高温高压天然气井的管柱密封性至今无法完全保障。油井管最常用的四种密封方法是螺纹密封、台肩密封、弹性密封环密封和金属接触密封。大部分特殊螺纹接头采用金属接触密封,密封面接触压力决定了密封能力。正确的金属接触密封会显示出一种压力激发效应。将密封面设计在远离螺纹端部的位置,螺纹端部刚性增强了密封接触力。金属接触密封的泄漏概率为10^-2,泄漏速度取决于密封面的接触应力宽度、粗糙度、损伤程度、密封脂、涂层等。特殊螺纹接头在振动后,即使产生疲劳裂纹,也不发生泄漏。一些接头台肩刻槽后作密封性试验,结果发生泄漏。很多气井管柱扭矩台肩发生了腐蚀,证明金属接触密封存在泄漏通道,即扭矩台肩起密封作用。接触压应力设计法无法完全解决特殊螺纹接头的密封问题,发展全新的设计理论和制造技术,是保障特殊螺纹接...

为了解决高温高压天然气井管柱泄漏问题,国内油气田使用了多种特殊螺纹油套管,但井筒密封性仍然无法得到保障。现行的接头密封面接触压应力设计法不能有效堵塞密封结构的泄漏通道,亟待研究发展石油专用管密封设计方法和密封技术。为此,在密封面压应力设计基础上,提出增加弹性应变设计,并实验验证技术有效性。研究结果表明:①采用弹性材料实现弹性应变密封设计,通过材料的应力应变循环试验,优选出弹性应变达到6%的超弹性合金Ti-Ni-X;②设计的多种密封结构使密封面产生足够大弹性应变,以堵塞接头在工厂制造或井下服役期间形成的泄漏通道;③研发出一种密封环超弹性应变密封套管,样品成功通过了上卸扣试验和API RP 5C5 CAL IV级B系列密封试验,最大试验载荷达到了95%管体应力包罗线,最大试验温度达到180℃。结论认为,超弹性应变密封新技术可作...