系统控制延长API圆螺纹油管的失效周期

据统计,油管失效86％发生在螺纹联接处,而螺纹联接失效表现在两个方面：密封失效和滑脱失效。造成密封和滑脱失效的原因较为复杂,最重要的因素是螺纹粘扣降低了螺纹联接的强度和密封性能。因此,系统控制,提高螺纹抗粘扣能力是改善螺纹联接性能,减少螺纹滑脱和密封失效的必由之路。在多年从事油套管研究、制造和现场服务的基础上,总结提出了“系统控制延长API圆螺纹油管的失效周期”,以此开展API圆螺纹加工、使用过程中的质量控制,有效延长圆螺纹油管的服役期。     

提高N80级ERW石油套管钢抗粘扣性能的新工艺

简述了管螺纹粘扣的产生机理及粘扣现象与材料力学之间的关系,以及新TMCP工艺研制石油套管钢的试验材料和方法,重点分析了新TMCP工艺对试验钢组织和力学性能的影响及试验钢性能对套管螺纹抗粘扣性能的影响。分析结果表明,采用新TMCP工艺获得了针状铁素体＋马氏体双相组织的石油套管钢,在不降低塑性、韧性的前提下,有效提高了材料的强度、硬度以及加工硬化指数,较好地改善了ERW石油套管钢的抗粘扣性能。     

API圆螺纹接头连接强度的影响因素研究

API圆螺纹接头经常发生滑脱失效事故,严重影响了这种接头油套管的应用。为此,利用有限元法研究了API圆螺纹接头发生滑脱失效的过程与机理,同时分析了螺纹参数和上扣扭矩对接头连接强度的影响。通过对17个圆螺纹套管接头试样进行全尺寸试验,对有限元模拟结果进行了验证。试验和计算结果表明,圆螺纹油套管滑脱失效最先发生在啮合大端的第1、第2牙螺纹上,螺纹参数尤其是不匹配的锥度对接头滑脱失效影响很大,同时上扣扭矩也有显著影响。建议将上扣扭矩在API扭矩的基础上再提高(15~20)%,这样有利于接头连接强度的提高。     

API油套管粘扣原因分析及预防

对塔里木油田API油、套管粘扣问题进行了全面调查研究,对部分油、套管抽样进行了上、卸扣试验,并在几口井进行了油、套管下井试验。认为API油、套管粘扣原因既与产品质量有关,也与使用操作不当有关。油、套管螺纹加工质量不高,更容易发生粘扣。为保证油、套管的质量,制定了塔里木油田油、套管抽样上、卸扣试验补充技术条件。使用操作不当导致油、套管粘扣的因素主要包括碰伤、偏斜对扣、引扣不到位、上扣速度快、上扣扭矩不当等。为解决油田使用操作不当导致的粘扣问题,研制了预防油、套管粘扣的新型引扣钳专利产品,并制定了塔里木油田油、套管使用和维护操作规程。经过在几口井推广应用以上预防措施,有效地防止了由于操作不当导致的油、套管粘扣。     

油套管螺纹抗粘扣技术研究进展

简单介绍了油套管粘扣现象及机理,总结了近20 a来抗粘扣技术在螺纹参数优化、螺纹脂与润滑涂层的研发、表面处理和现场操作方法等方面的研究进展,并指出了油套管螺纹抗粘扣技术今后的发展趋势.     

特殊螺纹密封脂的研究及其在石油专用管中的应用

以前对螺纹脂的要求,只是润滑性和密封性,现在还要求对环境无污染。目前,就是按APIRP5A3生产的产品,虽然对环境的污染减轻了,但润滑性和密封性不能令人满意。石油管材研究中心和美国Tubemasters S.A.公司合作开发的CATTS 101,是以特殊的厌氧胶为基体,无铅、无重金属、无毒、无非生物降解成份的特殊螺纹密封脂。经全尺寸油套管评价试验和气密封试验,CATTS 101螺纹脂具有与API螺纹脂相同的润滑性和抗粘扣性,气密封性则优于API螺纹脂。所以,CATTS 101与API圆螺纹和偏梯形螺纹配合使用,可部分代替特殊扣的使用。     

