石油管道的基本知识.docx

、石油管有关基本知识1、石油管相关专用名词解释API：它是英文American Petroleum Institute的缩写，中文意思为美国石油学会。OCTG：它是英文Oil Country Tubular Goods的缩写，中文意思为石油专用管材，包括成品油套管、钻杆、钻铤、接箍、短接等。油管：在油井中用于采油、采气、注水和酸化压裂的管子。套管：从地表面下入已钻井眼作衬壁，以防止井壁坍塌的管子。钻杆：用于钻井眼的管子。管线管：用于输送油、气的管子。接箍：用于连接两根带螺纹管子并具有内螺纹的圆筒体。接箍料：用于制造接箍的管子。API螺纹：API 5B标准规定的管螺纹，包括油管圆螺纹、套管短圆螺纹、套管长圆螺纹、套管偏梯形螺纹、管线管螺纹等。特殊扣：具有特殊密封性能、连接性能以及其它性能的非API螺纹扣型。失效：在特定的服役条件下发生变形、断裂、表面损伤而失去原有功能的现象。油套管失效的主要形式有：挤毁、滑脱、破裂、泄漏、腐蚀、粘结、磨损等。2、石油相关标准API 5CT：套管和油管规范（目前最新版为第8版）API 5D：钻杆规范（目前最新版为第5版）API 5L：管线钢管规范（目前最新版为第44版）API 5B：套管、油管和管线管螺纹的加工、测量和检验规范GB/T 9711.1-1997：石油天然气工业输送钢管交货技术条件 第1部分：A级钢管GB/T9711.2-1999：石油天然气工业输送钢管交货技术条件 第2部分：B级钢管GB/T9711.3-2005：石油天然气工业输送钢管交货技术条件 第3部分：C级钢管二、油管1、油管的分类油管分为平式油管(NU)、加厚油管(EU)和整体接头油管。平式油管是指管端不经过加厚而直接车螺纹并带上接箍。加厚油管是指两管端经过外加厚以后，再车螺纹并带上接箍。整体接头油管是指一端经过内加厚车外螺纹，另一端经过外加厚车内螺纹，直接连接不带接箍。2、油管的作用、抽取油汽：油气井打完并固井之后，在油层套管中放置油管，以抽取油气至地面。、注水：当井下压力不够，通过油管往井里注水。、注蒸汽：在稠油热采过程中，要用隔热油管向井下输入蒸汽。、酸化和压裂：在打井后期或为了提高油气井的产量，需要对油气层输入酸化和压裂的介质或固化物，介质和固化物都是通过油管输送的。3、油管的钢级油管钢级有：H40、J55、N80、L80、C90、T95、P110。N80分为N80-1和N80Q，二者的相同点是拉伸性能一致，二者的不同点是交货状态和冲击性能区别，N80-1按正火状态交货或当终轧温度大于临界温度Ar3且张力减径后经过空冷时，又可用热轧找替正火，冲击功和无损检验均不作要求;N80Q必须经过调质(淬火加回火)热处理，冲击功应符合API 5CT规定，且应进行无损检验。L80分为L80-1、L80-9Cr和L80-13Cr。它们的力学性能和交货状态均相同。不同之处表现在用途、生产难度和价格上，L80-1为普通型，L80- 9Cr和L80-13Cr均为高抗腐蚀性油管，生产难度大，价格昂贵，通常用于重腐蚀油井。C90和T95均分为1型和2型，即C90-1、C90-2和T95-1、T95-2。4、油管常用钢级、牌号及交货状态钢级 牌号 交货状态J55油管 37Mn5 平式油管：热轧代替正火加厚油管：加厚以后全长正火N80-1油管 36Mn2V 平式油管：热轧代替正火加厚油管：加厚以后全长正火N80-Q油管 30Mn5 全长调质L80-1油管 30Mn5 全长调质P110油管 25CrMnMo 全长调质J55接箍 37Mn5 热轧在线常化N80接箍 28MnTiB 全长调质L80-1接箍 28MnTiB 全长调质P110接箍 25CrMnMo 全长调质三、 套管1、套管的分类及作用套管是支撑油、气井井壁的钢管。每一口井根据不同的钻井深度和地质情况，要使用几层套管。套管下井后要采用水泥固井，它与油管、钻杆不同，不可以重复使用，属于一次性消耗材料。所以，套管的消耗量占全部油井管的70以上。套管按使用情况可分为：导管、表层套管、技术套管和油层套管，它们在油井中的结构见图1。 导套：主要用于海洋、沙漠中钻井，用以隔开海水和砂子，保证钻井顺利进行，这层套管的主要规格为：762mm(30in ) 25.4mm、762mm(30in) 19.06mm。 表层套管：主要用于第一次开钻，钻开地表松软地层到基岩，为了封隔这部分地层不致坍塌，需用表层套管进行封固。表层套管的主要规格：508mm(20in)、406.4mm(16in)、339.73mm(13-3/8in)、273.05mm(10-3/4in)、244.48mm(9-5/9in)等。下管深度取决于松软地层的深度，一般为801500m。其承受的外压和内压都不大，一般多采用K55钢级或N80钢级。 技术套管技术套管用在复杂地层的钻进过程中，当遇到坍塌层、油层、气层、水层、漏失层、盐膏层等复杂部位时，都需要下技术套管封固，否则钻井就无法进行。有的井地层深而复杂，而且下井深度达数千米，这种深井需要下好几层技术套管，其力学性能和密封性能要求都很高，采用的钢级也较高，除K55以外，更多是采用N80和P110钢级，有些深井还采用Q125甚至更高的非API钢级如V150。