油井管实物评价技术讲座.ppt

1 油井管实物评价技术 韩新利技术监督中心主2 油井管发展历史简要回顾油井管技术标准综述油井管实物评价必要性及目的油井管实物评价技术发展历史油井管实物评价技术简要介绍小结 内容提要 3 油井管发展历史回顾 国外 美国 油井管发展历史专利文献我国油井管发展历史油井管检验及失效分析 4 1962年以前专利文献很多 很杂APISPEC5B包含标准螺纹1962 1989年专利文献趋于集中对API标准螺纹性能研究1989年至今对API标准螺纹性能研究很少特殊螺纹进一步集中 国外油井管发展历史 5 70年代以前进口前苏联油井管采用苏联标准 GOST 70 80年代国产化开始 冶金部 采用苏联标准 套管设计方法 80年代 1996年采用API标准特殊螺纹试验国产化起步 国内油井管发展历史 6 1996年 2000年国产API螺纹油井管技术趋于成熟 质量欠稳定国产特殊螺纹接头开始起步进口油井管仅局限于特殊钢种和特殊螺纹接头2000年 今国产API螺纹油井管技术成熟 质量逐步稳定特殊螺纹开发具有实质性进展 并开始批量使用特殊钢种国产化也开始起步 7 油井管发展历史简要回顾油井管技术标准综述油井管实物评价必要性及目的油井管实物评价技术发展历史油井管实物评价技术简要介绍小结 内容提要 8 油井管技术标准综述 油 套管技术标准包括API系列 APISPEC5CT APISPEC5B APIRP5C1 APIBUL5C2 APIBUL5C3 APIBUL5C4 APIRP5C5 APIRP5A3 国标及行标系列 GB T9252 2 GB T18052 5B GB T19830 5CT SY T5199 5A3 SY T5989 SY T5990 国外套管订货技术条件 SY T6194 5CT SY T6128 5C5 国际标准系列 ISO11960 5CT ISO13678 5A3 ISO13679 5C5 9 钻具及构件技术标准包括API系列 APISPEC5D APISPEC7 APIRP7A1国标及行标系列 GB T9253 1 SY T0544 内涂层 SY T5051 钻具稳定器 SY T5144 钻铤 SY T5146 加重钻杆 SY T5200 转换接头 SY T5290 钻杆接头 SY T5987 国外钻杆订货技术条件 SY T5198 7A1 SY T6407 7 国际标准系列 ISO11961 5D ISO13678 7A1 10 APISPEC5CT ISO11960 GB T19830 SY T6194 规定了油 套管及附件的交货技术条件 为产品标准 APISPEC5B GB T18052 规定了API螺纹参数及检验方法 保证油 套管的互换性 APIRP5C1规定了油 套管的维护和使用指南 APIRP5A3规定了螺纹脂的要求及检验方法 11 APIBUL5C3给出了油 套管的性能计算公式 APIBUL5C2给出了由APIBUL5C3公式计算出的油 套管的最低使用性能 APIBUL5C4给出了由APIBUL5C3公式计算出的圆螺纹油 套管在内压 拉伸和弯曲复合加载条件下的最低使用性能 APIRP5C5规定了油 套管接头的试验方法 结合APIRP5A3要求 综合检验油 套管能否达到规定最低使用性能 APIRP5C5的第3版与ISO13679完全相同 12 APISPEC5D ISO11961 给出了钻杆规范 APISPEC7 SY T6407 给出了钻柱构件规范APIRP7A1 ISO13678 SY T5198 给出了钻具螺纹脂规范SY T5051给出钻具稳定器规范 SY T5144 钻铤 SY T5146 加重钻杆 SY T5200 转换接头 SY T5290 钻杆接头 13 油井管发展历史简要回顾油井管技术标准综述油井管实物评价必要性及目的油井管实物评价技术发展历史油井管实物评价技术简要介绍小结 内容提要 14 符合性与适用性不同检验与使用不同油井管柱设计验证及正确选择油井管质量控制保证油井管的使用性能 实物评价必要性 15 16 西部某油田在下入日本某厂生产的API套管时 发生掉井事故 后对剩余套管取样 进行滑脱试验 结果发现 3个试样的平均滑脱载荷刚好达到规定值 其中两个试样的滑脱载荷未达到规定值 17 辽河油田80年代末90年代初出现了大面积的热采井套损 通过对工况调查 制定了套管柱设计评价方案 对套管性能进行了评价 在众多的特殊螺纹接头中 选择了NSCC 在试验的19口井中 油井安全生产寿命 单井吞吐次数 至少比过去增加了3倍以上 18 柯深101井完钻井深6850米 目的层地层压力超过130兆帕 温度达到150 关井压力94兆帕 井口油压43 5兆帕 井身结构采用13 9 7 5 通过对7 套管柱设计进行强度校核 并对拟选套管接头密封性进行全尺寸试验 提出了柯深101井用套管技术条件 