GB/T 20657-2022石油天然气工业套管、油管、钻杆和用作套管或油管的管线管性能公式及计算

ICS7518010

CCSE.92.

中华人民共和国国家标准

GB/T20657—2022

代替GB/T20657—2011

石油天然气工业套管油管

、、

钻杆和用作套管或油管的

管线管性能公式及计算

Petroleumandnaturalgasindustries—Formulaeandcalculations

fortheroertiesofcasintubindrillieand

ppg,g,pp

linepipeusedascasingortubing

ISO/TR104002018MOD

(:,)

2022-12-30发布2023-04-01实施

国家市场监督管理总局发布

国家标准化管理委员会

GB/T20657—2022

目次

前言

…………………………Ⅴ

范围

1………………………1

规范性引用文件

2…………………………1

术语和定义

3………………2

符号和缩略语

4……………4

符号

4.1…………………4

缩略语

4.2………………10

一致性

5……………………11

引用文件

5.1……………11

计量单位

5.2……………11

管体三轴应力屈服设计

6…………………11

概述

6.1…………………11

假设条件和适用范围

6.2………………11

计算所需参数

6.3………………………12

管体三轴应力屈服设计公式

6.4………………………12

管线管三轴应力屈服设计公式使用

6.5………………12

计算示例

6.6……………12

管体延性断裂

7……………15

概述

7.1…………………15

假设条件和适用范围

7.2………………15

计算所需参数

7.3………………………16

封堵管端延性断裂设计公式

7.4………………………17

轴向拉伸和外压作用下延性断裂设计公式修正

7.5…………………17

计算示例

7.6……………20

外压挤毁

8…………………22

概述

8.1…………………22

假设条件和适用范围

8.2………………22

计算所需参数

8.3………………………22

管体挤毁压力设计公式

8.4……………22

经验系数

8.5……………27

挤毁压力公式在管线管的应用

8.6……………………28

计算示例

8.7……………28

接头连接强度

9……………29

Ⅰ

GB/T20657—2022

概述

9.1…………………29

套管接头拉伸连接强度设计公式

9.2API……………29

油管接头拉伸连接强度

9.3API………………………31

管线管连接强度

9.4……………………32

接箍抗内压性能

10………………………32

概述

10.1………………32

圆螺纹和偏梯形螺纹接箍内屈服压力

10.2…………32

圆螺纹或偏梯形螺纹接箍的内压泄漏强度

10.3……………………32

质量

11……………………33

概述

11.1………………33

名义单位长度质量

11.2………………33

平端管单位长度质量

11.3……………33

管端加工管子质量

11.4………………34

螺纹和接箍质量

11.5…………………34

端部加厚和带螺纹的整体连接油管的质量

11.6……………………34

端部加厚质量

11.7……………………35

接箍质量

11.8…………………………35

螺纹加工损失质量

11.9………………38

端部加厚质量

11.10……………………40

伸长率

12…………………42

压扁试验

13………………42

套管和油管的压扁试验

13.1…………42

管线管压扁试验

13.2…………………42

静水压试验

14……………43

平端管子和整体接头油管的静水压试验

14.1………43

带螺纹和接箍管子的静水压试验压力

14.2…………44

圆螺纹套管和油管上扣扭矩

15…………45

埋弧焊管线管导向弯曲试验

16…………45

概述

16.1………………45

背景

16.2………………47

接箍和管体最小冲击试样规格确定

17API……………47

临界壁厚

17.1…………………………47

接箍半成品壁厚

17.2…………………49

横向冲击试样壁厚

17.3………………51

纵向冲击试样壁厚

17.4………………52

接箍最小试样尺寸

17.5API…………54

管体冲击试样尺寸

17.6………………55

Ⅱ

GB/T20657—2022

更大尺寸试样

17.7……………………55

参考信息

17.8…………………………55

附录资料性管体三轴屈服公式讨论

