油氣管桿材料

1、1. 1. 套管的種類及其作用套管的種類及其作用2. 2. 套管型號(hào)的公（英）制表示方法套管型號(hào)的公（英）制表示方法3. 3. 常見(jiàn)特殊套管的種類常見(jiàn)特殊套管的種類4. 4. 滿足抗?jié)M足抗S S要求，碳鋼和低合金鋼在成分選擇及加工控軋中的要求要求，碳鋼和低合金鋼在成分選擇及加工控軋中的要求 NKACNKAC加工特點(diǎn)加工特點(diǎn)5. 5. 油井管的失效模式及再出來(lái)設(shè)計(jì)中的注意事項(xiàng)油井管的失效模式及再出來(lái)設(shè)計(jì)中的注意事項(xiàng)課課 上上 討討 論論第四節(jié)第四節(jié) 套套 管管一、套管的分類一、套管的分類按鋼級(jí)：按鋼級(jí)： 4 4組、組、1717個(gè)鋼級(jí)個(gè)鋼級(jí) （依據(jù)依據(jù)API 5CTAPI 5CT和和ISO1196

2、0ISO11960） 第一組第一組4 4個(gè)鋼級(jí)：個(gè)鋼級(jí)：H H、J J、K K、N;N; 第二組第二組8 8個(gè)鋼級(jí)：個(gè)鋼級(jí)：C C、 L L、M M、T T； 第三組第三組1 1個(gè)鋼級(jí)：個(gè)鋼級(jí)：P P； 第四組第四組4 4個(gè)鋼級(jí)：個(gè)鋼級(jí)：Q Q。第四節(jié)第四節(jié) 套套 管管一、套管的分類一、套管的分類按螺紋形式：按螺紋形式：園螺紋套管園螺紋套管偏梯形螺紋套管偏梯形螺紋套管特殊螺紋套管特殊螺紋套管第四節(jié)第四節(jié) 套套 管管一、套管的分類一、套管的分類按功能：按功能：表套表套技套技套油套油套（生產(chǎn)套管生產(chǎn)套管）正常壓力井套管類型正常壓力井套管類型異常壓力井套管類型異常壓力井套管類型第四節(jié)第四節(jié) 套套 管

3、管二、套管的作用二、套管的作用1.導(dǎo)管導(dǎo)管主要作用：主要作用：（1）抑制松散的表層，防止末固結(jié)的土石落入井內(nèi)；（2）提供使泥漿返回泥漿槽的流道；（3）主要或部分支撐其它套管柱懸空的重量。異常壓力井套管類型異常壓力井套管類型特點(diǎn)：特點(diǎn)： 直徑較大，長(zhǎng)度變化較大，堅(jiān)硬巖層中僅用1020m，沼澤地區(qū)則可能上百米。導(dǎo)管直徑一般為9 5830in，通常下到201000ft深。 第四節(jié)第四節(jié) 套套 管管二、套管的作用二、套管的作用2.表層套管表層套管主要作用：主要作用：（1）防護(hù)淺水層污染，封隔淺層流砂、礫石層及淺層氣；（2）泥漿返回地表的流道；（3）安裝井口防噴器以便繼續(xù)鉆進(jìn)，是井口設(shè) 備(套管頭及釆油

4、樹(shù))的唯一支撐件； （4）承擔(dān)懸掛依次下入的各層套管(包括采油 管柱)載荷。異常壓力井套管類型異常壓力井套管類型特點(diǎn)：特點(diǎn)： 通常下入深度一般在301500m。第四節(jié)第四節(jié) 套套 管管二、套管的作用二、套管的作用3.技術(shù)套管技術(shù)套管主要作用：主要作用：（1）隔離坍塌地層、復(fù)雜的頁(yè)巖層、淺層氣及高壓水層，防止井徑擴(kuò)大，減少阻卡及鍵槽的發(fā)生，保證能安全地鉆達(dá)設(shè)計(jì)井深 ；（2）分隔不同壓力層系，建立正常鉆井液循環(huán) ；（3）減少裸眼長(zhǎng)度； （4）對(duì)生產(chǎn)套管有支持作用，它也為井控設(shè)備的安裝、防噴、防漏及懸掛尾管提供了條件；（5）對(duì)油層套管具有保護(hù)作用； 異常壓力井套管類型異常壓力井套管類型特點(diǎn)：特點(diǎn)：

