套管抗挤特性及高抗挤套管——《油套管标准研究、油套管失效分析及典型案例》(4)

简要介绍了套管的抗挤特性与生产开发期中损坏的关系及其主要影响因素,指出套管抗挤毁特性除与钢管本身的屈服强度、残余应力以及直径/壁厚比值、椭圆度、壁厚偏差等几何因素有关外,还与外载荷条件有关,因此在设计管柱时,若使用高抗挤套管,还应考虑外载条件,尤其是盐岩、普岩地层的不均匀蠕变。不能把实际管子的挤毁压力比API Bull 5C2高或者高25%～30%,就笼统称其为高抗挤套管。     

优质高抗挤套管WSP110T的研制

套管挤毁损坏是油气田开发中面临的重大技术难题,为此,研制了一种非API系列的高抗挤套管WSP110T。叙述了该高抗挤套管的设计原理、主要研制过程及试验结果。权威部门对该套管的评价结果表明,其抗挤性能超过API标准规定值的25%以上。因此,用WSP110T套管代替普通API套管,可以有效延长油气井的寿命,提高油田的综合开发效益,具有广阔的推广前景。     

Φ139.7 mm×12.7 mm CB125HC高抗挤套管抗外挤性能研究

利用实物试验和有限元模拟研究了几何参数对高抗挤套管抗挤性能的影响。检测10支同批次Φ139.7 mm×12.7 mm CB125HC套管的外径、壁厚等几何参数,利用立式挤毁试验系统进行挤毁试验,得到套管抗挤强度值。对检测的几何参数和挤毁结果进行分析,研究壁厚不均度、椭圆度等对套管抗挤能力的影响。利用实测数据建立有限元模型,计算各个样品的抗挤强度值并与API计算值和实测值进行比较。结果表明:高抗挤套管的抗挤强度远大于API计算值,说明API公式不适用于高抗挤套管,有限元结果与试验结果相近,用有限元方法可快速预测高抗挤套管的抗挤能力。     

SEW高抗挤套管抗外压挤毁性能研究

研究了80~125钢级SEW高抗挤套管的材料性能、尺寸精度、残余应力和抗外压挤毁性能。研究结果表明:屈服强度是影响SEW高抗挤套管抗挤强度的决定性因素,径壁比、外径不圆度、壁厚不均度和残余应力是影响SEW高抗挤套管抗挤强度的主要因素;提高套管的屈服强度和尺寸精度,减小径壁比,降低残余应力均可提高套管的抗外压挤毁性能。     

石油套管抗挤毁解决方案及发展

介绍了套管抗挤毁强度预报方法的演变过程和最新进展,对比了各理论的先进性和局限性;按照K-T理论分析了影响套管抗挤毁强度的主要因素,其中制造质量因素主要包括椭圆度和残余应力;介绍了国内外油气井套管抗挤毁的各种方案和产品;对比了各系列产品和方案的优缺点及控制重点。提出了深井异常高压地层采用特厚壁套管,抗挤毁套管采用调质热处理工艺,以及提高抗挤毁设计安全系数等一系列建议。     

国产高抗挤套管残余应力初探

残余应力是影响套管挤毁抗力的主要因素之一,选择适当的热矫直工艺将降低残余应力,提高套管的抗挤性能。通过对国产244．5mm×11．99mmTP110T高抗挤套管残余应力的分析测试,研究了残余应力的产生过程、测量和控制方法,探讨了残余应力对挤毁压力的影响。     

包钢高抗挤毁石油套管试验成功

由包钢（集团）公司自主研制开发的BT110T钢级高抗挤毁石油套管在四川省德阳市进行下井试验获得成功，产品完全满足气井的压力要求。     

超高抗挤套管产品的研发

为了满足油田对油井管更高抗挤性能的需求,宝山钢铁股份有限公司自2006年起立项开展对超高抗挤套管的研发,提出了通过织构设计与组织控制生产超高抗挤套管的研发思路,设计了相应的具有自主知识产权的钢种．获得了超过API标准压溃值65％以上、对屈服强度不敏感的超高抗挤套管。介绍了此种套管的织构特征及析出相特点。     

套管的残余应力对抗挤毁强度的影响

运用弹性力学理论,建立石油套管的力学模型,通过理论和有限元计算,得到残余应力与石油套管抗挤毁强度之间的关系.研究表明残余应力在很大程度上影响着石油套管的抗挤毁强度,当切向残余应力存在时,适当的压应力明显有利于提高石油套管的抗挤毁强度,而拉应力的存在会显著降低石油套管的抗挤毁强度;当石油套管上存在轴向残余应力时,拉应力使石油套管的抗挤毁强度降低,而压应力使石油套管的抗挤毁强度有所提高;非均匀分布挤压载荷对石油套管抗挤毁强度的影响同均匀分布载荷相似.因此,为了提高石油套管的抗挤毁强度,应根据管体的受力状态,使石油套管的管体上产生最佳的残余应力,提高石油套管的抗挤毁强度,延长使用寿命.     

