扣性能一定程度上得到较大提高。

（2）上扣扭矩[2]。控制的上扣扭矩的产生通常有2种形式：扭矩和位置。在真实的操作环境中，因为存在一定的参数偏差，单一性地改变扭矩或值一般不可以得到较好的上扣要求。所以，增大螺纹连接的螺纹抗粘扣性能、密封性及可靠性的最佳方式是使用扭矩值联合控制的方式。

（3）上扣速度。通过粘着磨损的理论可知，当螺纹进行连接时，当其速度达不到临界速度时，产生的热量（通常由螺纹副的摩擦产生）通常能适时散发出去，这样就不会轻易发生粘扣现象。反之，当摩擦副的临界速度小于其相对速度时，其螺纹副的散热效率会明显小于发热效率，温度迅速增高，摩擦面的金属发生流动和软化现象，粘扣随之就会发生。

三、如何在有限条件下提高管件粘着性能

篇5：石油套管生产加工工序的要求

非调质钢通过简单的在线常化处理, 其力学性能就可以达到合金结构钢调质处理后获得的强韧性要求, 选用非调质钢自然成为油田和轧管厂的共识。而采用在线常化工艺可以提高生产效率, 缩短生产周期, 进而降低生产成本, 所以通过在线常化生产高水平、高质量N80-1级套管在中国市场仍是十分广阔的前景。本文主要介绍将36Mn2V通过在线常化调质到N80-1的试制过程。

1 非调质钢

1.1 非调质钢定义

非调质钢是“非调质中 (低) 碳微合金结构钢”的简称, 是在中、低碳钢或中、低碳锰钢中添加微合金元素 (V、Ti、Nb、Al、B或N) 。通过控轧—控冷工艺, 充分发挥沉淀强化、细晶强化等作用, 使钢材在热轧后无需调质处理, 其强度和硬度可达到调质钢水平, 同时具有一定塑、韧性。非调质钢是同时满足高性能和低成本要求的环境友好型钢材[2]。

2 N80-1技术要求

2.1 N80-1的化学成分 (见表1)

2.2 N80-1的力学性能要求 (见表2)

从力学性能要求看, 屈强比、冲击韧性都有比较严格的要求, 而屈服强度也是较难保证的性能指标。

3 试制情况

3.1 试制生产工艺

管坯加热→穿孔→轧管→在线常化→再加热→高压水除磷→定径→冷却→矫直→切头尾→探伤→人工检查→检尺、通径→包装入库。

3.2 试制过程

先在实验炉进行小实验研究, 得出可行的热处理制度以后, 运用到生产线进行大生产验证, 以确定最终的将36Mn2V调质到N80-1的加热制度。

3.3 环形炉温度的控制

管坯的加热制度的确定, 对N80-1的性能起着关键的作用。预热段温度800～1100℃, 加热段温度1250～1290℃, 均热段温度控制1250～1280℃。

3.4 轧制工艺

φ150mm送环形加热炉加热, 之后运往穿孔机穿轧成毛管, 其中喂入角10°, 辗轧角15°。在轧制过程中, 应严格控制轧制节奏, 保证各工序轧制温度。特别是过三轧定径机, 保证终轧温度的一致性以保证轧态性能稳定。

3.5 在线常化工艺

在线常化是一种热处理工艺, 或称在线正火, 是在热轧生产线上轧管工序之后将钢管从奥氏体相区进行空冷或强制冷却, 得到所要求的均匀的金相组织。这种工艺是将热处理过程与轧制变形过程有机地结合在轧钢连续生产的环节中, 通过常化既可以将钢材的组织变得均匀, 细化晶粒, 也可改善钢管的综合力学性能[1]。

N80-1的试制采用了在线常化的生产工艺, 钢管经轧管后进入冷床, 经冷床冷却到相变点以下温度, 然后通过再加热炉加热, 从而保证其良好的机械性能。下冷床的钢管温度≤500℃, 钢管进再加热炉加热温度为880～940℃, 然后钢管进三辊定径机。

4 试制结果

4.1 力学性能

使用最终制定的轧制工艺后, 轧制情况良好, 性能全部达到要求。从取样的性能看:试验钢的屈服强度和抗拉强度随着加热温度的提高而提高, 而其延伸率和冲击功随之降低, 生产中的各项力学性能指标见表3。