5、主要作用是封隔漏層，特別是預(yù)計(jì)深部井段有高壓地層時(shí)；通用尺寸為95/8in（235.8mm）。 第四節(jié)第四節(jié) 套套 管管二、套管的作用二、套管的作用4.生產(chǎn)套管生產(chǎn)套管主要作用：主要作用：（1 1）將儲(chǔ)集層中的油氣從套管中采出來(lái)；）將儲(chǔ)集層中的油氣從套管中采出來(lái)；（2 2）保護(hù)井壁，隔開(kāi)各層的流體，達(dá)到油氣井）保護(hù)井壁，隔開(kāi)各層的流體，達(dá)到油氣井 分層測(cè)試，分層采油，分層改造之目的分層測(cè)試，分層采油，分層改造之目的 。異常壓力井套管類型異常壓力井套管類型特點(diǎn)：特點(diǎn)： 為完井套管，通用尺寸為為完井套管，通用尺寸為7in7in（177.8mm177.8mm） 。 第四節(jié)第四節(jié) 套套 管管二、套管的

6、作用二、套管的作用5. 尾管尾管異常壓力井套管類型異常壓力井套管類型特點(diǎn)：特點(diǎn)： 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)是下入長(zhǎng)度短、費(fèi)用低；深井鉆井中是下入長(zhǎng)度短、費(fèi)用低；深井鉆井中另一突出優(yōu)點(diǎn)是在繼續(xù)鉆進(jìn)時(shí)可以使用異徑鉆另一突出優(yōu)點(diǎn)是在繼續(xù)鉆進(jìn)時(shí)可以使用異徑鉆具；在頂部的大直徑鉆具比同一直徑的鉆具具具；在頂部的大直徑鉆具比同一直徑的鉆具具有更高的抗拉伸強(qiáng)度，在尾管內(nèi)的小直徑鉆具有更高的抗拉伸強(qiáng)度，在尾管內(nèi)的小直徑鉆具具有更高的抗內(nèi)壓能力。尾管的具有更高的抗內(nèi)壓能力。尾管的缺點(diǎn)是缺點(diǎn)是固井施固井施工固難。尾管的頂部通常要進(jìn)行抗內(nèi)壓試驗(yàn)，工固難。尾管的頂部通常要進(jìn)行抗內(nèi)壓試驗(yàn)，以保證密封性。以保證密封性。 是是種不延伸到井

7、口的套管柱，分為鉆井尾管種不延伸到井口的套管柱，分為鉆井尾管和采油尾管，通常用尾管掛懸掛于技術(shù)套管上和采油尾管，通常用尾管掛懸掛于技術(shù)套管上 。第四節(jié)第四節(jié) 套套 管管三、套管的鋼級(jí)三、套管的鋼級(jí)API Spec5CTAPI Spec5CT規(guī)定了套管規(guī)定了套管H H、J J、K K、N N、C C、L L、M M、T T、P P、Q Q十種鋼級(jí)。十種鋼級(jí)。 字母任意選擇，無(wú)特殊含義；數(shù)碼則代表套管的強(qiáng)度特性；鋼級(jí)代字母任意選擇，無(wú)特殊含義；數(shù)碼則代表套管的強(qiáng)度特性；鋼級(jí)代號(hào)后面的數(shù)值乘以號(hào)后面的數(shù)值乘以1000psi1000psi（6894.757kPa6894.757kPa）即為套管以）即為

8、套管以psipsi為單位的最為單位的最小屈服強(qiáng)度。這一規(guī)定除了少數(shù)幾種例外，也適用于非小屈服強(qiáng)度。這一規(guī)定除了少數(shù)幾種例外，也適用于非APIAPI標(biāo)準(zhǔn)的套管。標(biāo)準(zhǔn)的套管。 APIAPI套管鋼級(jí)的物理性能見(jiàn)表套管鋼級(jí)的物理性能見(jiàn)表1-151-15；套管各種鋼級(jí)的最小屈服強(qiáng)度與抗拉強(qiáng)度（包括非套管各種鋼級(jí)的最小屈服強(qiáng)度與抗拉強(qiáng)度（包括非APIAPI套管標(biāo)準(zhǔn)）見(jiàn)表套管標(biāo)準(zhǔn)）見(jiàn)表1-161-16。表表1-15 API套管鋼級(jí)的強(qiáng)度指標(biāo)套管鋼級(jí)的強(qiáng)度指標(biāo)鋼級(jí)顏色標(biāo)志最小屈服強(qiáng)度最高屈服強(qiáng)度Mpa最低抗拉強(qiáng)度MpaRCMax延伸率APE標(biāo)準(zhǔn)（適用范圍）ksiMpaH-40無(wú)色或黑色402765524145

