油套管接头试验评价技术介绍ppt课件.ppt

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1、套管、油管接头质量及适用性评价1背景特殊接头的发展评价方法发展试验评价内容内容提要2背景油管柱和套管柱通常要承受几十或上百兆帕的内压或外压不均匀外压拉伸/压缩载荷弯曲、扭矩高温/低温腐蚀介质腐蚀、应力腐蚀、疲劳腐蚀等疲劳载荷温度循环、载荷循环、振颤载荷的时效地层破坏后性质变化、油气长期开采后成分变化3背景为了满足油田工况要求，油套管接头类型也有了较大发展。油套管连接螺纹API螺纹非API螺纹圆螺纹偏梯形弹性密封金属密封直连型整体连接特殊结构螺纹质量评价适用性评价设计质量、生产质量、使用工况生产质量、使用工况提高生产质量、设计水平管材优选4背景油井管的质量好坏和性能优劣，直

2、接影响着油公司的勘探开发效益和安全生产，对石油工业的发展关系重大。加工工艺、方法与质量控制程序材料化学成分规格连接螺纹类型油井管结构与密封性能几何尺寸力学性能5背景特殊接头的发展评价方法发展试验评价内容6特殊接头的发展每英寸10牙/8牙V型螺纹API1924每英寸8牙/10牙圆螺纹接头每英寸8牙偏梯形螺纹接头出现特殊螺纹接头法国瓦鲁瑞克等公司申请了专利有一百多种特殊螺纹扣型国内近十家制造厂有或正在开发特殊螺纹随后二十世纪四十年代目前API圆螺纹接头易发生滑脱气密封性能不足API偏梯形螺纹接头连接强度高，密封性能不足7特殊接头的发展偏梯形螺纹+金属密封面改进偏梯形螺纹+金属

3、密封面楔形螺纹+金属密封面不需螺纹脂的特殊接头特殊环境应用接头同样气密封性能下抗高拉伸、弯曲、压缩、疲劳能力提高提高可靠性、易操作性，满足特殊应用膨胀管接头双金属管特殊接头内涂层用特殊接头套管钻井用接头低应力耐腐蚀接头8背景特殊接头的发展评价方法发展试验评价内容9评价方法发展评价方法与以下因素发展相关油井管服役工况试验技术/方法试验设备油井管服役条件机械作用（动、静）环境与介质作用轴向力腐蚀内压外压弯曲扭矩碰撞冲击温度（交变冲击）跳钻、套管射孔上扣、传递扭矩水平井分支井泥浆、岩盐蠕动不均匀泥浆、天然气高压注水压裂酸化自重、摩擦冲刷、浮力H2S、CO2CL-、[O]高温强度

4、变形应力腐蚀低温变形断裂韧性10评价方法发展对温度、腐蚀、密封性、磨损等特殊因素考虑较少或考虑时无技术依据。目前管柱设计基本上是强度设计，主要是抗拉、抗内压密封、抗外挤强度校核。导致的结果：一方面套管壁厚越来越厚、钢级越来越高，按一般安全准则几乎没有套管可选；尾管固井间隙越来越小，下不到设计井深就中途遇阻遇卡。另一方面螺纹接头、管材防腐等方面仍存在较大的事故隐患。单纯依据强度校核的管柱设计方法无法保证管柱经济、安全可靠性。11评价方法发展管柱选择和验证评价是管柱设计的补充和完善，是保证管柱设计可靠性不可缺少的环节。管柱种类较多，性能差异很大，一些性能无法通过简单力学方法确

5、认，如管体的抗挤强度、接头的连接强度和密封性能等，只有通过验证评价才能进行确认。标准给出的只是接头单轴强度，套管的复合承载能力（尤其是接头的密封性和耐腐蚀性）一般并没有给出。对于特殊工况条件的油、气井，需要模拟现场工况条件对所选套管的承载能力进行评价，以确认设计是否安全可靠。12评价方法发展工作压力MPa(psi)服役条件等级高中底>82.74(12000)ⅠⅡⅢ55.16~82.74ⅠⅡⅢ27.58~55.16ⅡⅢⅢ0~27.58ⅢⅣⅣ在国外油公司管理体系中，具有一定强制性APIRP37(1st)APIRP37(2nd)APIRP5C5(1st)APIRP5C5(2nd

6、)1958年1980年1990年1996年试验周期缩短油公司，评价方法的优点试验分级规定试样长度及组合试验方法细节增加试验项目增加模拟井况针对美国南部高压油气井APIRP5C5（油、套管接头评价方法）13评价方法发展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APIRP5C52nd2002年底《石油天然气工业-套管和油管试验程序》APIRP5C53rd/ISO13679第1版密封包络线和强度包络线的概念介绍了需进行特殊检测的特殊工艺强化了不同井况条件下油、套管接头性能验证修改补充ISO1367914评价方法发展APIRP5C5(1991、1996)《套管和油

7、管接头评价程序推荐作法》15评价方法发展APIRP5C5(2003)/ISO13679(2002)《套管和油管接头评价程序推荐作法》试样数量减少，试验难度增加接头适用级别A系试验（见7.3.3）四个象限循环载荷B系试验（见7.3.4）两个象限循环载荷C系热循环试验（见7.3.5）热/压力-拉伸循环烘干和热循环温度内压介质（外压为水）Ⅳ级8个试样室温室温下弯曲5次室温下载荷循环50次压力/拉伸下的热循环a5次高温下载荷循环50次压力/拉伸下的热循环a5次室温下载荷循环180℃（356℉）气体试样2、4、5、7试样1、3、6、8试