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文章针对目前普遍存在的API圆螺纹套管易于发生滑脱失效的现象，分析了这种套管在拉伸载荷作用下滑脱失效的特点，并通过弹塑性有限元方法研究了各牙螺纹的受力。在此基础上，系统地研究了上扣扭矩对这种套管连接强度的影响，并利用全尺寸试验验证了有限元计算结果的可靠性。研究结果表明，上扣扭矩对圆螺纹套管的连接强度有较大影响，在API推荐扭矩的基础上，适当增大上扣扭矩，将上扣扭矩从API最佳值提高到最佳值的1.5倍，可明显提高圆螺纹套管的连接强度。     

链条夹持系统对粘扣性能的影响

在进行油、套管抗粘扣性能试验时,为了保证试验结果的准确性,应首先减小夹持系统带来的影响。为此,通过试验研究了链条夹持系统对套管接箍变形的影响。结果表明,在相同夹持压力下,接箍同一横截面上的变形呈弓形分布;夹持压力可使接箍横截面由圆形变为椭圆形,这样螺纹在啮合过程中会出现干涉,干涉较大的位置可能先粘扣,上扣扭矩的增大会使更多的螺纹粘扣;根据夹持压力与椭圆度的关系曲线,可以得出不影响油、套管粘扣性能的最大夹持压力;为了减小夹持对油、套管粘扣性能的影响,应选择合适的夹持压力,选择的原则应使接箍在上、卸扣过程中保持不动,而且不产生太大的椭圆度。     

油 套管粘扣和泄漏失效分析综述

对我国油田油、套管粘扣和泄漏事故进行了大量调查研究和失效分析,给出了油、套管粘扣和泄漏的定义。分析了由于机械加工、表面处理和螺纹脂质量不合格以及使用或装配不当等导致油、套管粘扣和泄漏的原因。从材料选择、螺纹接头质量控制、内外螺纹接头参数匹配、螺纹脂优选和现场使用操作等方面提出了防止粘扣和泄漏的措施。     

HFW焊管生产N80Q、P110级套管和油管的工艺开发

介绍了用HFW焊管生产N80Q、P110级套管和油管的生产工艺。该工艺将低合金高强度HFW焊管经过焊后精整、整体调质处理、焊缝和管体探伤、管端螺纹加工、水压试验、通径试验等工艺,生产出了高钢级成品套管和油管。调质生产线是实现用焊管生产高钢级石油套管、油管的关键。在这个生产工艺中,焊管经过调质热处理后,材料组织发生变化,其强度、韧性等力学性能提高,达到了API SPEC 5CT标准的性能要求。     

J55钢纵剖钢带高频焊套管的研制

针对高频焊（HFW）套管用J55钢纵剖热轧钢带存在成分偏析,且钢带中心偏析较严重,制管后中心偏析带位于焊缝处,在线焊缝正火热处理后,焊缝热影响区偏析带上便出现条状马氏体的问题,在材料设计上通过降C、降Mn来减轻钢带中心偏析,加入微量Nb补偿因降C、降Mn而导致的强度损失,改善管加工工艺性能并防止粘扣。加入微量Ca净化钢液,促使MnS球化,提高材料的综合性能。研制出一种适用于高频焊J55钢级纵剖料用钢及符合API SPEC 5CT标准的套管。     

C90级耐腐蚀HFW套管性能试验研究

从强韧性、显微组织、残余应力、沟槽腐蚀性能、抗氢致开裂性能、抗H2S应力腐蚀性能等方面,分析研究了采用"HFW高频焊接+热张力减径+全管体调质热处理"工艺开发的C90级耐腐蚀HFW套管产品的性能。结果表明,采用该工艺生产的C90级耐腐蚀套管屈服强度、拉伸强度均满足API 5CT标准对C90套管的要求,母材和焊缝的横向冲击功均大于100 J,且冲击功差异不大,残余应力小于80 MPa,并且对焊缝沟槽腐蚀和氢致开裂腐蚀均不敏感;在加载80%和85%名义屈服强度应力下,H2S应力腐蚀720 h后试样不开裂,说明该工艺生产的C90级耐腐蚀HFW套管具有良好的综合力学性能和抗H2S腐蚀性能。     

