油井管实物评价技术讲座

1、中,国,石,油,管,材,研,究,所,TUBULAR,GOODS,RESEARCH,CENTER,OF,CNPC,2020/5/30,西安,产业为标,科技为本,服务为魂,油田为根,1,油井管实物评价技术,韩新利,技术监督中心主任中,国,石,油,管,材,研,究,所,TUBULAR,GOODS,RESEARCH,CENTER,OF,CNPC,2020/5/30,西安,产业为标,科技为本,服务为魂,油田为根,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,

2、提,要,中,国,石,油,管,材,研,究,所,TUBULAR,GOODS,RESEARCH,CENTER,OF,CNPC,2020/5/30,西安,产业为标,科技为本,服务为魂,油田为根,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,中,国,石,油,管,材,研,究,所,TUBULAR,GOODS,RESEARCH,CENTER,OF,CNPC,2020/5/30,西安,产业为标,科技为本,服务为魂,油田为根,4,?,1962,年以前,?,专利文献很多，很杂,?,API SPEC 5B,包含标准螺纹,?,1962,1989,

3、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,中,国,石,油,管,材,研,究,所,TUBULAR,GOODS,RESEARCH,CENTER,OF,CNPC,2020/5/30,西安,产业为标,科技为本,服务为魂,油田为根,5,?,70,年代以前,?,进口前苏联油井管,?,采用苏联标准,(GOST),?,70,80,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

4、发展历史,中,国,石,油,管,材,研,究,所,TUBULAR,GOODS,RESEARCH,CENTER,OF,CNPC,2020/5/30,西安,产业为标,科技为本,服务为魂,油田为根,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,中,国,石,油,管,材,研,究,所,TUBULAR,GOODS,RESEARCH,CENTER,

5、OF,CNPC,2020/5/30,西安,产业为标,科技为本,服务为魂,油田为根,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,中,国,石,油,管,材,研,究,所,TUBULAR,GOODS,RESEARCH,CENTER,OF,CNPC,2020/5/30,西安,产业为标,科技为本,服务为魂,油田为根,8,油井管技术标准综述,?,油、套管技术标准包括,?,API,系列：,API SPEC 5CT,，,API SPEC 5B,，,API RP 5C1,，,API

6、BUL,5C2,，,API BUL 5C3,，,API BUL 5C4,，,API RP 5C5,，,API RP 5A3,。,?,国标及行标系列：,GB,T9252.2,，,GB,T18052,（,5B,），,GB,T19830,（,5CT,）,SY,T5199,（,5A3,），,SY,T5989,，,SY,T5990(,国外套管订货技术条,件），,SY/T6194,（,5CT,），,SY,T6128,（,5C5,）,?,国际标准系列：,ISO11960,（,5CT,），,ISO13678,（,5A3,），,ISO13679,（,5C5,）,中,国,石,油,管,材,研,究,所,TUBULAR

7、,GOODS,RESEARCH,CENTER,OF,CNPC,2020/5/30,西安,产业为标,科技为本,服务为魂,油田为根,9,?,钻具及构件技术标准包括,?,API,系列：,API SPEC 5D,，,API SPEC 7,，,API RP 7A1,?,国标及行标系列：,GB,T9253.1,，,SY,T0544,（内涂层）,SY,T5051,（钻具稳定器），,SY,T5144,（钻铤），,SY,T5146,（加重钻杆），,SY,T5200,（转换接头），,SY,T5290,（钻杆接头），,SY/T5987,（国外钻杆订货技术条,件），,SY,T5198,（,7A1,），,SY,T640

8、7,（,7,）,?,国际标准系列：,ISO11961,（,5D,），,ISO13678,（,7A1,）,中,国,石,油,管,材,研,究,所,TUBULAR,GOODS,RESEARCH,CENTER,OF,CNPC,2020/5/30,西安,产业为标,科技为本,服务为魂,油田为根,10,?,API SPEC 5CT,（,ISO11960,，,GB,T19830,，,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,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