保证了套管柱安全可靠性 取得了很好的效益 类似例子还有 大北一井 依南4井 乌深一井等 19 符合性与适用性统一油井管的正确选择油井管柱设计验证油井管质量控制 实物评价目的 20 油井管发展历史简要回顾油井管技术标准综述油井管实物评价必要性及目的油井管实物评价技术发展历史油井管实物评价技术简要介绍小结 内容提要 21 APIRP5C5 油 套管接头评价方法 22 90年代中期 国际标准化组织 着手制定油井管柱设计验证评价标准 APIRP5C5 2002年底 石油天然气工业 套管和油管试验程序 ISO13679第1版 密封包络线和强度包络线的概念 推荐了特殊工艺井条件下的评价方法 强化了不同井况条件下油 套管柱性能验证 修改补充 ISO13679演化 23 油井管发展历史简要回顾油井管技术标准综述油井管实物评价必要性及目的油井管实物评价技术发展历史油井管实物评价技术简要介绍小结 内容提要 24 APIRP5C5 ISO13679 接头试验 CAL1 液体服役环境 最不苛刻的试验 无热循环3个试样CAL2 限制外压的气体 液体服役环境在135 C温度条件下承受5小时累积气体压力4个试样CAL3 气体 液体服役环境在135 C温度条件下承受5小时累积气体压力6个试样CAL4 气体 液体服役环境 最苛刻的试验 在180 C温度条件下承受50小时累积气体压力弯曲8个试样 25 试样加工 26 27 试验流程 28 上卸扣试验 29 A系列 30 B系列 31 c系列 32 极限加载试验 33 总体方面 APIRP37的名称为接头设计验证 Proof Test 的评价程序 APIRP5C5的名称为接头评价 Evaluation 程序 ISO13679的名称为接头试验 Test 程序 由名称的变化可以看出 全尺寸试验的发展经历了设计验证 接头评价及性能检测三个阶段 由于ISO13679的附录给出了不同井况条件下接头性能评价程序 因此 该标准更加全面 由于侧重点的变化 APIRP37的试验没有分级别 APIRP5C5和ISO13679对试验进行了分级 而且APIRP5C5的分级更详细 APIRP37和APIRP5C5强调实验结果 而ISO13679须具有结论性的语言 34 试样方面 APIRP37第1版要求12根试样 并考虑高钢级 大壁厚及极限公差情况 APIRP37第2版要求18根试样 考虑标准符合性及极限公差情况 APIRP5C5按照评价级别的高低 依次要求3 12 24 27根试样 并给出了各种组合试样加工公差 ISO13679按照评价级别的高低 依次要求8 6 4 3根试样 并给出了各种组合试样加工公差 试样的数量不断减少 而加工公差不断明晰化 试样组合覆盖了整个产品在使用过程中可能发生的情况 35 上 卸扣试验 APIRP37要求首先通过试验确定最大和最小上扣扭矩 第1版要求油管在最小上扣扭矩条件下能够承受20次上 卸扣 对套管没有要求 第2版要求在最小上扣扭矩条件下油管能够承受10次上 卸扣 而套管能够承受3次上 卸扣 APIRP5C5要求制造商提供上扣扭矩 并要求在最大上扣扭矩条件下油管能够承受9次上 卸扣 套管承受2次上 卸扣 ISO13679对上 卸扣试验做出了更详细的规定 除APIRP5C5规定上 卸扣试验外 增加了轮换组合条件下的上 卸扣试验 要求在最大上扣扭矩条件下油管能够承受4次上 卸扣 套管承受2次上 卸扣 由此可以看出 确保油 套管的使用性能 是上 卸扣试验发展的趋势 36 密封试验 APIRP37第1版主要试验项目有 静水压 静气压 水压 拉伸 规定压力下的热循环和外压试验 第2版增加了内压 压缩 内压 压缩 弯曲 内压 拉伸 弯曲 外压 拉伸 外压 拉伸 弯曲 其热循环试验最高温度由180 F增加到325 F 载荷条件由单纯的内压改为内压 拉伸 APIRP5C5主要试验项目有 气压循环 压力热循环 压缩 内 外压循环 内压 拉伸条件下的热循环 拉伸 内压循环 拉伸 内 外压循环及米赛思应力圆的一 二象限加载试验 ISO13679主要试验项目有 拉伸 压缩 内 外压循环 即米赛思应力圆加载试验 拉伸 压缩 内压 弯曲及内压 拉伸条件下的热循环 ISO13679含盖了APIRP37和APIRP5C5的所有试验 更加注重集成 由原来的分项目变为一个项目 试验难度加大 试验条件更为苛刻 值得注意的是 APIRP5C5前两版没有的弯曲试验在ISO13679重新出现 37 结构承载能力试验 APIRP37只有拉伸和压缩试验APIRP5C5增加了内压至失效和高 低内压 拉伸至失效ISO13679删掉压缩至失效增加了压缩 外压至失效 外压至失效 外压 压缩至失效 拉伸 内压至失效 内压 压缩至失效 38 39 40 41 42 钻柱构件实物评价技术 还没有形成公认的或发布的标准国外钻具生产厂均拥有实物试验设备进行疲劳寿命预测进行产品改进和产品开发