9、AJ-55淺綠5537955251722.55AK-55綠色55379552665185AN-80紅色80552758689175AC-75藍(lán)色75517620665185ACL-80紅夾棕8055266566523185ACC-90紫色9062072569025.4(5AC)C-95棕色9566576072025.416.5(5AC)P-110白色110758965865A5XQ-125白色125861104093018(5AQ)V-150白色15010351240114011.5(5AX)表表1-16 套管鋼級(jí)的強(qiáng)度指標(biāo)套管鋼級(jí)的強(qiáng)度指標(biāo)API標(biāo)準(zhǔn)最小屈服強(qiáng)度Mpa(ksi)最小抗拉強(qiáng)度M

10、pa(ksi)非API標(biāo)準(zhǔn)最小屈服強(qiáng)度Mpa(ksi)最小抗拉強(qiáng)度Mpa(ksi)H-40275.79(40)413.69(60)S-80379.21(55)655.00(95)J-55379.21(55)517.11(75)SOO95655.00(95)758.42(110)K-55379.21(55)655.00(95)S-95655.00(95)758.42(110)C-75517.11(75)655.00(95)SS-95551.58(80)689.48(100)L-80551.58(80)655.00(95)S-105655.00(95)758.42(110)N-80551.58(8

11、0)689.48(100)S-140965.27(140) 1034.21(150)C-90620.53(90)689.48(100)V-1501034.21(150) 1103.16(160)C-95655.00(95)723.95(105)S-1551068.69(155) 1137.63(165)P-110758.42(110)861.84(125)Q-125861.84(125)930.79(135)X-52358.53(52)455.05496.42(6672)第四節(jié)第四節(jié) 套套 管管三、套管的鋼級(jí)三、套管的鋼級(jí)uAPI Spec5CTAPI Spec5CT規(guī)定了套管規(guī)定了套管H H

12、、J J、K K、N N、C C、L L、M M、T T、P P、Q Q十種鋼級(jí)。十種鋼級(jí)。u J55 J55；數(shù)值乘以；數(shù)值乘以1000psi1000psi（6894.757kPa6894.757kPa）即為套管以）即為套管以psipsi為單位的最為單位的最小屈服強(qiáng)度。這一規(guī)定除了少數(shù)幾種例外，也適用于非小屈服強(qiáng)度。這一規(guī)定除了少數(shù)幾種例外，也適用于非APIAPI標(biāo)準(zhǔn)的套管。標(biāo)準(zhǔn)的套管。 u套管型號(hào)的英制表示方法套管型號(hào)的英制表示方法規(guī)格代號(hào)（規(guī)格代號(hào)（外徑，英寸外徑，英寸）+ +重量代號(hào)（重量代號(hào)（英鎊英鎊/ /英尺英尺）+ +鋼級(jí)代號(hào)鋼級(jí)代號(hào)+ +螺紋形式螺紋形式7 23.00 J ST

13、C 7 23.00 J STC 外徑外徑7 7英寸英寸，2323英鎊英鎊/ /英尺英尺，鋼級(jí)為，鋼級(jí)為J55J55的短園螺紋套管。的短園螺紋套管。u套管型號(hào)的公制表示方法套管型號(hào)的公制表示方法規(guī)格代號(hào)（規(guī)格代號(hào)（外徑，外徑，mmmm）+ +壁厚代號(hào)（壁厚代號(hào)（mmmm）+ +鋼級(jí)代號(hào)鋼級(jí)代號(hào)+ +螺紋形式螺紋形式 177.8177.88.05 J STC 8.05 J STC 表示外徑表示外徑177mm177mm，壁厚，壁厚8.05mm8.05mm鋼級(jí)為鋼級(jí)為J55J55的短園的短園 螺紋套管。螺紋套管。第四節(jié)第四節(jié) 套套 管管三、套管的鋼級(jí)三、套管的鋼級(jí)1. 1. 抗擠毀套管抗擠毀套管 套管