9、护和使用指南；,?,API RP 5A3,规定了螺纹脂的要求及检验方法；,中,国,石,油,管,材,研,究,所,TUBULAR,GOODS,RESEARCH,CENTER,OF,CNPC,2020/5/30,西安,产业为标,科技为本,服务为魂,油田为根,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

10、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,3,版与,ISO13679,完全相同。,中,国,石,油,管,材,研,究,所,TUBULAR,GOODS,RESEARCH,CENTER,OF,CNPC,2020/5/30,西安,产业为标,科技为本,服务为魂,油田为根,12,?,API SPEC 5D,（,ISO11961,）给出了钻杆规范；,?,API SPEC 7,（,SY,T6407,）给出了钻柱构件规范,?,API RP 7A1,（,ISO13678,，,SY,T5198,）给出了钻,具螺纹脂规范,?,SY,T505

11、1,给出钻具稳定器规范，,SY,T5144,（钻,铤），,SY,T5146,（加重钻杆），,SY,T5200,（转换,接头），,SY,T5290,（钻杆接头），,中,国,石,油,管,材,研,究,所,TUBULAR,GOODS,RESEARCH,CENTER,OF,CNPC,2020/5/30,西安,产业为标,科技为本,服务为魂,油田为根,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,中,国,石,油,管,材,研,究,所,TUBULAR,GOODS,RESEARCH

12、,CENTER,OF,CNPC,2020/5/30,西安,产业为标,科技为本,服务为魂,油田为根,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,中,国,石,油,管,材,研,究,所,TUBULAR,GOODS,RESEARCH,CENTER,OF,CNPC,2020/5/30,西安,产业为标,科技为本,服务为魂,油田为根,15,中,国,石,油,管,材,研,究,所,TUBULAR,GOODS,RESEARCH,CENTER,OF,CNPC,2020/5/30,西安,产业为标,科技为本,服务为魂,油田为

13、根,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。,中,国,石,油,管,材,研,究,所,TUBULAR,GOODS,RESEARCH,CENTER,OF,CNPC,2020/5/30,西安,产业为标,科技为本,服务为魂,油田为根,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

14、寿命（单井吞吐次数）至少比过去增加了,3,倍以上。,中,国,石,油,管,材,研,究,所,TUBULAR,GOODS,RESEARCH,CENTER,OF,CNPC,2020/5/30,西安,产业为标,科技为本,服务为魂,油田为根,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，井口油压,43.5,兆帕，井身结构采用,13-9-7-5,。,?,通过对,尷,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

15、、依南,4,井、乌深一井等,中,国,石,油,管,材,研,究,所,TUBULAR,GOODS,RESEARCH,CENTER,OF,CNPC,2020/5/30,西安,产业为标,科技为本,服务为魂,油田为根,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,中,国,石,油,管,材,研,究,所,TUBULAR,GOODS,RESEARCH,CENTER,OF,CNPC,2020/5/30,西安,产业为标,科技为本,服务为魂,油田为根,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

16、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,中,国,石,油,管,材,研,究,所,TUBULAR,GOODS,RESEARCH,CENTER,OF,CNPC,2020/5/30,西安,产业为标,科技为本,服务为魂,油田为根,21,API RP 5C5,（油、套管接头评价方法）,API RP 37 (1,st,),API RP 37 (2,nd,),API RP 5C5(1,st,),API RP 5C5 (2,nd,),1958,年,1980,年,1990,年,1996,年,试验周期缩短,?,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

17、加模拟井况,针对美国南部,高压油气井,各油公司评价方法的优点,中,国,石,油,管,材,研,究,所,TUBULAR,GOODS,RESEARCH,CENTER,OF,CNPC,2020/5/30,西安,产业为标,科技为本,服务为魂,油田为根,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,中,国,石,油,管,材,研,究,