超高强度抗挤套管的开发

中原油田东濮凹陷地区发育相当成熟的岩层要求套管单轴抗挤强度不低于103MPa,以抵御恶劣的地质条件。为了能和上下管柱设计使用的API标准规格的Φ177.8mm×10.36mm以及Φ177.8mm×11.51mm套管方便地连接,设计了非API标准规格的Φ180mm×11.51mm套管。采用纯净钢技术制造了这种规格的BG160TT超高强度抗挤套管。试制结果表明:该套管屈服强度不低于1210MPa,冲击功不小于110J,抗挤强度不低于110MPa。该超高强度抗挤套管已在中原油田东濮凹陷地区成功下井使用。     

阿塞尔轧管机组生产抗挤套管的研究

生产抗挤套管的关键在于尽量降低管体残余应力。除了采用热矫直工艺可以明显降低残余应力外,提高管体几何尺寸精度也可以大幅度降低管体残余应力。阿塞尔三辊轧管机组不但可以保证管体高的几何尺寸精度,同时由于采用斜轧所形成的﹛111﹜织构可以有效提高管体抗挤强度。     

大直径高强度石油套管的开发

对大直径(339.7mm)高强度石油套管进行了系统的研究。经过初步试制与优化试制,确定了最终的化学成分、轧管工艺、热处理工艺和管加工工艺等。试制结果和批量生产表明,产品性能达到了国外同类产品质量水平,受到了用户的肯定。     

TP65石油套管在模拟井条件下的射孔试验

介绍了 TP65套管在大庆油田模拟井条件下进行的两种射孔试验的原理及过程,并根据试验结果分析了管体韧性对射孔开裂性能的影响。     

冷却速度对25MnV／P110钢级石油套管相变规律的影响

P110钢级石油套管经过调质热处理实现其良好的综合力学性能,而相变规律是制定热处理工艺的依据,对相变组织的精细控制是产品质量的根本保证。采用热膨胀法通过Gleeble-1500热模拟实验机测定了25MnV钢在1-50℃／s冷却速度下的连续冷却转变（CCT）曲线,并分析了不同冷却速度对相变规律和组织演变的影响。     

人工神经网络方法预测P110油套管钢稀土渗铬层的厚度

利用人工神经网络原理,建立了反映P110油套管钢(P110钢)稀土渗铬工艺参数与渗铬层厚度关系的预测模型.结果显示:该模型可以对选定工艺条件下渗铬层厚度进行良好的预测,预测结果在合理的误差范围内,建立的模型是可靠的,可以通过此模型优化工艺参数,实现P110钢稀土渗铬层厚度预测.     

火烧油层稠油热采井专用套管的设计开发

分析了火烧油层稠油热采的机理和火烧油层稠油热采井对套管的性能要求,提出了其专用套管的力学性能和使用性能指标,并对生产的TP90H-3Cr和TP90H-9Cr两种套管的力学性能、整管使用性能、高温拉伸性能、抗CO2腐蚀能力进行检验。结果表明:TP90H-3Cr和TP90H-9Cr套管的性能指标达到或超过设计要求,热稳定性和抗高温软化能力优良,抗CO2腐蚀性能优异,满足油田火烧油层稠油热采井的实际使用要求。     

脉冲电流阴极保护技术在油井套管上的应用

油井套管外腐蚀是套管失效的最主要形式,严重制约了油田的作业和开发。阴极保护技术已广泛应用于油井套管系统的防腐蚀保护。实践证明,该技术是目前使用最广泛、最有效的油井套管防腐蚀技术。然而,基于脉冲电流的阴极保护技术在油井套管中还没有相关应用。理论研究和模拟实验证明,脉冲电流阴极保护技术具有电流分布更均匀,总电流需求更低,保护深度更深,耗能更低等诸多优点。通过介绍脉冲电流阴极保护技术的历史、研究进展、应用条件等,对油井套管阴极保护技术进行了综述;探讨了油井套管脉冲电流阴极保护基本参数的影响规律;总结了对该技术保护效果的评价,并对其保护效果进行了展望。