14、在井下受重力和地層壓套管在井下受重力和地層壓力等復(fù)合力作用下，發(fā)生的外力等復(fù)合力作用下，發(fā)生的外形失穩(wěn)，以致斷裂現(xiàn)象稱之為形失穩(wěn)，以致斷裂現(xiàn)象稱之為擠毀擠毀( (或稱壓潰或稱壓潰) )。油井管的抗外。油井管的抗外壓擠毀性能以抗擠毀強(qiáng)度來(lái)表壓擠毀性能以抗擠毀強(qiáng)度來(lái)表示，其單位為示，其單位為psipsi或或MPaMPa。u相應(yīng)廠家生產(chǎn)的套管的抗擠毀額定值見(jiàn)表相應(yīng)廠家生產(chǎn)的套管的抗擠毀額定值見(jiàn)表1-181-18。第四節(jié)第四節(jié) 套套 管管三、套管的鋼級(jí)三、套管的鋼級(jí)1.1.套管的擠毀套管的擠毀拉伸拉伸+ +擠毀擠毀壓縮壓縮+ +擠毀擠毀軸向拉伸、壓縮載荷下的套管擠毀形貌軸向拉伸、壓縮載荷下的套管擠毀形

15、貌第四節(jié)第四節(jié) 套套 管管三、套管的鋼級(jí)三、套管的鋼級(jí)2. 2. 抗硫套管抗硫套管u相應(yīng)廠家生產(chǎn)的套管的抗擠毀額定值見(jiàn)表相應(yīng)廠家生產(chǎn)的套管的抗擠毀額定值見(jiàn)表1-181-18。16Mn16Mn試片表面氫鼓泡試片表面氫鼓泡 氫致開(kāi)裂（氫致開(kāi)裂（HICHIC）：）：平行于表面的裂紋，在應(yīng)力平行于表面的裂紋，在應(yīng)力作用下促使裂紋擴(kuò)散連成階作用下促使裂紋擴(kuò)散連成階梯狀。常見(jiàn)低碳鋼壓力容器梯狀。常見(jiàn)低碳鋼壓力容器及內(nèi)部集輸管道及內(nèi)部集輸管道 焊縫處階梯性裂紋焊縫處階梯性裂紋第四節(jié)第四節(jié) 套套 管管三、套管的鋼級(jí)三、套管的鋼級(jí)2. 2. 抗硫套管抗硫套管 脆性斷口人字形花紋脆性斷口人字形花紋第四節(jié)第四節(jié) 套

16、套 管管三、套管的鋼級(jí)三、套管的鋼級(jí)2. 2. 抗硫套管抗硫套管 美國(guó)腐蝕工程師協(xié)會(huì)（美國(guó)腐蝕工程師協(xié)會(huì)（NACENACE）認(rèn)為，如果使用的氣體壓力是）認(rèn)為，如果使用的氣體壓力是65psia 65psia (448.16kPa(448.16kPa絕對(duì)壓力絕對(duì)壓力) ) 或高于此值，而該氣體中的或高于此值，而該氣體中的H H2 2S S分壓大于分壓大于0.05 psia 0.05 psia (0.34474kPa(0.34474kPa絕對(duì)壓力絕對(duì)壓力) )，則必須選擇抗硫材料套管，以阻止硫化氫腐蝕脆性，則必須選擇抗硫材料套管，以阻止硫化氫腐蝕脆性斷裂（斷裂（SSCCSSCC）的發(fā)生。）的發(fā)生。

17、H H2 2S S達(dá)到氫脆的濃度和氣體的壓力有關(guān)，并有以下關(guān)系：達(dá)到氫脆的濃度和氣體的壓力有關(guān)，并有以下關(guān)系：氣體壓力為氣體壓力為100 psi (689.48kPa100 psi (689.48kPa絕對(duì)壓力絕對(duì)壓力) )，氫脆時(shí)，氫脆時(shí)H2S的濃度為的濃度為510 ppm510 ppm；氣體壓力為氣體壓力為1000 psi (689 4.8kPa1000 psi (689 4.8kPa絕對(duì)壓力絕對(duì)壓力) )，氫脆時(shí)，氫脆時(shí)H2S的濃度為的濃度為51ppm51ppm；氣體壓力為氣體壓力為10000 psi (689 47.5kPa)10000 psi (689 47.5kPa)，氫脆時(shí)，氫脆

18、時(shí)H H2S S的濃度為的濃度為5.1ppm5.1ppm；氣體壓力為氣體壓力為20000 psi (137895.14kPa)20000 psi (137895.14kPa)，氫脆時(shí)，氫脆時(shí)H H2S S的濃度為的濃度為2.6ppm2.6ppm；如果如果H H2S S氣體的分壓大于氣體的分壓大于0.03 psia (0.2068kPa0.03 psia (0.2068kPa絕對(duì)壓力絕對(duì)壓力) )，或者預(yù)計(jì)大于此，或者預(yù)計(jì)大于此值，從工程材料的觀點(diǎn)來(lái)看，則應(yīng)必須使用抗硫化氫的材料。值，從工程材料的觀點(diǎn)來(lái)看，則應(yīng)必須使用抗硫化氫的材料。第四節(jié)第四節(jié) 套套 管管三、套管的鋼級(jí)三、套管的鋼級(jí)2. 2.