18、所,TUBULAR,GOODS,RESEARCH,CENTER,OF,CNPC,2020/5/30,西安,产业为标,科技为本,服务为魂,油田为根,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,中,国,石,油,管,材,研,究,所,TUBULAR,GOODS,RESEARCH,CENTER,OF,CNPC,2020/5/30,西安,产业为标,科技为本,服务为魂,油田为根,24,API RP 5C5 (ISO 13679),接头试验,?,CAL 1:,液体服役环境（最

19、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,o,C,温度条件下承受,5,小时累积气体压力,?,4,个试样,?,CAL 3:,气体,/,液体服役环境,?,在,135,o,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,o,C,温度条件下承受,50,小时累积气体压力,?,弯曲,?,8,个试样,中,国,石,油,管,材,研,究,所,TUBULAR,GOODS,RESEARCH,CENTER,OF,CNPC,2020/5/30,西安,产业为标,科技为本

20、,服务为魂,油田为根,25,试样加工,试,样,号,试验目的,上扣条件,螺纹过,盈,量,密封过,盈,量,外螺纹,锥,度,内螺纹,锥,度,最终上、,卸,扣,1,密封性能,最小密封过盈量,高,低,缓,陡,最小,2,密封性能,最大抬肩扭矩,低,低,缓,陡,最大,3,密封性能,最大机紧,高,高,正常,正常,最大,4,密封面粘扣和密封性能,最大密封过盈量,低,高,陡,缓,最大,5,密封性能,最小密封过盈量,高,低,缓,陡,最小,6,螺纹粘扣和密封性能,最小密封过盈量,高,低,缓,陡,最大,7,密封面粘扣和密封性能,最大密封过盈量,低,高,陡,缓,最小,8,密封面粘扣和密封性能,最大密封过盈量,低,高,陡,

21、缓,最小,中,国,石,油,管,材,研,究,所,TUBULAR,GOODS,RESEARCH,CENTER,OF,CNPC,2020/5/30,西安,产业为标,科技为本,服务为魂,油田为根,26,项目,正（,+,）公差,负（,-,）公差,最大螺纹直径,不限,0.025mm(0.001in),最大密封直径,不限,0.025mm(0.001in),最小螺纹直径,0.025mm(0.001in),不限,最小密封直径,0.025mm(0.001in),不限,螺纹锥度最大（陡）,最小（缓）,不限,0.025mm/25.4mm(,0.001in/1in),0.025mm/25.4mm(0.,001in/1i

22、n),不限,在整个螺纹上，都应按规定锥度公差加工。,中,国,石,油,管,材,研,究,所,TUBULAR,GOODS,RESEARCH,CENTER,OF,CNPC,2020/5/30,西安,产业为标,科技为本,服务为魂,油田为根,27,试,验,流,程,中,国,石,油,管,材,研,究,所,TUBULAR,GOODS,RESEARCH,CENTER,OF,CNPC,2020/5/30,西安,产业为标,科技为本,服务为魂,油田为根,28,上,卸,扣,试,验,试样说明,螺纹脂,扭矩,B,端上、,卸扣条件,4,级评价试验,3,级评价试验,2,级评价,试验,1,级评价试,验,试,样,号,公差,A,端,螺,

23、纹,密,封,面,MU,M/B,FMU,MU,M/,B,FM,U,2-4,级,1,级,A,B,C,LL,A,B,C,LL,B,C,LL,B,LL,B,端,A,端,B,端,1,H,L,Min.SL,H,H,L,L,FMU,FMU,B,C,LP1,B,C,LP1,B,C,LP,1,B,LP,1,2,L,L,Low SL,H,L,H,H,H,H,RRG,FMU,A,C,LP2,A,C,LP2,B,C,LP,6,B,LP,6,3,H,H,High SL,H,L,H,H,H,H,RRG,MBG,B,C,LP3,B,C,LP3,B,C,LP,3,B,LP,3,4,L,H,Max.SL,H,L,H,H,H,H

