BG110T抗挤套管的试验研究(下)——残余应力、平均壁厚、屈服强度对临界抗挤强度的影响

结合BG110T和BG110TT套管的研制开发,系统研究了轧管热处理工艺对套管残余应力、壁厚公差、屈服强度以及临界抗挤压力的影响。研究结果表明,孔型设计采用壁厚正公差,采用多机架均整及严格控制回火温度与矫直温度,可使套管屈服强度提高,残余应力降低,从而有效地提高了套管的抗挤毁性能。当残余应力控制在100MPa以内,壁厚公差控制在+8%左右时,套管的临界抗挤压力可达到API标准值的1.6倍。     

BG110T抗挤套管的试验研究(上)——残余应力、平均壁厚、屈服强度对临界抗挤强度的影响

结合BG110T和BG110TT套管的研制开发,系统研究了轧管热处理工艺对套管残余应力、壁厚公差、屈服强度以及临界抗挤压力的影响。研究结果表明,孔型设计采用壁厚正公差,采用多机架均整及严格控制回火温度与矫直温度,可使套管屈服强度提高,残余应力降低,从而有效地提高了套管的抗挤毁性能。当残余应力控制在100MPa以内,壁厚公差控制在+8%左右时,套管的临界抗挤压力可达到API标准值的1.6倍。     

BG11OT抗挤套管的试验研究(上)——残余应力、平均壁厚、屈服厚度对临界抗挤强度的影响

结合BG110T和BG110TT套管的研制开发,系统研究了轧管热处理工艺对套管残余应力、壁厚公差、屈服强度以及临界抗挤压力的影响.研究结果表明,孔型设计采用壁厚正公差,采用多机架均整及严格控制回火温度与矫直温度,可使套管屈服强度提高,残余应力降低,从而有效地提高了套管的抗挤毁性能.当残余应力控制在100MPa以内,壁厚公差控制在+8%左右时,套管的临界抗挤压力可达到API标准值的1.6倍.     

SEW高抗挤套管抗外压挤毁性能研究

研究了80~125钢级SEW高抗挤套管的材料性能、尺寸精度、残余应力和抗外压挤毁性能。研究结果表明:屈服强度是影响SEW高抗挤套管抗挤强度的决定性因素,径壁比、外径不圆度、壁厚不均度和残余应力是影响SEW高抗挤套管抗挤强度的主要因素;提高套管的屈服强度和尺寸精度,减小径壁比,降低残余应力均可提高套管的抗外压挤毁性能。     

套管抗挤特性及高抗挤套管——《油套管标准研究、油套管失效分析及典型案例》(4)

简要介绍了套管的抗挤特性与生产开发期中损坏的关系及其主要影响因素,指出套管抗挤毁特性除与钢管本身的屈服强度、残余应力以及直径/壁厚比值、椭圆度、壁厚偏差等几何因素有关外,还与外载荷条件有关,因此在设计管柱时,若使用高抗挤套管,还应考虑外载条件,尤其是盐岩、普岩地层的不均匀蠕变。不能把实际管子的挤毁压力比API Bull 5C2高或者高25%～30%,就笼统称其为高抗挤套管。     

套管的残余应力对抗挤毁强度的影响

运用弹性力学理论,建立石油套管的力学模型,通过理论和有限元计算,得到残余应力与石油套管抗挤毁强度之间的关系.研究表明残余应力在很大程度上影响着石油套管的抗挤毁强度,当切向残余应力存在时,适当的压应力明显有利于提高石油套管的抗挤毁强度,而拉应力的存在会显著降低石油套管的抗挤毁强度;当石油套管上存在轴向残余应力时,拉应力使石油套管的抗挤毁强度降低,而压应力使石油套管的抗挤毁强度有所提高;非均匀分布挤压载荷对石油套管抗挤毁强度的影响同均匀分布载荷相似.因此,为了提高石油套管的抗挤毁强度,应根据管体的受力状态,使石油套管的管体上产生最佳的残余应力,提高石油套管的抗挤毁强度,延长使用寿命.     

