油井管接头密封方法及机理综述

高温高压天然气井的管柱密封性至今无法完全保障。油井管最常用的四种密封方法是螺纹密封、台肩密封、弹性密封环密封和金属接触密封。大部分特殊螺纹接头采用金属接触密封,密封面接触压力决定了密封能力。正确的金属接触密封会显示出一种压力激发效应。将密封面设计在远离螺纹端部的位置,螺纹端部刚性增强了密封接触力。金属接触密封的泄漏概率为10^-2,泄漏速度取决于密封面的接触应力宽度、粗糙度、损伤程度、密封脂、涂层等。特殊螺纹接头在振动后,即使产生疲劳裂纹,也不发生泄漏。一些接头台肩刻槽后作密封性试验,结果发生泄漏。很多气井管柱扭矩台肩发生了腐蚀,证明金属接触密封存在泄漏通道,即扭矩台肩起密封作用。接触压应力设计法无法完全解决特殊螺纹接头的密封问题,发展全新的设计理论和制造技术,是保障特殊螺纹接头密封性的重要发展方向。     

奥氏体化温度对X80管线钢组织和力学性能的影响

研究了X80钢在不同奥氏体化温度下调质处理后的力学性能和组织变化。结果表明,奥氏体化温度为1150℃时,X80钢的奥氏体晶粒严重粗化,导致粗板条贝氏体铁素体的产生,致使X80钢的强度升高和韧性严重降低;通过奥氏体化温度为850℃、950℃的淬火处理,同时辅以650℃的回火处理,可以使X80钢获得以细小针状铁素体为主的组织,从而获得良好的强韧性配合。     

稀土铈对Fe-3Cr钝化膜电化学腐蚀行为的影响

利用电容测试法和电化学阻抗谱技术研究了稀土Ce对Fe-3Cr合金在1 mol/L NaHCO3+0.5 mol/L Na2CO3缓冲溶液中所形成的钝化膜电化学腐蚀行为的影响.结果表明:稀土Ce能大大降低钝化膜内的施主密度,使膜电阻和离子在膜内的传递电阻增大,导致离子在膜内的扩散能力降低.稀土的加入可以增强基体合金在含有Cl-缓冲溶液中的耐腐蚀性能.     

应力比对K55套管钻井钢疲劳裂纹扩展性能的影响

利用电液伺服疲劳实验机及SEM研究了应力比对K55套管钻井钢疲劳裂纹扩展行为的影响.结果表明:应力比对裂纹失稳区起始点对应的应力强度因子范围△K值具有显著的影响.随着应力比的增加,裂纹扩展失稳区起始点对应的裂纹扩展速率具有显著的降低,疲劳裂纹扩展门槛值也呈现显著的降低趋势.当疲劳裂纹逐渐由Paris区过渡到失稳扩展区,平均载荷逐渐取代应力强度因子幅度△K作为裂纹扩展的主导驱动力.当裂纹扩展至拉伸过载区,断口表面则呈现明显的冲击断裂特征.     

复杂工况油套管柱失效控制与完整性技术研究进展及展望

随着对深层碳酸盐岩、新区、页岩等油气勘探开发力度的加大,油气田的地层条件和介质环境变得更为苛刻复杂,油套管柱变形、泄漏、腐蚀、挤毁、破裂等失效事故时有发生;加上特殊结构井和特殊工艺井、特殊增产改造措施等对油套管柱提出的新要求,油套管柱面临着一系列新的挑战和难题需要破解。为此,围绕我国石油天然气工业增储上产的迫切需求和深井超深井、特殊结构和特殊工艺井、强酸/大排量高压力反复酸化压裂增产改造等复杂工况油套管柱失效频发的技术难题,历经十余年攻关,取得了一系列试验研究进展与重要技术成果,主要包括:①形成了基于气井全生命周期的油套管腐蚀选材评价、腐蚀控制和油套管柱完整性技术;②形成了油套管柱螺纹连接结构和密封可靠性设计评价及配套技术;③研发并形成了低渗透致密气井经济高效开发"API长圆螺纹套管+CATTS101高级螺纹密封脂"套管柱技术;④建立了高温高压等复杂工况油套管柱结构和密封完整性试验平台和评价技术。进而根据当前国家大力提升油气勘探开发力度的新要求和面临的新问题,提出了继续深入开展深层、酸性环境、页岩气等复杂工况油套管柱失效控制与完整性研究攻关的若干建议。结论认为,上述技术成果有力地支撑了...     

