油井管实物评价技术讲座

1、1,油井管实物评价技术,韩新利 技术监督中心主任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 API SPEC 5B包含标准螺纹 19621989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

2、(GOST) 7080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

3、,油、套管技术标准包括 API系列：API SPEC 5CT，API SPEC 5B，API RP 5C1，API BUL 5C2，API BUL 5C3，API BUL 5C4，API RP 5C5，API RP 5A3。 国标及行标系列：GBT9252.2，GBT18052（5B），GBT19830（5CT） SYT5199（5A3）， SYT5989，SYT5990(国外套管订货技术条件），SY/T6194（5CT）， SYT6128（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：A

4、PI SPEC 5D，API SPEC 7，API RP 7A1 国标及行标系列：GBT9253.1，SYT0544（内涂层） SYT5051（钻具稳定器），SYT5144（钻铤），SYT5146（加重钻杆），SYT5200（转换接头）， SYT5290（钻杆接头），SY/T5987（国外钻杆订货技术条件）， SYT5198（7A1），SYT6407（7） 国际标准系列：ISO11961（5D），ISO13678（7A1）,10,API SPEC 5CT（ ISO11960 ，GBT19830， SY/T6194）规定了油、套管及附件的交货技术条件，为产品标准； API SPEC 5B（ GB

5、T18052）规定了API螺纹参数及检验方法，保证油、套管的互换性； API RP 5C1规定了油、套管的维护和使用指南； API RP 5A3规定了螺纹脂的要求及检验方法；,11,API BUL 5C3给出了油、套管的性能计算公式； API BUL 5C2给出了由API BUL 5C3公式计算出的油、套管的最低使用性能； API BUL 5C4给出了由API BUL 5C3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； API RP 5C5规定了油、套管接头的试验方法，结合API RP 5A3要求，综合检验油、套管能否达到规定最低使用性能。API RP 5C5的第

6、3版与ISO13679完全相同。,12,API SPEC 5D（ ISO11961）给出了钻杆规范； API SPEC 7 （SYT6407）给出了钻柱构件规范 API RP 7A1（ ISO13678， SYT5198）给出了钻具螺纹脂规范 SYT5051给出钻具稳定器规范，SYT5144（钻铤），SYT5146（加重钻杆），SYT5200（转换接头）， SYT5290（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

7、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

8、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,API RP 5C5（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

9、评价标准,API RP 5C5,2002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,API RP 5C5 (ISO 13679) 接头试验,CAL 1: 液体服役环境（最不苛刻的试验） 无热循环 3个试样 CAL 2: 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

10、气体压力 4个试样 CAL 3: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 CAL 4: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,API RP 37的名称为接头设计验证（Proof-Test）的评价程序，API RP 5C5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、

11、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，API RP 37的试验没有分级别，API RP 5C5 和ISO13679对试验进行了分级，而且API RP 5C5的分级更详细。 API RP 37和 API RP 5C5强调实验结果，而ISO13679须具有结论性的语言。,34,试样方面,API RP 37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。 API RP 37第2版要求18根试样，考虑标准符合性及极限公差情况。 API RP 5C5按照评价级别的高低，依次要求3、12、24、27根

12、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,API RP 37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。 API RP 5C5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。 ISO13

13、679对上、卸扣试验做出了更详细的规定，除API RP 5C5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,API RP 37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180F增加到325F，载荷条件由单纯的内压改为内压拉伸。 API RP 5C5主要试验项目有：气压循环、压力热循环、压缩内外压循环

14、，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API RP 37 和API RP 5C5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，API RP 5C5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,API RP 37只有拉伸和压缩试验 API RP 5C5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,43,44,油井