技术套管的主要规格有：339.73mm(13-3/8in)、273.05mm(10-3/4in)、244.48mm(9-5/8in)、219.08mm(8-5/8in) 193.68mm(7- 5/8in) 、177.8mm(7in)等。 油层套管当钻井钻到目的层(含油、气的层位)，需用油层套管将油气层及上部裸露地层全部封住，油层套管内部是油层。油层套管在各类套管中下井深度最深，其力学性能和密封性能要求也是最高，采用钢级有K55、N80、P110、Q125、V150等。油层套管的主要规格有：177.8mm(7in)、168.28mm(6-5/8in)、139.7mm(5-1/2in)、127mm(5in)、114.3mm(4-1/2in)等。四、钻杆管2、 钻具用管分类及作用钻具中的方钻杆、钻杆、加重钻杆和钻铤组成钻柱。钻柱是带动钻头从地面钻进到井底的核心钻孔工具，也是地面通向井底的一条通道。它的主要作用有3个： 传递扭矩带动钻头钻井； 依靠自身重量给钻头施加破碎井底岩石的压力； 输送洗井液，即钻井泥浆通过地面的高压泥浆泵，打入钻柱内孔流入井底冲刷岩屑及冷却钻头，并携带岩屑经过钻柱外表面与井壁之间的环形空间返回到地面，达到钻井的目的。钻柱在钻井过程中要承受各种复杂的交变载荷的作用，如拉、压、扭、弯等各种应力的作用，内表面还要承受高压泥浆的冲刷和腐蚀。 方钻杆：方钻杆有四方型和六方型两种，我国的石油钻杆每套钻柱通常使用一根四方型钻杆。其规格有：63.5mm(2-1/2in)、88.9mm(3-1/2in)、107.95mm(4-1/4in)、133.35mm(5-1/4in)、152.4mm(6in)等。通常使用长度为1214.5m。 钻杆：钻杆是钻井的主要工具，连接在方钻杆的下端，随着钻井不断加深，钻杆一根接一根地不断加长钻柱。钻杆的规格有：60.3mm(2-3/8in)、73.03mm(2-7/8in)、88.9mm(3-1/2in)、114.3mm(4-1/2in)、127mm(5in)、139.7mm(5-1/2in)等。 加重钻杆：加重钻杆是连接钻杆和钻铤的过渡工具，可以改善钻杆的受力状况以及增大对钻头的压力。加重钻杆的主要规格有：88.9mm(3-1/2in)和127mm(5in)等。 钻铤：钻铤接在钻柱的下部，它是特厚壁管，刚性大，给钻头破碎岩石施加压力，打直井时可以起导向作用。钻铤的常用规格有：158.75mm(6-1/4in)、177.85mm(7in)、203.2mm(8in)、228.6mm(9in)等。五、管线管1、管线管分类管线管是石油和天然气工业中用于输送石油、成品油、天然气和水等管线用钢管的简称。输送油、气的管线主要分为主线输送管线、支线输送管线和城市管网管线三种，主线输送管线的通常规格为4061219mm,壁厚为1025mm,钢级为X42X80；支线输送管线和城市管网管线的通常规格为114700mm,壁厚620mm,钢级为X42X80。管线管有焊接钢管，也有无缝钢管，焊接钢管使用量多于无缝钢管。2、管线管标准管线管执行的标准是API 5L管线钢管规范，但我国于1997年颁布了2个管线管国家标准：GB/T9711.1-1997石油天然气工业输送钢管交货技术条件第一部分：A级钢管和GB/T9711.2-1997石油天然气工业输送钢管交货技术条件第二部分：B级钢管，这2个标准是等效于API 5L制订的，国内许多用户要求按这2个国家标准供货。3、关于PSL1和PSL2PSL是产品规范水平的简称。管线管的产品规范水平分为PSL1和PSL2，也可以说质量等级分为PSL1和PSL2。PSL1高于PSL2，这2个规范水平不仅仅是检验要求不同，而且化学成分、力学性能要求也不同，所以按API 5L订货时，合同中的条款除注明规格、钢级等通常的指标外，还必须注明产品规范水平，即PSL1还是PSL2。PSL2在化学成分、拉伸性能、冲击功、无损检测等指标上均严于PSL1。4、管线管钢级和化学成分管线管的钢级由低至高分为：A25、A、B、X42、X46、X52、X60、X65、X70和X80。5、管线管水压和无损要求管线管应逐支做水压试验，而且标准未规定允许无损代水压，这一点也是API标准与我国标准的一个很大的区别。PSL1不要求无损检验，PSL2应逐支无损检验。六、特殊扣1、特殊扣简介特殊扣是不同于API 螺纹的具有特殊结构的管螺纹。现行的API螺纹连接的油套管虽然在油井开采中得到广泛的应用，但在某些油田的特殊环境下，其不足之处明显表现出来：API圆螺纹连接的管柱，虽然其密封性能较好，但其螺纹部位所承受的拉力只相当于管体强度的6080，因而不能在深井的开采中使用；API偏梯形螺纹连接的管柱，其抗拉性能虽然比API圆螺纹连接高很多，但其密封性能不是很好，因而不能用于高压气井的开采；另外，螺纹脂一般只能在温度为95以下的环境中才能发挥其作用，故在高温井的开采中不能使用。与API圆螺纹和偏梯形螺纹连接相比，特殊扣连接在以下几个方面取得了突破性的进展：密封性好，通过弹性和金属密封结构的设计，使接头气密封抗力达到管体极限内屈服压力；连接强度高，用特殊扣连接的油套管，其连接强度达到或超过了管体强度，从根本上解决了滑脱问题；通过材料的选择及表面处理工艺的改