在2002 年 以 前， 钻完井作业使用的套管接头和油管接头均由生产商自己检验，每个生产商的仪器和测量程序都不尽相同。由于缺少统一的参考标准，对接头的质量、安全和可靠性无法进行合理的评价。接头检测流程为了缩小实验环境与实际井况之间的差距，生产商对油气井的设计和钻完井投产技术进行深入了解。
 
利用这些信息资料，开发了一种新的接头检测检验流程，充分模拟钻井和完井中经历的异常条件，以测试页岩气井的接头应用情况。新测试程序需要多个样品，它们经历了模拟真实工况的五个步骤。采用 API 和 ISO 协议相同的方式， 将样品加工到极限公差，检测加工余量的极值，从而得到样品破坏的极限情况。发现一些存在过盈公差的样品，上扣时的磨损和损坏风险增加。
 
上扣可靠性：样本模拟了直井条件下，接头在钻台上经过的完整上卸扣过程，必须经历多次上卸扣，不发生粘扣、滑丝等现象。密封和螺纹端面连接最容易发生磨损，尤其是使用最小推荐值的螺纹脂和最大扭矩会加剧这种情况的发生。每个接头样本上扣后再卸扣两次，卸扣后检查是否有磨损。定向井旋转下套管：疲劳是由周期性加载引起的，并导致金相结构的逐渐退化，最终导致钢的晶粒结构中产生小裂缝并逐渐扩大，最终导致失效。
 
疲劳损坏是页岩气井生产套管失效的关键因素，套管在通过弯曲井眼时，在接头连接处产生弯曲应力，如果钻遇疏松地层，会产生“大肚子”等不规则井眼，导致接头受力情况更加复杂。为了提高固井质量，在深井通常采用旋转尾管固井方式，旋转过程导致整个钻柱在井筒内振荡，与井壁发生碰撞摩擦，其中接头是承受破坏的最关键部分，当套管下至深部井段并且与旋转相结合时，疲劳损坏的机理更加复杂化。
 
在实验室通过共振疲劳机对接头连接部分施加应力来模拟测试受力，导致接头处弯曲达 25° /100 英尺，而且这种应力呈周期性变化。对接头样品施加 5 天 200 万次循环载荷直至失效，以评估接头的疲劳寿命并生成应力 - 寿命（S-N）曲线。对其他试样进行 50 万次疲劳循环，然后进行下一阶段的密封性测试，以确保接头的连接性能符合额定要求。螺纹脂降解影响评价：螺纹脂质量对应用广泛的半过盈配合接头至关重要。半过盈配合接头依赖于螺纹之间的密封来保持压力而不是金属对金属密封，如果螺纹脂未涂抹均匀， 或过早老化，会导致过早发生密封失效。
 
气体将在螺纹脂中产生气泡，并且在测试的密封性部分中将被检测为发生泄漏。技术人员将样品置于高达 300 ℉的温度 24 小时，这种高温条件会使螺纹脂随着时间推移而降解。压裂对套管强度的影响：由于页岩储层具有低孔、低渗、致密的特点，自然产能极低，压裂形成裂缝的宽度、数量是决定产量高低的关键因素，因此往往需要通过对储层的大排量、 高泵压、大规模压裂来获得产能，对套管的强度提出了更高要求。页岩气水平井压裂需要分为几段甚至几十段进行，套管反复承受内部高压 - 卸压的循环作用，导致局部应力集中，尤其是全角变化率较大的井段。
 
由于现有的标准未考虑页岩气井压裂这种工况，因此设计了一系列的压力检测项目来模拟整个压裂过程对套管的影响。测试压力最高达到套管抗内压强度的100%，稳压 30 分钟检测接头是否泄漏，重复进行 50 个循环周的试验，每个循环周结束时卸压，再重新加压，套管在承受内压力时产生的轴向应力同样进行了检测。通过在接头的关键区域放置多个应变传感器来监控在整个疲劳实验阶段材料的完整性，监测发现这些关键区域的变形和整体环向应力，随着疲劳程度增加而增加。
 
生产工况模拟：通过疲劳应力实验之后，再按照 API 5C5/ISO 13679 标 准 对 接 头 进 行 生产工况的模拟检测，确保全生命周期的套管完整性。对样品施加不同的轴向载荷和弯曲载荷，模拟套管接头在极端工况下的受力情况，首先在环境温度下进行，然 后 在 275 ℉ 条 件 将 接 头 弯 曲30° ，然后保持 30°弯曲在环境温度下继续测试。考虑页岩气产出以气体为主，纯液体冷凝物极少，这些密封性测试均是以气体作为介质来完成的，以确保接头连接处的密封性。
 
采用陶瓷或感应加热器提升样品的温度，同时进行密封性测试以模拟井下工况条件，不断增大施加的载荷，直至样品发生疲劳破坏。优化套管接头设计检测协议的成功应用使生产商能够制造出一系列专门适用于页岩气井的接头。虽然没有实验室能够真正模拟钻井和完井的井下工况条件，但测试程序有助于提高接头的连接强度，并满足不断增长的市场需求。制定的接头检测协议用于研发 VAM SG 接头，结合页岩气的钻井、完井和生产工况进行优化设计，取消了套管接箍，使接头外径与套管相同，以增加井筒和套管之间的间隙，将金属 - 金属密封件设计在接头的中间部位，可以在极端弯曲和疲劳条件下， 避免密封失效。提高接头的抗拉强度，可以实现全管柱一次性下入，不需要再进行悬挂回接作业。