24、,MBG,A,C,LP4,A,C,LP4,B,C,LP,5,5,H,L,Min.SL,H,L,H,L,H,L,RRG,A,LP5,A,LP5,6,H,L,Min.SL,H,L,H,H,H,H,RRG,B,LP6,B,LP6,7,L,H,Max.SL,H,L,H,L,H,L,MBG,A,LP7,8,L,H,Max.SL,H,L,H,L,H,L,MBG,B,LP8,A,、,B,端进行上、卸扣试验,的试样总计,A,端上扣,MU(only),8,6,4,3,B,端抗粘扣上、卸扣,MBG,3,1,1,1,B,端抗粘扣循环上、卸扣,RRG,4,4,2,0,B,端最终上、卸扣,FMU,8,6,4,3,每个试

25、验级别试样总数,8,6,4,3,MU,：上扣,L,：厂家推荐最小值,M/B,：上、卸扣,LL,：极限载荷试验,MBG,：抗粘扣上、卸扣,SL,由局部或整体密封接触压力决定的密封过盈量,FMU,：最终上扣,RRG,：抗粘扣循环上、卸扣试验,H,：厂家推荐最大值,对螺纹和接箍接头，所有,A,端必须和上述的,B,端几何外形相同，且应按,7.2.2,规定仅进行一次上扣。,注：,所有整体连接螺纹接头标记为,B,端。,中,国,石,油,管,材,研,究,所,TUBULAR,GOODS,RESEARCH,CENTER,OF,CNPC,2020/5/30,西安,产业为标,科技为本,服务为魂,油田为根,29,A,系

26、列,中,国,石,油,管,材,研,究,所,TUBULAR,GOODS,RESEARCH,CENTER,OF,CNPC,2020/5/30,西安,产业为标,科技为本,服务为魂,油田为根,30,B,系列,中,国,石,油,管,材,研,究,所,TUBULAR,GOODS,RESEARCH,CENTER,OF,CNPC,2020/5/30,西安,产业为标,科技为本,服务为魂,油田为根,31,c,系列,中,国,石,油,管,材,研,究,所,TUBULAR,GOODS,RESEARCH,CENTER,OF,CNPC,2020/5/30,西安,产业为标,科技为本,服务为魂,油田为根,32,极限加载试验,中,国,石

27、,油,管,材,研,究,所,TUBULAR,GOODS,RESEARCH,CENTER,OF,CNPC,2020/5/30,西安,产业为标,科技为本,服务为魂,油田为根,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、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，,A

28、PI 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。,中,国,石,油,管,材,研,究,所,TUBULAR,GOODS,RESEARCH,CENTER,OF,CNPC,2020/5/30,西安,产业为标,科技为本,服务为魂,油田为根,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

29、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。,中,国,石,油,管,材,研,究,所,TUBULAR,GOODS,RESEARCH,CENTER,OF,CNPC,2020/5/30,西安,产业为标,科技为本,服务为魂,油田为根,35,上、卸扣试验,?,API,RP,37,要求首先

30、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。,?,ISO13679,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

31、油、套管的使用性能，是上、卸扣试验发展的趋势。,中,国,石,油,管,材,研,究,所,TUBULAR,GOODS,RESEARCH,CENTER,OF,CNPC,2020/5/30,西安,产业为标,科技为本,服务为魂,油田为根,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,180,F,增加到,325,F,，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

32、内外压循环，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。,中,国,石,油,管,材,研,究,所,TUBULAR,GOODS,RESEARCH,CENTER,OF,CNPC,2020/5/30,西安,产业为标,科技为本,服务为魂,油田为根,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。,中,国,石,油,管,材,研,究,所,TUBULAR,GOODS,RESEARCH,CENTER,OF,CNPC,2020/5/30,西安,产业为标,科技为本,服务为魂,油田为根,