从统计结果可以看出, 各项指标控制状况良好, 性能全部合格, 延伸率与冲击值具有很大的富余空间, 保证了N80-1的塑性和韧性。

4.2 探伤情况及金相组织

对生产的N80-1钢管进行全长超声探伤, 全部探伤等级L4的要求。

全部荒管再加热时采用正火工艺, 能显著细化钢的晶粒, 并消除钢中混晶现象。从取样的金相组织看, 晶粒很细, 正火后的晶粒度全部为9～11.5级, 组织为珠光体+铁素体, 且大大细化了晶粒。金相检验结果见表4所示, 部分金相检验照片见图1所示。

4.3 生产情况

经过多次试验, 通过在线常化工艺, 成功采用36Mn2V试制φ139.7×7.72mm N80-1级套管, 各项性能检测指标全部合格。

通过统计数字表明, 用非调质钢生产N80钢级光套管成品检验合格率为95.92%, 综合合格率为97%, 通径、涡流超声双探、水压、称重测长及力学性能指标全部合格, 制定的用非调质钢生产N80钢级光套管生产工艺可行。

5 结论

通过对36Mn2V进行多次的试生产与工艺改进的反复尝试, 取得了一定的成功, 实现了批量生产, N80-1的质量满足用户要求。调质以后的石油套管塑性和韧性均很优良, 达到API Spec 5CT标准要求。

参考文献

[1]彭龙洲.钢管学会六届二次年会.成都.《钢管杂志社, 2012

篇6：石油套管集装箱运输的实务分析

一、非洲市场需要大量的石油套管供应

世界传统产油区形势的微妙复杂，都让人们越来越多地将目光投向非洲这一新兴石油输出地区。作为非洲第一大产油国的尼日利亚，自然成为中国海外寻油之路的重要目标。尼日利亚作为西非人口大国，自然资源优越，有着相对丰富的石油、天然气和矿产等自然资源，GDP始终位居非洲国家前列。尼日利亚是西非石油输出大国，OPEC成员国之一。据OPEC组织资料，尼日利亚石油探明储量为352亿桶，列世界第11位，在OPEC组织中排名第7位，在非洲排名第1位。尼日利亚中央银行的数据显示，2009年4月尼日利亚日均石油产量为171万桶，日均出口量为126万桶，平均价格为51美元／桶。

21世纪初，中石化、中石油、中海油三大系统均有旗下多家子公司在尼投资石油产业。2003年，中石化经过一年多运作，作为本土公司技术支持伙伴，成功中标可采储量2130万桶、最高年产量330万桶的StubbCreek边际油田，并拥有100％开发权。

近几年，中尼贸易持续快速增长，2004年双边贸易额突破20亿美元，达到21.83亿美元，2005年双边贸易额为28.3亿美元。2006年为31.31亿美元，创历史新高。2006年尼日利亚是我在非洲第五大贸易伙伴，位于安哥拉、南非、苏丹和埃及之后，2006年中尼贸易额占我与非洲地区贸易总额的5.6％。尼是我在非洲第三大出口市场，仅次于南非和埃及，2006年我对尼出口额占我对非洲地区出口总额的10.7％。对于石油套管的需要，仅以在尼日利亚的需求情况为例，2006年，供应国内套管210万美元，2007年，达到350万美元：2008年，达到420万美元；预计2009年，可达到700万美元。

二、石油套管集装箱运输的特点

(一)石油套管的特征

石油套管由地表面伸进钻井内，作为井壁衬的管子，其管子之间通过接箍连接。套管是一种具有中空截面、周边没有接缝的长条钢材。套管具有中空截面，大量用作输送流体的管道，如输送石油、天然气、煤气、水及某些固体物料的管道等。其石油套管的公、母扣成为管体重要部分，这也是极容易发生损坏的部位。如果发生此类似损坏事件，就造成套管到达目的地时，无法正常使用。