超高强度抗挤套管的开发

中原油田东濮凹陷地区发育相当成熟的岩层要求套管单轴抗挤强度不低于103MPa,以抵御恶劣的地质条件。为了能和上下管柱设计使用的API标准规格的Φ177.8mm×10.36mm以及Φ177.8mm×11.51mm套管方便地连接,设计了非API标准规格的Φ180mm×11.51mm套管。采用纯净钢技术制造了这种规格的BG160TT超高强度抗挤套管。试制结果表明:该套管屈服强度不低于1210MPa,冲击功不小于110J,抗挤强度不低于110MPa。该超高强度抗挤套管已在中原油田东濮凹陷地区成功下井使用。     

椭圆度及壁厚不均度对套管抗挤强度的影响

随着各类石油套管对可靠性和使用寿命要求的不断提高,对石油套管的抗挤能力分析提出了更高的要求。影响套管抗挤能力的参数除了材料本身的强度以外,还包括套管的椭圆度、壁厚不均度等。以Φ101.6mm×7.8 mm规格的试样套管为对象,建立套管抗挤强度的计算模型,利用有限元方法对套管的抗挤强度进行模拟计算,分析与验证椭圆度和壁厚不均度这两个参数对套管抗挤强度的影响,从而为合理选用套管以及开发高抗挤套管提供经验与指导。     

石油套管抗挤毁解决方案及发展

介绍了套管抗挤毁强度预报方法的演变过程和最新进展,对比了各理论的先进性和局限性;按照K-T理论分析了影响套管抗挤毁强度的主要因素,其中制造质量因素主要包括椭圆度和残余应力;介绍了国内外油气井套管抗挤毁的各种方案和产品;对比了各系列产品和方案的优缺点及控制重点。提出了深井异常高压地层采用特厚壁套管,抗挤毁套管采用调质热处理工艺,以及提高抗挤毁设计安全系数等一系列建议。     

国产高抗挤套管残余应力初探

残余应力是影响套管挤毁抗力的主要因素之一,选择适当的热矫直工艺将降低残余应力,提高套管的抗挤性能。通过对国产244．5mm×11．99mmTP110T高抗挤套管残余应力的分析测试,研究了残余应力的产生过程、测量和控制方法,探讨了残余应力对挤毁压力的影响。     

Φ139.7 mm×12.7 mm CB125HC高抗挤套管抗外挤性能研究

利用实物试验和有限元模拟研究了几何参数对高抗挤套管抗挤性能的影响。检测10支同批次Φ139.7 mm×12.7 mm CB125HC套管的外径、壁厚等几何参数,利用立式挤毁试验系统进行挤毁试验,得到套管抗挤强度值。对检测的几何参数和挤毁结果进行分析,研究壁厚不均度、椭圆度等对套管抗挤能力的影响。利用实测数据建立有限元模型,计算各个样品的抗挤强度值并与API计算值和实测值进行比较。结果表明:高抗挤套管的抗挤强度远大于API计算值,说明API公式不适用于高抗挤套管,有限元结果与试验结果相近,用有限元方法可快速预测高抗挤套管的抗挤能力。     

Φ114.3 mm×8.56 mm 140V套管抗外挤能力研究

针对石油套管抗外挤能力计算这一热点问题,选取10支Φ114.3 mm×8.56 mm 140V套管进行几何尺寸和机械性能检测,并通过挤毁试验得到其抗挤强度;在考虑几何缺陷和实际力学性能的情况下,建立计算套管抗挤强度的有限元模型,对比模拟结果、理论计算结果及试验结果表明：模拟结果与试验结果相近,偏差-0.77%～+7.0%,而理论计算结果误差较大,偏差23.84%～37.56%。该有限元模型还可用来分析壁厚不均度和椭圆度对该规格套管抗挤强度的影响。     

阿塞尔轧管机组生产抗挤套管的研究

生产抗挤套管的关键在于尽量降低管体残余应力。除了采用热矫直工艺可以明显降低残余应力外,提高管体几何尺寸精度也可以大幅度降低管体残余应力。阿塞尔三辊轧管机组不但可以保证管体高的几何尺寸精度,同时由于采用斜轧所形成的﹛111﹜织构可以有效提高管体抗挤强度。     

P110钢级Cr13油管抗挤毁试验方案设计与应用

从理论上研究了油管的抗挤毁强度和外层套管的最小内屈服强度,设计了以TP120TH套管为外层压力圆筒,分别焊接封堵油管和套管两端,通过中间注水打压试验分析了油管、堵头及外层套管的焊接性,提出了合理的焊接工艺、控制要点及解决措施,保证了P110钢级Cr13油管抗挤毁试验的顺利完成.     

