韩婷 樊建春 黄宝鑫 刘书杰

(1.中国石油大学(北京)安全与海洋工程学院 2. 中海油研究总院)

0 引 言

特殊螺纹油管以其优质的连接和密封性能，广泛应用于高温高压、强腐蚀以及超深等地质条件极为苛刻的油气井中[1-3]。对特殊螺纹密封性能的检测包括：①密封性能试验检测，方法主要为气泡法和氦气质谱仪法[4]；②作业现场检测，方法主要为扭矩控制和氦气泄漏检测[5-6]。以上方法均通过检测是否存在泄漏通道及泄漏速率来评判油管接头的密封性能。特殊螺纹油管接头通过上扣时金属密封面的过盈接触形成可靠接触压力来实现密封[7]，密封面的接触压力大小和分布是决定其密封性能的主要因素。对于金属密封，流体泄漏的主要途径为界面泄漏[8]。在密封面完全光滑的条件下，有效防止管内流体通过界面泄漏的条件为：金属密封面上的平均接触压力应大于拟密封的管内流体压力，但实际上任何表面在微观下都是粗糙的。上扣过程中，随上扣扭矩增大，密封面接触压力逐渐增大，微凸体挤压变形，密封面间的泄漏间隙逐渐减少[9]。对于锥面对锥面的密封结构，在保证密封面不屈服的条件下，通过增加泄漏长度来增大泄漏阻力，泄漏长度上的平均接触压力应大于2倍的拟密封压力[10]。国外学者尝试将超声无损检测方法应用到油管密封性能评估中[11-12]，通过标定试验获得接触面超声回波时域信号反射系数与接触压力的对应关系，测量密封面的反射系数来表征接触压力。……