A()………………56

管体三轴屈服

A.1……………………56

管体内屈服外压弯矩和扭矩为零时的拉梅公式

A.2,、(Lamé)……61

附录资料性延性断裂公式的讨论

B()…………………64

概述

B.1…………………64

管体的延性断裂

B.2……………………64

延性断裂模型的选择

B.3………………69

用于评估断裂模型合理性的管子断裂数据

B.4………71

封堵管端条件下不同断裂模型和管子断裂数据之间的比较

B.5……71

封堵管端条件下推荐破裂模型和管子破裂数据的比较

B.6…………73

延性断裂公式中的缺欠影响

B.7………………………78

延性断裂强度的可靠度计算模板

B.8…………………83

附录资料性内压破裂试验程序

C()……………………93

试样端部

C.1……………93

试样最小长度

C.2………………………93

压力加载

C.3……………94

附录资料性破裂公式讨论

D()…………95

材料强度导致的管体破裂

D.1…………95

裂纹扩展模型

D.2………………………95

环境萌生裂纹导致的失效

D.3…………98

附录资料性历史挤毁公式发展讨论

E()………………100

挤毁压力公式

E.1……………………100

挤毁压力公式来源

E.2………………106

附录资料性挤毁强度可靠性研究发展

F()……………111

概述

F.1………………111

极限抗挤毁强度公式的选择

F.2……………………115

输入变量

F.3…………………………119

公式的选择

F.4………………………131

抗挤强度风险评估

F.5………………134

总结

F.6………………143

附录资料性由外压挤毁试验数据计算抗挤毁强度设计值

G()………147

概述

G.1………………147

挤毁试验数据

G.2……………………147

大批量数据样本

G.3…………………147

小批量数据样本

G.4…………………147

Ⅲ

GB/T20657—2022

附录资料性根据产品数据确定抗挤毁强度

H()……………………150

概述

H.1………………150

产品质量数据

H.2……………………150

可靠性分析

H.3………………………151

计算示例

H.4…………………………155

附录资料性外压挤毁试验程序

I()……………………163

概述

I.1………………163

试样准备

I.2…………………………163

试验设备

I.3…………………………163

外压挤毁试验前的测量

I.4…………164

试验程序

I.5…………………………166

数据报告

I.6…………………………166

附录资料性接头连接强度公式讨论

J()………………168

概述

J.1………………168

套管接头拉伸连接强度设计公式

J.2API…………168

附录资料性国际单位制计算性能列表

K()…………172

附录资料性美国惯用单位制计算性能列表

L()………265

参考文献

……………………358

Ⅳ

GB/T20657—2022

前言

本文件按照标准化工作导则第部分标准化文件的结构和起草规则的规定

GB/T1.1—2020《1:》

起草

。

本文件代替石油天然气工业套管油管钻杆和用作套管或油管的管线管

GB/T20657—2011《、、

性能公式及计算本文件与相比除结构调整和编辑性改动外主要技术变化

》。GB/T20657—2011,,

如下

:

更改了有效轴向力的定义见年版的

a)(3.7,20114.7);

删除了主应力每英寸螺纹数屈服应力偏差等术语和定义见年版的

b)、、(20114.19、4.23、4.26);

增加了缩略语见

c)(4.2);

更改了仅内压无轴向载荷作用下薄壁管屈服设计公式见年版的

d)、(6.6.2,20116.6.2);

删除了钢级要求及其数据见年版的

e)M65(20117.3.2、15、B.2.3.3、B.3.2、F.5.4、F.6.3、K.2、

L.2);

删除了内压对挤毁的效应见年版的

f)(20118.4.7);

增加了轴向应力和内压复合作用下的挤毁压力公式见

g)(8.4.7);

删除了所有与直连型套管相关的内容见年版的

h)(20119.2.4、11.9.4、11.10.5、J.2.4);

增加了用于计算上扣扭矩的不加厚油管接头滑脱强度计算公式见

i)(9.3.2);

增加了用于计算上扣扭矩的加厚油管接头滑脱强度计算公式见

j)(9.3.3);

更改了部分规格接箍的临界壁厚见年版的

k)(17.1,201117.1);

更改了部分规格接箍半成品计算壁厚见年版的

l)(17.2,201117.2);

