国产CT150连续管性能研究及应用

为满足超深井、超长水平井及高压井开发对连续管强度、下入深度、承压能力提出的要求，研制开发了目前世界最高强度CT150连续管，并在油田开展应用。通过金相、力学性能和低周疲劳等试验，研究了国产CT150连续管的强度、塑性、承压能力和弯曲疲劳寿命等性能。结果显示，国产CT150连续管屈服强度为1 078 MPa，抗拉强度为1 141 MPa，硬度<363HV_1.0，伸长率为21%；Φ50.8 mm×4.0 mm规格CT150连续管爆破压力达196.2 MPa，挤毁压力达161.4 MPa，疲劳寿命达到248次。研究表明，CT150连续管具有较好的强塑性，相比同规格CT110连续管，疲劳寿命提高了1倍，承载承压能力也大幅提升，相同条件下下入深度可提高36.4%。该产品在新疆油田总计应用28口井，下井作业51次，有效减少管材螺旋自锁现象发生，显著提升长水平段的下入深度，同时具有优异的承压性能，大幅提高了作业的安全性。     

国产CT90连续管组织与性能

对国产CT90连续管的微观组织进行了分析,并对其力学性能、耐蚀性等进行了研究。结果表明:CT90连续管组织为多边形铁素体+粒状贝氏体+M/A;M/A主要以岛状弥散分布,晶粒度13级。SEM和TEM组织分析表明:分布在铁素体晶界的粒状贝氏体由束状和岛状分布的M/A组元和微细铁素体构成。性能分析结果表明,国产CT90连续管具有良好的强塑性,屈服强度达到670 MPa,抗拉强度735 MPa,延伸率23.7%,硬度值均小于238 HV0.5,管体屈服扭矩为2 425.5 N.m,高出标准要求10%;挤毁强度为122.0 MPa,高出API RP 5C7标准要求36.7%,疲劳寿命较CT80连续管提高10%,且对HIC和SSCC均不敏感。     

CT110变壁厚连续管断裂原因及使用寿命分析

针对CT110钢级Φ50.8 mm变壁厚连续管起管过程中在鹅颈位置连续断裂问题，通过对断裂位置取样分析，结合现场作业信息及车载连续管模拟分析与工程设计软件，综合分析了连续管断裂失效的主要原因。结果表明，连续管失效是腐蚀叠加累计弯曲疲劳导致的腐蚀疲劳断裂，也验证了连续管模拟软件的可靠性。建议重视车载连续管模拟分析与工程设计软件的应用，做好连续管疲劳情况的跟踪统计，及时进行风险评估；重视连续管的维护保养，以延长使用寿命。     

超高强度CT120连续管研制及性能研究

为满足深层油气及页岩气开发需求,开发了屈服强度高于110 ksi的超高强度连续管产品。分析了超高强度连续管的制造难点,并对研制的Φ50.8 mm×4.44 mm CT120钢级连续管进行了检测分析。结果表明:CT120连续管屈服强度880 MPa,抗拉强度955 MPa,硬度小于328HV,管体焊接质量、塑性均控制较好,组织以多边形铁素体和粒状贝氏体为主,各项性能指标均满足设计要求;同时,管体具有较高的抗内、外压能力和弯曲疲劳寿命,爆破压力达200.2 MPa,挤毁压力达172.2 MPa,疲劳寿命达到192次。通过对CT120连续管综合性能研究,为该产品在油田的推广应用及作业工艺制定提供数据支撑。     

国产耐蚀连续管性能分析

针对低碳微合金钢连续管在含有H₂S、CO₂等腐蚀介质的油气田,以及在CCUS作为CO₂注入管柱等工况条件下服役时连续管腐蚀严重、疲劳寿命低、易发生脆断等问题,开发了国产耐蚀合金连续管。通过对BSGCT80-2205和BSGCT80-18Cr两种材质的国产耐蚀合金连续管开展力学性能、塑性、抗压、腐蚀等性能检测,全面研究分析了两种连续管的各项性能。结果表明：BSGCT80-2205和BSGCT80-18Cr两种管材整体强度均满足80ksi钢级连续管要求;压扁、扩口试验管材焊缝和母材均未出现开裂,低周大应变疲劳寿命高于同规格90ksi钢级连续管寿命;腐蚀试验证明两种管材适合在含腐蚀介质油气田或作为CO₂注入管柱长期服役。     

国产CT130连续管性能及现场应用

为了满足我国深井、超深井及页岩气开发对高强度连续管的需求,开展了CT130连续管的研制。分析了研制的Φ50.8 mm×4.44 mm国产CT130连续管的强度、塑性、承压能力、弯曲疲劳寿命等性能,并介绍了该产品在某页岩气平台的现场应用情况。性能分析结果显示,国产CT130连续管具有强度高、 抗压高、疲劳寿命长等优点。将国产CT130连续管在高压环境中累计安全起下油管49次,疲劳寿命预测软件显示管材平均累计疲劳损伤率为33%,取管体端部样品进行检测,样管性能无明显衰减。性能分析及现场应用表明,国产CT130连续管可实现同类型进口产品的替代。该研究可为促进国产CT130连续管在油田的推广应用提供数据支撑。     

2205双相不锈钢连续管组织与性能分析

针对碳钢连续管在适量H2 S和CO2共存的油田腐蚀工况中,管材腐蚀严重以及疲劳寿命短等问题,开发了具有较强耐蚀性和强塑性合理匹配的2205双相不锈钢连续管.通过对该管材开展微观组织、 硬度、 力学性能、 塑性和腐蚀等检测评价,全面分析了2205双相不锈钢连续管的各项性能.分析结果表明:该管材组织以奥氏体和铁素体相为主,...     