套管的长度一般都在12M左右，套管供应厂家可以依据用户需要生产其长度的套管。

套管重量：(以常规型号为倒)13-3/8'套管为1023KG／根；9-5/8'套管为791KG／根：7'套管为471KG／根。

(二)集装箱运输的特点

仅以国际标准化组织(ISO)与有关国际公约的定义集装箱如下：集装箱是一种运输设备，具有足够的强度，可长期反复使用；适于一种或多种运输方式的运送，途中转运时箱内货物不需换装；具有快速装卸和搬运的装置，特别便于从一种运输方式转移到另一种运输方式。因此集装箱具有以下特点：

1.集装箱运输是一种“门一门”运输(Door to Door)。这里的“门一门”，一端是指制造企业的“门”，另一端是指市场的“门”。所谓“门一门”，就是从制造企业将最终消费品生产完毕，装入集装箱后，不管进行多长距离，多么复杂的运输，中间不再进行任何装卸与倒载；一直到市场“门”，再卸下直接进入商场。这既是这种运输方式的特点，又是采用这种运输方式所要达到的目标。凡使用集装箱运输的货物，都应尽量不在运输中途进行拆箱与倒载。

2.集装箱运输是一种多式联运。由于集装箱“门一门”运输的特点，决定了其“多式联运”的特点。所谓多式联运，是指使用两种或两种以上不同的运输方式，对特定货物进行的接运。它是以各种运输工具的有机结合，协同完成全程运输为前提条件的。而在很多情况下集装箱运输，又是国际多式联运。所谓国际多式联运(International multimodal Transport)，是指根据一个单一的合同，以两种或两种以上的运输方式，把货物从一个国家运往另一个国家。这种单一的合同即为多式联运单据或合同，由组织这种运输的个人或企业(联运经营人)签发，并由他负责执行全运程的运输业务。由于集装箱是一种封闭式的装载工具，在海关的监督下装货铅封以后，可以一票到底直达收货人，所以集装箱运输是最适合国际多式联运的一种方法。

3.集装箱运输方式是一种高效率的运输方式。这种高效率包含两方面的含义。一是时间上的高效率：由于集装箱在结构上是高度标准化的，与之配合的装卸机具，运输工具(船舶，卡车，火车等)也是高度标准化的，因此在各种运输工具之间换装与紧固均极迅捷，大大节省了运输时间：二是经济上的高效率：集装箱运输可以在多方面节省装卸搬运费用，包装费用，理货费用，保险费用等，并大幅降低货物破损损失。这些都决定了集装箱是一种高效率的运输方式。

三、集装箱运输的缺陷

“集装箱运输”是指货物装在集装箱内进行运送的运输方式它具有“安全，迅速，简便，价廉”的特点。扩大成组单元，提高装卸效率，降低劳动强度，与托盘成组化相比，装卸单元又扩大了15-30倍；减少货损，货差，提高货物运输的安全与质量水平：缩短货物在途时间，降低物流成本：节省货物运输包装费用，简化理货工作：有利于减少运输各个环节，降低成本。但是集装箱运输也存在一些不足：

(一)集装箱运输成本高

对于同类物资，在相同的吨.立方米的情况下，使用集装箱运输要比使用散货运输高出近一倍的费用。如：一个40英尺的普箱可以装23吨石油套管(实际装运套管的重量)，其价格为7300美元／箱；而使用散货的费用为23吨*160美元／吨=3680美元。

(二)装卸任务的特殊

仅以石油套管为例，将套管装入集装箱中，为提高装箱速度，主要使用两个叉车装散套管，如果

套管打包成捆，必须使用一种特殊的装载工具，才能完成装套管的工作。卸套管的难度比其它货物的难度加大，不仅需要叉车，还需要人工现场操作等配合。

集装箱的长度制约套管的长度，超长的套管是无法装入集装箱内，直接影响到套管的发运数量。套管的装箱总重量，对于货物需要经过中转港口时，其整箱重量超过最大值，容易被船公司拒运，货物将可能长期停留在中转港，无法按期到达目的地，影响到用户的正常生产需要。