19、 抗硫套管抗硫套管不同鋼級(jí)套管僅在臨界溫度之上具有抗硫化氫腐蝕的性能。不同鋼級(jí)套管僅在臨界溫度之上具有抗硫化氫腐蝕的性能。 第四節(jié)第四節(jié) 套套 管管三、套管的鋼級(jí)三、套管的鋼級(jí)2. 2. 抗硫套管抗硫套管套管鋼級(jí)臨界溫度K-5575L-8075C-75100N-80150C-90S-95150P-110180Q-125210S-140250V-150300第四節(jié)第四節(jié) 套套 管管表表1-211-21適合含硫區(qū)域使用的適合含硫區(qū)域使用的9595級(jí)套管廠家及其產(chǎn)品性能級(jí)套管廠家及其產(chǎn)品性能廠家商品名稱屈服強(qiáng)度MPa（ksi）最小屈服強(qiáng)度MPa（ksi）最大洛氏硬度lgomaBritish Stee

20、lDalmineDalmineKawasakiLone StarLone StarMannesmannNippon KokanNippon KokanSumitomoSumitomoValloareeValloareeSOO 95SR 95D 95 SGD 95 SSGKO 95 SLSS-95 SGSLSS-95 SS GSMW-C-95 SNT 95 SSNK AC 95 MSM 95 SSM 95 SSC-95 VHIC-95 VH2655758.4 (95110)655758.4 (95110)655758.4 (95110)655758.4 (95110)655758.4 (9511

21、0)655758.4 (95110)655758.4 (95110)655758.4 (95110)655758.4 (95110)655758.4 (95110)655758.4 (95110)655758.4 (95110)655758.4 (95110)655758.4 (95110)758.4 (110)724.0 (105)724.0 (105)724.0 (105)724.0 (105)724.0 (105)724.0 (105)724.0 (105)724.0 (105)724.0 (105)724.0 (105)724.0 (105)724.0 (105)724.0 (105)

22、25.425.425.425262625.4252525252725.4 因硫化物應(yīng)力引起的腐蝕斷裂（因硫化物應(yīng)力引起的腐蝕斷裂（SSCCSSCC），對(duì)套管材質(zhì)提出高），對(duì)套管材質(zhì)提出高要求。要求。SSCCSSCC是由于是由于H H2 2S S離解時(shí)產(chǎn)生的離解時(shí)產(chǎn)生的氫滲透氫滲透而造成鋼的脆裂現(xiàn)象。而造成鋼的脆裂現(xiàn)象。 SSCCSSCC因素可分兩大類：材料方面的因素因素可分兩大類：材料方面的因素強(qiáng)度或硬度、化強(qiáng)度或硬度、化學(xué)成分、微觀結(jié)構(gòu)及冷加工方面問(wèn)題等；環(huán)境方面的因素學(xué)成分、微觀結(jié)構(gòu)及冷加工方面問(wèn)題等；環(huán)境方面的因素H H2 2S S的聚集、含水溶劑的的聚集、含水溶劑的pHpH值、溫度、壓

23、力等。值、溫度、壓力等。NKACNKAC系列對(duì)系列對(duì)SSCCSSCC具有具有好的抵抗性能。好的抵抗性能。第四節(jié)第四節(jié) 套套 管管三、套管的鋼級(jí)三、套管的鋼級(jí)2. 2. 抗硫套管抗硫套管 抗SSC材料的選擇 抗SSC材料的選擇依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)：依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)：ISO15156 ISO15156 石油和天然氣生產(chǎn)中含石油和天然氣生產(chǎn)中含H H2 2S S環(huán)境使用的材料環(huán)境使用的材料ISO 15156ISO 151561 1 第一部分第一部分 選擇抗裂紋材料的一般原則選擇抗裂紋材料的一般原則ISO 15156ISO 151562 2 第二部分第二部分 抗裂紋碳鋼和低合金鋼抗裂紋碳鋼和低合金鋼NACE MR 017