API管螺纹粘扣主要因素的确定方法研究

科学地确定出油井管螺纹粘扣的主要影响因素是提高油井管抗粘扣性能的前提和基础。在分析油井管螺纹粘扣机理的基础上，运用灰色关联理论提出了一种以关联度来评定各影响因素重要程度的判定方法，并给出了具体的应用实例。此方法为油井管制造商从众多影响因素中快速准确地确定出主要影响因素提供了科学位据，同时也节省了大量的实验费用和时间。     

冷却速率对SEW管坯焊缝性能的影响研究

为了研究不同冷却速率对SEW管坯焊缝性能的影响规律,对两种成分钢管管坯在热张减后不同冷却速率下的管材力学性能和显微组织,及管坯焊缝组织的优化情况进行了试验分析。试验结果表明,对HFW管坯进行热张力减径后经过12~18℃/s速率进行冷却处理,管材延伸率会降低7%,但屈服强度和拉伸强度提升约30%和12%,可实现管材良好的强度和塑性配比。热张力减径后增加管坯冷却速率,可细化焊缝及热影响区晶粒尺寸,有效均匀化焊缝区域和母材的组织。     

HFW焊管无缝化及实现

对比了HFW焊管和无缝管的性能差异,提出HFW焊管无缝化的概念,包括几何无缝化和物理无缝化两个方面.介绍了HFW的焊接机理及焊缝特点,以及实现HFW焊管无缝化的3种物理处理方式,即焊缝在线热处理,焊管整体热张力减径和焊管整体热处理.比较分析了这3种物理处理方式的生产工艺、关键装备及其无缝化效果.     

非API规格偏梯形螺纹接头套管连接强度计算

通过对塔里木油田250.83 mm套管使用情况调研,发现目前使用的250.83 mm套管采用API 244.48 mm偏梯形螺纹接头,其连接强度远低于管体。设计了与250.83 mm套管管体匹配的250.83 mm非API规格偏梯形螺纹套管接头。通过力学计算和有限元分析,证实250.83 mm管体配250.83 mm非API规格偏梯形螺纹接头套管比现有250.83 mm管体配API 244.48 mm标准偏梯形螺纹接头的套管连接强度大幅度提高。通过对API标准套管接头连接强度公式进行分析,得出了既可满足API套管连接强度计算,又可满足非API标准套管接头连接强度计算的公式。     

低效气田套管经济可靠性选择

低效气田开发中套管的经济可靠性选择是降低开发成本的有效措施之一。通过API长圆螺纹套管的适用性评价试验明确了影响螺纹密封性能的主要因素;结合低效气田苏里格的实际工况和主流井身结构,依据套管历史实物试验数据统计结果,采用可靠性分析方法确定了套管柱设计的安全系数,校核了载荷变异性对套管柱可靠性的影响,成功设计了2套管柱方案:?139.7mm×7.72/9.17 mm N80/J55 LC+CATTS101特殊螺纹脂复合套管柱和?139.7 mm×9.17 mm N80 LC+CATTS101特殊螺纹脂套管柱;套管螺纹参数按紧密距、螺距控制,接箍不圆度控制在0.7%以下,用最佳~最大扭矩上扣,过盈圈数不少于1.70圈;采用CATTS101螺纹脂上扣,涂抹均匀、适量;依据影响套管适用性的各种因素制定了套管订货补充技术条件和现场操作规范。在油田现场推广应用160多口井,运行良好,取得显著的经济效益。     

套管圆螺纹工作量规浅析

较详细地叙述了套管圆螺纹工作量规的中径、锥度、螺距等单项参数，分析了单项参数与紧密距之间的关系，提出了执行API STD 5B标准的自我观点，分析了工作量规磨损的原因，提出了减少磨损的方法，并叙述了圆螺纹工作量规紧密距的修整。这对于正确判定工作量规使用，保证套管生产质量很有益处。