(三)增加了一些潜在的不安全因素

货物装箱铅封后，在途中无法知道箱内货物的状态。如果在装箱时处置不妥，用集装箱运输的途中就没有任何纠正的机会，由此可能导致发生比件杂货运输方式更严重的货损。

四、石油套管集装箱运输安全需要注意的问题

(一)套管物资采购过程中

1.为保证石油套管的装箱要求，对产品的运输长度应做细致的要求。因此从石油套管长度上，通过物资采购合同的条款约定细节，明确要求石油套管的最大长度不能超过11.8M。

2.石油套管的包装方面，可以是打箍或散装货物两种形式。如果装卸能力达到，可以对套管进行打箍包装，这样可以更好地保护套管不被损伤：如果装卸能力在限，只能使用散装套管。对于套管的包装问题，可以依据实际情况进行操作。

(二)套管物资集港、装箱过程中

1.从装箱时，根据石油套管的重量。一个40尺的集装箱，如果是40GP也就是普箱，外长12M，外宽3M，外高3M。内空尺寸是内长11.85M，内宽2.35M，内高2.38M。容积67.7。内装货重最多26.63吨。加空箱重量3.8吨，货、箱总重不能超过30.5吨如果是40HC也就是高箱，外长12M，外宽3M，外高3.3M，内空长11.85M，内宽2.35M，内高2.68M，容积76.3。内装货重最多26.6吨。加空箱重量3.83吨，货、箱总重不能超过30.5吨，通常情况，我们仅选用普箱，其成本比高箱要更廉价；同时，因所运套管的海运方式：直达船，中转港船，为了防止套管在中途转运时，发生集装箱被拒运，必须严格控制套管装箱净重，甚至还要少装1.2吨的套管，以确保合理的整箱重量。

2.集港物资的装箱环节。为确保石油套管安全装箱，保护好套管的护丝、节箍，避免套管的损坏，必须将套管的公扣部分装入普箱的底端，以确保卸套管时，便于卸货的完好。同时我们不仅要通过装货现场的全程监督，避免套管装箱的野蛮操作，我们应准备专用套管装卸工具进行装套管，以避免套管装卸过程中的损坏。

(三)套管物资进港过程中

1.为保证石油套管进港清关工作顺利运行，加快进口港的各项工作进度，从清关费用、第三方费用(船公司、集装箱租用等)、运输费用等方面进行综合评价，选择有实力的清关、运输公司。

2.解决石油套管清关中遇到的各种困难，保证货物的顺利出关。(1)针对进口国海关等部门政策因素，如：进口的套管丝扣问题，根据进口国的政策，可能需按照物资的FOB价的50％，补交关税。我们要做到合理地避税，需要填写合理的、正确的进口物资的编码：(2)进口物资的价格问题，进口国为防止商品倾销，尼日利亚海关可能会依据从美国、新加坡、马来西亚等进口的同类物资的价格作为标准，凡是进口货物价格低于此标准的货物，可能需要补交进口物资的差价，此时，我们及时将国内出口套管的成本构成告之清关公司，清关公司应依据进口国的相关政策，迅速回应海关的问题。

3.考虑到石油套管在尼日利亚港口的拆箱费用的不确定性，我们选择了运送集装箱到用户料场在进行卸货的方案。此时，我们要对用户料场的卸货实际能力进行的勘察，以解决好料场卸货车辆和工具等细节问题，保证卸货的顺利运行。

篇7：石油套管生产加工工序的要求

1 问题的提出

目前, 在国内外, 大量钻井施工经常穿过复杂的第四系地层, 也经常要对付稳定性差的风化破碎带、裂隙溶洞和松软地层。在这些条件下钻探不同用途的井孔, 都不可避免地面临保护孔壁与防止漏失问题[1]。针对此类问题, 跟套管钻进技术被提出。

跟套管钻进技术目前已发展成为对付复杂地层钻进的一种有效的方法, 其应用地层较多, 如在复杂的第四系地层、含砂卵砾石层、河滩和人工填土以及种种不稳定岩层钻探或施工时采用跟套管钻进。其应用的领域也日益宽广, 如地质矿产勘探, 工程地质勘察, 砂矿床钻探;基础桩、围护桩施工, 锚固孔、注浆孔和高压旋喷施工。跟套管钻进在若干条件下已成为不可取代的钻探与施工方法。综上述可知, 跟套管钻进技术的适用范围广, 技术雄厚, 同时在多个工程领域取得了十分成功的应用, 并起了关键的作用, 带来了可观的经济和社会效益。