24、5 NACE MR 0175 油田設(shè)備用抗硫化物應(yīng)力開(kāi)裂的金屬材料油田設(shè)備用抗硫化物應(yīng)力開(kāi)裂的金屬材料SY/T0599-1997 SY/T0599-1997 天然氣地面設(shè)施抗硫化物應(yīng)力開(kāi)裂金屬材料要求天然氣地面設(shè)施抗硫化物應(yīng)力開(kāi)裂金屬材料要求第四節(jié)第四節(jié) 套套 管管三、套管的鋼級(jí)三、套管的鋼級(jí)2. 2. 抗硫套管抗硫套管u含含NiNi1% 1% u經(jīng)熱軋（僅對(duì)碳鋼）、退火、正火、正火加回火、奧氏體化經(jīng)熱軋（僅對(duì)碳鋼）、退火、正火、正火加回火、奧氏體化淬淬火加回火火加回火u硬度硬度22HRC22HRCu冷變形冷變形5%5%，須經(jīng)，須經(jīng)595595以上的消應(yīng)力處理，以上的消應(yīng)力處理，22HRC22

25、HRC；u低強(qiáng)度管道鋼低強(qiáng)度管道鋼ASTM A53BASTM A53B級(jí)，級(jí)，ASTM A106BASTM A106B級(jí)，級(jí)，API 5LAPI 5L、X42X42級(jí)，級(jí)，冷變形冷變形15%15%，變形區(qū)硬度，變形區(qū)硬度190HB190HBu焊接焊接 控制焊縫硬度（基材、焊肉、熱影響區(qū)）控制焊縫硬度（基材、焊肉、熱影響區(qū)）22HRC22HRC第四節(jié)第四節(jié) 套套 管管三、套管的鋼級(jí)三、套管的鋼級(jí)2. 2. 抗硫套管抗硫套管 碳鋼和低合金鋼抗SSC材料的選擇含含S S環(huán)境可采用的環(huán)境可采用的API/ASTMAPI/ASTM管材管材用于所有的溫度操作溫度用于66（150 ）或更高用于79（175 ）

26、或更高用于107（225 ）油管和套管油管和套管API Spec 5CT/5CTM H-40,J-55，K-55，M-65,C-75（1，2，3型）和L-80(1型) 級(jí)按10.1.3節(jié)規(guī)定的專用等級(jí)UNS K12125API 5CT/5CTM C-90 1型和T-95 1型管子API Spec 5L A&B和X-42至X-65級(jí)ASTM A 53/A 53MA 106 A,B,C級(jí)A 333/A 333M 1和6級(jí)A 52452 1和2級(jí)A38153 1類Y35-Y65鉆桿材料鉆桿材料API Spec 5D D, E,X-95, G-105和S-135級(jí)油管和套管油管和套管API S

27、pec 5CT/5CTM N-80（淬火并回火），C-95級(jí)， T-95 2型；最大屈服強(qiáng)760MPa(110ksi)等級(jí)的專用淬火并回火鋼 用CrMo低合金鋼（AISI 41XX及其改進(jìn)型）制造的油套管在淬火并回火狀態(tài)，最大硬度為30HRC且額定最小屈服強(qiáng)度（SMYS）等級(jí)為690，720和760MPa(100，105和110ksi)（見(jiàn)10.1.3節(jié)）。API Spec 5CT/5CTM H-40， N-80, P-105, P-110級(jí)最大屈服強(qiáng)度達(dá)到965 MPa （140ksi）等級(jí)的專用淬火并回火鋼API Spec 5CT/5CTM Q-125級(jí)689.476(100)206.84

28、3(30)20.684(3)6.895(1)68.948(10)6894.757(1000)SM-25Cr-110 SM-25Cr-80 -130 SM-25Cr-80 SM-25Cr-75 (D) SM-13Cr-80 SM-25Cr-75 -95SM-80S SM-80S(B-D) API SM80SJ55 SM90S API-L-80N80(A ) ( B)(B-D) 鎳基合金C-276SM-2550(6)SM-2535(6)SM-85SSSM-90SS(C)SM-2525(5)(E)0.007(0.001)0.068(0. 01)0. 689(0. 1)6.895(1)689.476(

29、100)69.948(10)H2S分壓，KPa，(psi)CO2分壓，K P a ，(psi)圖圖1-8 1-8 材料選擇的示意圖材料選擇的示意圖689.476(100)6.895(1)68.948(10)6894.757(1000)0.068(0. 01)0. 689(0. 1)6.895(1)689.476(100)69.948(10)H H2 2S S分壓，分壓，KPaKPa，(psi)(psi)CO2分壓，KPa(psi)ABCDE圖圖1-9 CO1-9 CO2 2和和H H2 2S S環(huán)境下的鋼級(jí)材料選擇環(huán)境下的鋼級(jí)材料選擇A區(qū)區(qū)常規(guī)的常規(guī)的API鋼級(jí)套管；鋼級(jí)套管；B區(qū)區(qū)AC85；