高强度CT100连续管力学性能研究

为了满足各油田用户对连续管钻井、压裂及深井、超深井开发的需求,突破国外对高强度连续管制造技术的垄断,国家石油天然气管材工程技术研究中心成功研制出首盘国产规格为Φ50.8 mm×4.44 mm CT100钢级高强度连续管。通过国家石油管材质量监督检测中心的第三方检测,其各项理化性能合格,满足API SPEC 5ST标准要求。国产CT100连续管可承受高载荷,适合深井、超深井作业,尤其在页岩气开发中进行多段压裂、钻磨桥塞等作业具有显著优势。     

高强度连续管

连续管强度级别的提高有利有弊.一方面由于其拉伸载荷极限、抗扭极限、爆破极限以及挤裂极限的增加,使得连续管可以在更高压力、更大长度范围内应用;另一方面,随着强度级别的提高,其塑性、韧性降低,并且对环境裂纹的敏感性也在增强.初步试验结果表明,对于屈服强度分别为690 MPa(100 ksi)和758 MPa(110 ksi)的新一代高强度连续管,其商业可适用的最小屈服强度级别为620MPa(90 ksi).     

国产CT130变壁厚连续管性能及现场应用

为了进一步推广国产CT130变壁厚连续管产品,促进国产CT130变壁厚连续管的应用,对规格为Φ50.8 mm×(4.44～4.80)mm国产CT130变壁厚连续管不同壁厚处的微观组织及力学性能进行分析检测。结果表明,国产CT130变壁厚连续管不同壁厚组织以细晶板状铁素体+粒状贝氏体+珠光体为主,且母材与焊缝组织的性能基本一致,平均屈服强度均超过980 MPa,平均抗拉强度均超过980 MPa,硬度为306HV_1.0～366HV_1.0,抗内压强度为176.4 MPa,抗外压强度为223.3 MPa;同时,当内压为34.47MPa时,其疲劳寿命均值为219次,表现出良好的抗挤毁性能。从而说明国产CT130变壁厚连续管的各项性能均满API SPEC 5ST标准要求。     

CT110连续油管环焊工艺对焊接接头组织性能的影响

为了确保连续油管现场修复对接焊缝性能,提高连续油管的使用寿命,设计了两种CT110连续油管环焊对接工艺方案,并进行了焊接试验。采用金相组织分析、显微硬度测试、拉伸性能检测及疲劳试验等方法,分析了两种工艺方案下焊接接头的组织与力学性能。结果显示,两种工艺下所焊CT110连续油管焊接接头的焊缝及热影响区粗晶区组织均以铁素体和粒状贝氏体为主,显微硬度及抗拉强度相当,但工艺方案二所焊接头均匀变形能力更强,疲劳寿命相对提高92%。研究表明,采用工艺方案二将盖面层改为两道焊的工艺措施,能够降低因焊接热作用引起的热影响区回复与再结晶程度,提高焊接接头均匀变形能力,从而提高接头抗低周疲劳性能。     

国产高强度CT100连续油管在青海油田的试验应用

为适应深井和复杂井开展连续油管高端作业,打破国外对高强度连续油管的技术垄断,成功研制了CT100连续油管,并在青海高原复杂恶劣环境下开展喷砂射孔、环空拖动压裂等多项工艺试验应用。通过现场应用,验证了国产CT100连续油管具有强度高、抗压高、疲劳寿命高、环境适应性强等优点。应用表明,国产CT100级连续油管具有良好的可靠性,可替代同类型进口连续油管,实现油田连续油管作业的降本增效。     

连续油管低周疲劳分析

介绍了连续油管井下作业的弯曲循环方式及典型失效形式,并对连续油管作业进行了受力分析,同时采用外径38.1 mm,壁厚3.18 mm的CT80级进口连续油管进行不同内压下的疲劳试验。疲劳试验结果和失效试样的断口分析表明,内压作用下的弯曲疲劳是连续油管失效的主要原因,连续油管的疲劳失效属于典型的低周疲劳问题,疲劳裂纹都在连续油管外表面开始产生。因此,低周疲劳是连续油管工作寿命的主要影响因素。     

连续管焊接工艺及接头性能研究

根据连续管结构特点开发了专用工装及优化的焊接工艺,并对焊接接头的强度、塑性、硬度、耐腐蚀性能进行了研究.结果表明,连续管对接接头的热影响区中总存在不同程度的软化,该软化区的存在使得接头断裂于焊缝附近,同时接头的强度降低.采用专门开发的水冷焊接工艺可以明显改善软化程度,接头强度下降幅度降低.接头的弯曲、压扁试验结果表明焊接接头具有良好的变形能力.在28％HCl模拟溶液中焊接接头的腐蚀速度很快,由于材质的不同及结构特点的影响,焊缝的腐蚀速度明显高于母材及热影响区.     

连续油管力学性能研究进展

连续油管以其不同于常规钻杆、油管的材质和作业工艺与装备,有着不可替代的优势,使其在钻井、采油等应用领域得到了飞速发展,与连续油管作业工艺相关的力学问题的研究也在迅速跟进。连续油管具有管径小、挠性好、成本低、效率高等显著优点和摩擦损失大、刚度低、需反复进行塑性弯曲等缺点,为了能在充分发挥其优势的前提下将损失降到最低,人们在连续油管的失效研究方面进行了不懈的努力。文章概述了近十年来国内外关于连续油管的力学性能、失效机理等方面的研究进展,并提出了需要进一步深入研究的课题。