然而, 该技术在石油钻井领域的使用几乎处于空白, 如果石油钻井行业将此项技术和普通的钻井工艺相结合, 将会在松软地层、易漏易垮地层等一系列的钻井问题上得到突破。

2 设备工具及钻井工艺

2.1 设备简介

针对普通钻井工艺中容易出现的井壁坍塌[2], 造成钻头被埋等一系列的生产事故, 笔者在跟套管钻进技术的指导之下, 分析出了和该技术相匹配的石油钻机和钻具。

(1) 转盘部分。

传统的转盘是由方补心将动力传递给方钻杆, 再由方钻杆将动力传递给钻杆、钻头等[3]。针对跟套管钻进是边下套管边钻进的特点, 笔者将方补心换成了液压夹紧装置, 这便于套管能够放下, 与此同时, 司钻房里相应的控制设备也要作一部分的调整, 便于控制液压夹紧装置。

(2) 钻铤。

为了在钻进过程中套管能够随之一起下降, 笔者把钻铤进行了改进。钻铤的下端安装一个连接键, 该连接键和钻铤用螺纹连接, 连接键上设计一锁紧装置, 目的是为了连接键可以在钻铤上任意位置固定, 连接键的下端面安装有滚珠, 避免在钻进过程中, 发生连接键和套管连接位置之间发生滑动摩擦, 造成设备磨损过大, 连接键上开有小孔。

(3) 套管。

该设备的套管和普通的套管基本相同, 只是在套管的下端的内部设计一个平段, 便于钻铤的连接键和套管相连。

(4) 钻头。

为了在钻井完成时, 钻头能够从套管中取出, 笔者将普通钻井工艺中的钻头换成了收缩钻头, 其他基本不变。

2.2 设备的工作原理

跟套管钻井主要的工作原理和普通的钻井技术的原理基本上相同, 只是做了简要地调整。当动力带动钻柱钻进时, 底部的连接键一方面作旋转运动, 一方面垂直向下运动。滚珠的目的就是把连接键的运动转换成垂直运动, 同时不至于设备磨损过大, 这样就实现了同时钻进同时下套管的目的, 为了便于钻井液的循环, 在连接键上开了一些孔道。随着钻进的深入, 套管随之不断的下降, 当钻井完成时, 钻头收缩, 从套管内面提出来。

2.3 跟套管钻进流程设计

跟套管钻井技术在钻进过程中, 和普通钻井技术步骤基本相同, 笔者主要叙述其相异的步骤。

(1) 根据钻头的长度, 调整好连接键在钻铤上的位置, 调整后将连接键固定。

(2) 正常开钻接到要接第一根单根时起钻, 接单根, 然后下钻。

(3) 开钻到要接第二根单根时, 由司钻控制, 打开转盘的液压夹紧装置, 下第一根套管, 套套管, 再合上液压夹紧装置, 然后接单根, 依次类推。

(4) 当正常钻进完成时, 将钻头收缩, 当上提钻杆时, 钻头就随之从套管内壁取出, 整个钻井就初步完成了, 下步只要下水泥固井就实现完井了。

2.4 钻跟管钻具的特点

(1) 该钻具采用运动变换装置, 钻进时套管不作旋转运动, 只作垂直于地层的纵向运动, 减少了钻具在钻进过程中的阻力。

(2) 由于钻屑从内钻杆与外套管间隙中喷出, 减小了钻井液对井壁的直接冲刷, 增加了井的稳定性。

(3) 由于采用套管护壁, 对于易塌井的不稳定地层, 防止了井壁塌陷, 能够有效地保证在起钻过程中不至于发生井塌, 造成卡钻。

3 跟套管钻进技术与石油钻井相结合的优势

“跟管钻进”较好解决了常规钻孔方法容易造成的孔壁坍塌埋钻、掉块卡钻、堵孔或难以成孔等难题。采用套管逐层护壁的方法, 还可以有效防止常规工艺中由于地层因素而较一出现的井斜现象, 同时减小了孔壁与单极套管之间的摩擦阻力, 减少了套管事故。