30、AC85M；AC80；AC90；AC90M； AC80T；AC95；AC95M（AC為主抗硫鋼）；為主抗硫鋼）； C區(qū)區(qū)CR13；CR9（CR為主抗二氧化碳的不銹鋼）；為主抗二氧化碳的不銹鋼）； D區(qū)區(qū)NIC42；NIC 62；NIC32；NIC 52；NIC 25；NIC42M(NIC為抗硫抗二氧化碳鋼級(jí)為抗硫抗二氧化碳鋼級(jí))；E區(qū)區(qū)CR25；CR23（CR為高含二氧化碳條件下使用）；為高含二氧化碳條件下使用）； NKK NKK專有等級(jí)的材料選擇專有等級(jí)的材料選擇 抗SSC材料的選擇 NKACNKAC加工特點(diǎn)是：嚴(yán)格控制材料雜質(zhì)，含硫量小于加工特點(diǎn)是：嚴(yán)格控制材料雜質(zhì)，含硫量小于0.0050

31、.005，套管內(nèi)外壁淬火。這種方法可形成馬氏體結(jié)構(gòu)，回火保證均勻的套管內(nèi)外壁淬火。這種方法可形成馬氏體結(jié)構(gòu)，回火保證均勻的微觀結(jié)構(gòu)。熱處理后進(jìn)行熱矯直，較之冷矯直對(duì)屈服強(qiáng)度影響更微觀結(jié)構(gòu)。熱處理后進(jìn)行熱矯直，較之冷矯直對(duì)屈服強(qiáng)度影響更小。最后要進(jìn)行三項(xiàng)檢查試驗(yàn)：硬度試驗(yàn)，對(duì)每一根均進(jìn)行；超小。最后要進(jìn)行三項(xiàng)檢查試驗(yàn)：硬度試驗(yàn)，對(duì)每一根均進(jìn)行；超聲波檢查；抗聲波檢查；抗SSCCSSCC試驗(yàn)。試驗(yàn)。第四節(jié)第四節(jié) 套套 管管三、套管的鋼級(jí)三、套管的鋼級(jí)2. 2. 抗硫套管抗硫套管第四節(jié)第四節(jié) 套套 管管三、套管的鋼級(jí)三、套管的鋼級(jí)3. 3. 抗低溫用套管抗低溫用套管 許多廠家提供的許多廠家提供的55

32、55，8080，9595，110110和和125125級(jí)的套管的鋼材都級(jí)的套管的鋼材都能滿足低溫下作業(yè)的需要。增加添加劑后可改善鋼材的晶粒度。能滿足低溫下作業(yè)的需要。增加添加劑后可改善鋼材的晶粒度。在在-43-43（-500F-500F）溫度下，套管鋼材沖擊韌性為）溫度下，套管鋼材沖擊韌性為201b.ft 201b.ft (27.1164N(27.1164Nm)m)。低溫作業(yè)下套管生產(chǎn)廠家及商品名稱見(jiàn)表。低溫作業(yè)下套管生產(chǎn)廠家及商品名稱見(jiàn)表1-1-2323。表表1-23 1-23 低溫作業(yè)下套管生產(chǎn)廠家、商品名稱及產(chǎn)品性能低溫作業(yè)下套管生產(chǎn)廠家、商品名稱及產(chǎn)品性能廠家商品名稱屈服強(qiáng)度MPa（k

33、si）最小屈服強(qiáng)度MPa（ksi）在-43（-50。F）條件下鋼材的沖擊韌性DalmineD 55-AS392552 （5580）655 （95）_ _Da lmineDalmineKawasakiNipponSumitomoValloareeD 80-ASD 80L-ASKO 82LNT80LSSM 80LL-80VK552758 (80110)552655 (8095)552655 (8095)552758 (80110)552758(80110)552655 (8095)689 (100)655 (95)655 (95)689 (100)689 (100)655 (95)_ _ _202

34、51520Da lmineDalmineKawasakiNipponNippon KokanSumitomoValloareeD 95-ASD 95C-ASKO 95LNT95LSNKLT95SM95LC-95VK655862 (95125)655758 (95110)655862 (95125)655862 (95125)655862 (95125)655862 (95125)655758 (95110)724 (105)724 (105)758 (110)758 (110)758 (110)758 (110)724 (105)_ _ _2525201520DalmineKawasakiNi