更改了部分规格接箍加工横向夏比冲击试样所需壁厚见年版的

m)(17.3,201117.3);

更改了部分规格接箍加工纵向夏比冲击试样所需壁厚见年版的

n)(17.4,201117.4);

更改了部分规格接箍横向冲击试样最小尺寸见年版的

o)(17.5,201117.2)。

本文件修改采用石油天然气工业套管油管钻杆和用作套管或油管的管

ISO/TR10400:2018《、、

线管性能公式及计算

》。

本文件与相比做了下述结构调整

ISO/TR10400:2018:

对应中的第章增加了

———4.1ISO/TR10400:20184,4.2;

将第章第章以及附录中公式及图的部分符号释义内容移至将中的缩略语移

———9~114.1,9.1

至

4.2;

将改为改为

———A.1.3.3.1.1~A.1.3.3.1.4A.1.3.3.2~A.1.3.3.5,A.1.3.3.2A.1.3.3.6;

将附录中和附录中的内容移入相应表格中删除了的章条号

———KK.2LL.2,K.1、K.2、L.1、L.2

和标题

。

本文件与的技术差异及其原因如下

ISO/TR10400:2018:

删除了部分符号标准正文中没有使用这些符号见第章

———,(4);

增加了ff和等符号和缩略语对增加的公式中的符号进行了说明补

———ht、ycomCRS、CVN、FAD,,

充了常用的缩略语见第章

(4);

增加了轴向应力和内压复合作用下的挤毁压力计算公式见以明确复合载荷下挤毁压

———(8.4.7),

力计算方法增强标准的可操作性

,;

增加了外压挤毁压力计算示例见以有益于本文件使用者理解公式

———(8.7),;

结合更改了螺纹接箍临界壁厚见与相关标准协调一致

———ISO11960:2020,API(17.1),。

Ⅴ

GB/T20657—2022

本文件做了下列编辑性改动

:

补充了数据见表和表完善了现有钢级数据

———L809Cr(11.1、F.8F.9),;

删除了部分局限性背景资料介绍见

———(F.1.1);

调整了部分表格编号见中表和表

———(H.4.2H.11H.12);

将和的内容调整到相应的表格中见表表和表表

———K.2L.2(K.1~K.5L.1~L.5)。

请注意本文件的某些内容可能涉及专利本文件的发布机构不承担识别专利的责任

。。

本文件由全国石油天然气标准化技术委员会提出并归口

(SAC/TC355)。

本文件起草单位中国石油集团工程材料研究院有限公司中国石油天然气股份有限公司新疆油田

:、

分公司大庆油田有限责任公司国家石油天然气管网集团有限公司西气东输分公司中国石油天然气

、、、

股份有限公司大港油田分公司宝鸡石油钢管有限责任公司中国石油天然气股份有限公司长庆油田分

、、

公司西安三环石油管材科技有限公司北京隆盛泰科石油管科技有限公司中国石油天然气股份有限

、、、

公司冀东油田分公司

。

本文件主要起草人王建军徐婷申昭熙方伟杨尚谕李方坡孙建华薛承文贺海军吕华

:、、、、、、、、、、

蔡萌路彩虹李丽锋池明刘贺高霞张矿生武刚赵楠邱贻旺朱丽霞娄琦

、、、、、、、、、、、。

本文件于年首次发布年第一次修订本次为第二次修订

2006,2011,。

Ⅵ

GB/T20657—2022

石油天然气工业套管油管

、、

钻杆和用作套管或油管的

管线管性能公式及计算

1范围

本文件给出了各种管子性能必要的计算公式和模板包括

,:

管子性能如抗拉强度抗内压强度和抗外挤强度

———,、;

最小物理指标

———;

上扣扭矩

———;

产品试验压力

———;

与试验检测标准相关的产品临界尺寸

———;

试验设备的临界尺寸

———;

试样临界尺寸

———。

对管子性能计算公式提供了其发展和使用相关的大量背景资料详见附录附录

,,A~J。

本文件适用于根据或或或

ISO11960API