宝山钢铁股份有限公司成功开发出BG(140、150、160)TT系列薄壁高抗挤套管

<正>宝山钢铁股份有限公司与中原油田以"降低壁厚,增加高抗挤套管性价比"为突破口,开展合作研发。经过近一年的研究,成功开发出BG(140、150、160)TT系列薄壁高抗挤套管代替厚壁130钢级抗挤套管。使用结果表明,新开发的薄壁高抗挤     

优质高抗挤套管WSP110T的研制

套管挤毁损坏是油气田开发中面临的重大技术难题,为此,研制了一种非API系列的高抗挤套管WSP110T。叙述了该高抗挤套管的设计原理、主要研制过程及试验结果。权威部门对该套管的评价结果表明,其抗挤性能超过API标准规定值的25%以上。因此,用WSP110T套管代替普通API套管,可以有效延长油气井的寿命,提高油田的综合开发效益,具有广阔的推广前景。     

新型SEW-80TT高抗挤套管的性能试验研究

从显微组织、残余应力、拉伸和冲击性能、外压挤毁性能、沟槽腐蚀性能等方面,分析研究了采用SEW(高频焊接+热张力减径)工艺开发的SEW-80TT高抗挤套管的性能。结果表明:SEW-80TT高抗挤套管的抗挤强度超过Q/SY1394—2011标准中HC2等级要求的12.4%,比APITR5C3—2008标准要求的高41.6%,残余应力小于100MPa;屈服强度大于685MPa;母材和焊缝冲击功分别大于126J和118J,且焊缝沟槽腐蚀不敏感。SEW-80TT高抗挤套管具有良好的抗挤毁性能和综合力学性能。     

全井段套管磨损量预测与磨损后抗挤强度计算方法研究

在钻井过程中,由于钻具和套管相互摩擦,造成套管内壁磨损导致强度降低,直接影响后期安全作业。阐述了套管磨损的机理和影响因素,研究得出基于实钻井眼轨迹管柱摩阻扭矩分析的全井段套管磨损量预测方法。应用该方法对某井全井段套管可能产生的磨损量进行了预测。提出一种磨损后套管抗挤强度的计算方法。研究表明,运用该方法计算出的结果接近试验值,计算精度满足工程要求,可为磨损套管柱强度评估和后期作业强度设计提供理论依据。     

适用于页岩气分段压裂工况的高强度套管研究

针对页岩气井在分段压裂过程中套管受周期性复杂应力的作用下易发生损坏和结构失效等问题.采用循环水压试验、抗挤毁试验,研究分析了某公司TP110T高强度套管的抗循环内压、抗疲劳、抗挤毁性能,以及影响其性能的钢种、组织、规格、残余应力等关键因素,提出了提高套管在分段压裂复杂服役条件下使用性能的优化方法,为页岩气的安全开采提供了一定的技术支持。     

套管射孔后抗挤强度有限元分析

针对目前等效应力准则已不适合衡量射孔套管抗挤强度的情况,采用非线性屈曲方法,建立Ф177.8mm×10.36 mm 895.7 MPa钢级射孔套管三维有限元模型,对比套管射孔前后的挤毁规律,分析孔径、布孔密度及相位角变化对射孔套管射孔抗挤强度的影响。分析认为:套管的径向位移随着载荷的增加呈非线性增加;孔径变化对射孔套管抗挤强度有较大的影响,随孔径增大而降低;孔密变化对射孔套管抗挤强度有一定影响,随孔密增大而略微降低;相位角变化对射孔套管抗挤强度影响不明显。