由于跟管钻具外套管采用浮动结构, 不随内管旋转, 既起到保护井壁作用, 又不产生较大的旋转阻力距。经跟套管钻进技术在其他工程中应用的实验对比, 在复杂地质条件下, “跟管钻进”钻孔技术相对于常规钻孔技术, 钻孔速度提高1~1.5倍。由于套管同步跟进, 减小了钻井液直接对井壁的冲刷, 施工过程中不必进行固壁灌浆或添加其他护壁材料, 避免了灌浆或护壁材料影响施工环境, 使得成本降低约30%[4]。

4 结语

跟套管钻进技术是一项迅速发展并且应用十分广泛的技术, 如果该技术能够很好的和石油钻井行业相结合的话, 将具有很大的经济价值和很好的工程应用前景。国内外跟套管技术在其他工程上成功的应用表明, 应用跟套管钻进技术可以很好地解决井壁坍塌等造成的一系列问题, 特别适用于一些软地层, 同时有效的提高钻速, 节省了大量的成本, 对石油钻井行业有着十分重要的意义。

参考文献

[1]耿瑞伦.跟套管钻进技术及其应用[J].地质装备, 2000 (9) :11-15.

[2]李昌顺, 董焕玉, 姜积王, 等.乌南9区块井壁坍塌复杂成因和技术对策研讨[J].内蒙古石油化工, 2011 (5) :81-83.

[3]熊青山, 楼一珊, 夏宏南.石油工程专业实习指导书—钻井[M].北京:石油工业出版社, 2008.

篇8：石油套管生产加工工序的要求

套管是石油工业中的重要元件, 套管之间需要通过螺纹 (图1) 连接成长达数千米的管道, 因而套管螺纹的加工质量对其连接强度和密封效果有着重要影响。对套管外螺纹几何尺寸检测一般采用人工接触式测量法, 误差大、效率低、劳动强度大。为提高检测精度和效率。开发了基于光学系统的自动开发测量仪。

由于石油套管螺纹尺寸较大, 为了兼顾测量精度和测量范围的需求, 采用光学相机与数控系统相结合, 利用光学镜头获取螺纹局部牙形, 通过对沿螺纹母线上的多个测量点图像进行拼接, 形成螺纹整体图像, 并得出螺纹的各项参数。

1 套管外螺纹测量仪总体方案设计

1.1 测量仪主体结构

套管外螺纹测量仪的构成包括沿X、Y方向的双轴伺服运动控制系统和双镜头光学成像组件 (图2) 。运动控制系统用于实现光学镜头沿套管的轴向 (X轴/水平方向) 和套管的径向 (Y轴/竖直方向) 两个方向的运动及精确定位, 镜头用于采集螺纹牙型图像。

1.2 光学系统

套管外螺纹测量仪的光学系统用于螺纹牙形的成像, 图3为其组成结构, 整个系统由远心光源、倍率镜头、CCD相机和图像采集卡等几部分组成, 采用单色光背向透光成像方式, 使获取的轮廓边缘更为清晰。

考虑到套管与镜头距离变化会使成像尺寸发生变化, 系统中采用了如图4所示的2套反向布置的光路进行测量, 当套管位置向某一侧偏移时, 螺纹在其中一套光路中的投影尺寸将变大, 而在另一套光路中的投影尺寸将变小。分析时取二者的平均值进行处理, 可以得到抵消套管位置偏差的影响。

2 图像处理过程及测量结果分析

2.1 螺纹图像处理

图5为螺纹测量过程中所获取的原始图片。其各像素点的灰度值分布情况如图6所示。灰度值的范围为0~255, 其中255代表纯白色为背景, 0代表纯黑色为套管实体, 中间数值为轮廓边界部分。对灰度值设置一个[50, 200]的阈值区间, 即可过滤掉背景和实体部分, 从而得到轮廓边界 (图7) 。