钻杆接头的技术标准与用钢及热处理工艺

针对钻杆接头生产中的一些问题，讨论了钻杆接头的强度、硬度和韧性指标，材料选择及冶金质量，热处理中的回火脆性、淬火介质等，提出：（1）除对钻杆接头室温韧性提出要求外，还应考虑低温韧性。对内螺纹接头应提出横向韧性要求。建议接头韧性采用APISpec5D中对钻杆管体规定的数值。认为APISpec7中接头强度和硬度要求不对应，建议最低硬度由285HB改为295HB；（2）钻杆接头用钢应兼顾机械性能和可焊性。在保证淬透性的情况下应适当降低碳含量。为保证韧性，建议采用纯净钢；（3）接头用钢热处理对易产生回火脆，通过重新调质及回火后快冷可解决这一问题。为进一步提高接头性能，可采用水溶性淬火介质。     

输油(气)管成形内应力对管体取样σ_(0.5)及管体σ_(0.5)的影响

API标准规定 ,采用管体取样压平试样的屈服强度 ,表征输油 (气 )管管体屈服强度。对 UOE管 ,由于其弹复应力低 ,包申格效应使压平试样的屈服强度低于经强力扩径强化的管体屈服强度 ,因而这种表征是偏于安全的。对于螺旋焊管 (外控成形 ) ,实测表明 ,管体内存在较高的弹复应力 ,管体取样 ,弹复应力释放。虽然压平过程的包申格效应使试样的屈服强度降低 ,但弹复应力使管体屈服强度降低更严重 ,因而这种表征是偏于不安全的。服役时 ,弹复应力与工作应力叠加 ,使输油 (气 )管服役的安全裕度降低。     

输油(气)管成形内应力对管体取样σ0.5及管体σ0.5的影响

API标准规定,采用管体取样压平试样的屈服强度,表征输油(气)管管体屈服强度。对UOE管,由于其弹复应力低,包申格效应使压平试样的屈服强度低于经强力扩径强化的管体屈服强度,因而这种表征是偏于安全的。对于螺旋焊管(外控成形),实测表明,管体内存在较高的弹复应力,管体取样,弹复应力释放。虽然压平过程的包申格效应使试样的屈服强度降低,但弹复应力使管体屈服强度降低更严重,因而这种表征是偏于不安全的。服役时,弹复应力与工作应力叠加,使输油(气)管服役的安全裕度降低。     

F52法兰/X52接管环焊接头开裂原因浅析

通过化学成分、微观组织、断口形貌分析等方法对某管线场站建设中F52法兰/X52接管环焊接头裂纹产生的原因进行了研究.结果表明,裂纹出现于打底焊缝F52法兰侧的近缝区,呈现出沿晶+穿晶的开裂形貌,属于焊接冷裂纹.打底焊法兰侧近缝区的粗大马氏体是裂纹产生的主要原因,焊接工艺不当是裂纹产生的直接诱因,控制F52法兰的化学成分...     

管道钢及管道钢管的研究进展与发展方向（上）

论述了国内外油气输送管道用钢及管道钢管的发展趋势。介绍了国内近年来在油气输送管道钢及管道钢管的应用基础研究及产品开发方面所取得的主要成果。我国在西气东输等大口径输气管道工程中对管道钢、管道钢管及管件等方面开展的科技攻关表明,对于大口径输气管道,应继续采用高压输送及采用高钢级管材的技术路线;在非酸性环境下,国产螺旋缝埋弧焊管可以与进口UOE焊管等同选用,拟继续采用螺旋焊管与直缝焊管联合使用的技术路线;鉴于针状铁素体型管道钢具有优异的综合性能,重要高压输气管道应采用针状铁素体管道钢。针对我国在油气管道建设中面临和将要面临的新课题和挑战,从应用基础研究及技术开发两个方面,指出了我国油气输送管道用钢及管道钢管的研究方向。