为了计算和存储的需要, 需将其用图7所示的离散数据形式螺纹轮廓数值进行进一步拟合。依据API标准, 测量仪系统中对螺纹的齿侧母线以直线拟合, 而对牙顶和牙根则以圆弧拟合。拟合后得到的螺纹轮廓曲线见图8, 图中A1, A2, …为在牙顶侧相邻直线的交点;B1, B2, …为在牙根侧相邻直线的交点;CA1, CA2, …为牙顶圆弧圆心;CB1, CB2, …为牙根圆弧圆心。系统将以上各直线交点、各圆弧的圆心及半径数据存于数据库中, 以供参数计算需要。由于参数计算时需要将多幅轮廓图片拼合计算, 因而系统在进行数据存储时, 按式 (1) 将相机的像素数据自动转换成测量仪坐标系下的数据。

式中:X0、Y0为相机在相机在测量仪中的安装位置;k为相机的放大倍率;θ为相机的安装倾角;NP、MP为数据点P在相机中的像素坐标;XP、YP为数据点P在测量仪中的坐标。

2.2 螺纹参数计算

1) 牙型高度的计算。API标准中对牙型高度的定义是螺纹牙顶与螺纹牙底之间垂直于螺纹轴线的距离 (图9) 。在测量仪调整过程中已经将测量仪的X轴调整成与套管轴线平行, 故将X轴近似作为螺纹的轴线, 计算方法如下:

如图10所示, 在所获取的螺纹轮廓中取一完整的牙型, C2[Xc2, Yc2]为其牙顶圆弧的圆心, C1[Xc1, Yc1]和C3[Xc3, Yc3]为其两侧牙根圆弧的圆心, r1、r2和r3为各圆半径, 则牙顶D2和牙根D1和D3的坐标分别为:[Xc2, Yc2+r2]、[Xc1, Yc1-r1]和[Xc3, Yc3-r3], 由此可得牙型高度H计算公式:

2) 螺距的计算。API标准中对螺距的定义是螺纹上某一点至相邻螺纹上对应点之间的距离, 测量时须平行于螺纹轴线。螺距偏差的表示方法有“每25.4 mm”和“累积”两种, 螺距误差也必须按照此确定。

测量仪系统中, 采用对沿套管轴向相距25.4 mm的两幅螺纹轮廓进行拼接计算的方法计算螺纹的螺距。如图 (1) 所示, 图1 (a) 和图1 (b) 为沿螺纹轴线方向 (X方向) 相距25.4 mm所取的两幅螺纹轮廓, 取对应位置的一对完整牙型D1aD2aD3a和D1bD2bD3b, 在正常情况下, 这对齿间应正好间隔8个螺纹牙。计算螺距时可以取这对牙型的相对应点, 如牙顶D2a对D2b (或牙根D1a对D1b) 进行计算:

3) 锥度的计算。API标准中对锥度的定义是螺纹中径的增加量, 单位为mm/m。所有螺纹的锥度偏差均用“mm/m”表示。测量仪系统中采用测量沿螺纹轴向25.4 mm处直径的变化量的方法计算锥度, 再将结果转成每米的直径变化量。如图12所示, 测量仪系统在套管轴线方向相距25.4mm的两个截面处, 分别对上端螺纹和下端螺纹进行取相, 其中图12 (a) 和图12 (b) 为相距25.4 mm的上端螺纹图片, 图12 (c) 和图12 (d) 为相距25.4 mm的下端螺纹图片。然后分别计算上端螺纹和下端螺纹在直径方向上的变化量δ1和δ2, 将其相加得到总的锥度:

3 结语

所开发的螺纹测量仪径向测量范围为250 mm, 轴向测量范围为350 mm。根据测试, 其测量精度为0.005 mm, 每根管测量速度为15 s, 达到了与石油套管外螺纹加工生产线对测量速度和精度的要求, 并已经用于生产线上 (图13) 。

本文的工作表明, 采用数控伺服系统与光学系统相结合的方式, 对于大尺寸螺纹的高精度自动测量是一种有效的方法。

摘要：针对所开发的石油套管外螺纹数控光学测量仪, 介绍其光学系统构成及测量原理。首先利用双CCD相机提取套管螺纹的数字图像, 进行距离补偿。应用数字图像处理技术的相关原理与方法, 提取出螺纹边缘轮廓图像。最后利用Sobel算子进行滤波, 根据所得轮廓测出螺纹的牙型高度、螺距和锥度等基本参数。