35、pponNippon KokanSumitomoValloareeD 110-ASKO 110LNT110LSNKLT 110SM 110LP 110-VK758965 (110140)758965 (110140)758965 (110140)758965 (110140)758965 (110140)758965 (110140)862 (125)862 (125)862 (125)862 (125)862 (125)862 (125)_ _2025201520KawasakiNippon KokanKO 125LNKLT-1258621034 (125150)8621000 (12514

36、5)931 (135)931 (135)2020l 破裂破裂(管體爆裂、管體錯(cuò)斷、接箍縱裂、管體斷裂、射孔開(kāi)裂、應(yīng)力管體爆裂、管體錯(cuò)斷、接箍縱裂、管體斷裂、射孔開(kāi)裂、應(yīng)力 腐蝕開(kāi)裂腐蝕開(kāi)裂)l 泄漏泄漏l 滑脫滑脫l l 表面損傷表面損傷(腐蝕、內(nèi)表面被鉆柱磨損腐蝕、內(nèi)表面被鉆柱磨損)柯深001井破裂套管井下成相照片第四節(jié)第四節(jié) 套套 管管4. 4. 套管的其他破壞形式套管的其他破壞形式l 油井管的失效模式可用八個(gè)字概括：油井管的失效模式可用八個(gè)字概括： 脫脫管體螺紋從接箍?jī)?nèi)滑脫管體螺紋從接箍?jī)?nèi)滑脫 漏漏螺紋連接處失去密封螺紋連接處失去密封 粘粘螺紋粘結(jié)螺紋粘結(jié) 擠擠管體擠毀管體擠毀 破破管體

37、受內(nèi)壓爆破管體受內(nèi)壓爆破 裂裂拉斷、錯(cuò)斷、縱裂、射孔開(kāi)裂以及疲勞、應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂等拉斷、錯(cuò)斷、縱裂、射孔開(kāi)裂以及疲勞、應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂等 磨磨如套管與鉆柱相互磨損如套管與鉆柱相互磨損 蝕蝕腐蝕及應(yīng)力腐蝕腐蝕及應(yīng)力腐蝕第四節(jié)第四節(jié) 套套 管管脫脫漏漏粘粘擠擠破破斷斷磨磨蝕蝕材料及冶金質(zhì)量材料及冶金質(zhì)量鋼級(jí)鋼級(jí)結(jié)構(gòu)尺寸及其精度結(jié)構(gòu)尺寸及其精度螺紋連接螺紋連接第四節(jié)第四節(jié) 套套 管管上百種特殊扣油套管中較典型、應(yīng)用較廣的上百種特殊扣油套管中較典型、應(yīng)用較廣的1010余種為：余種為：VAMVAM、NSCCNSCC、NK3SBNK3SB、KOXKOX。SECSEC、ARMCOARMCO、OMEGAOMEGA扣

38、等。這些特殊螺紋同時(shí)扣等。這些特殊螺紋同時(shí)兼具以下某兼具以下某些特殊性能：些特殊性能：第四節(jié)第四節(jié) 套套 管管四、套管的發(fā)展方向四、套管的發(fā)展方向1.1.特殊扣套管特殊扣套管（1）結(jié)構(gòu)連接強(qiáng)度，與管體強(qiáng)度相匹配，有的甚至高于管體，適于深井、超深井；（2）密封性能好，適用于高壓氣井、油井和熱采井；（3）抗彎能力強(qiáng)，適用于斜井、大位移井、水平井；（4）可快速上緊，且不易錯(cuò)扣，適用于沙漠、海洋等惡劣環(huán)境下的鉆井作業(yè)；（5）抗粘扣性能突出，可以反復(fù)上卸扣而不易損壞；（6）抗過(guò)扭矩能力強(qiáng)；（7）耐腐蝕性能好。 始于始于20世紀(jì)世紀(jì)90年代，工作時(shí)膨脹管通過(guò)機(jī)械膨脹裝置，靠液體壓力推年代，工作時(shí)膨脹管通過(guò)

39、機(jī)械膨脹裝置，靠液體壓力推進(jìn)，推進(jìn)過(guò)程中使記過(guò)那下管件記過(guò)經(jīng)過(guò)塑性變形達(dá)到擴(kuò)大管徑之目的進(jìn)，推進(jìn)過(guò)程中使記過(guò)那下管件記過(guò)經(jīng)過(guò)塑性變形達(dá)到擴(kuò)大管徑之目的。膨脹管分為。膨脹管分為割縫膨脹管和實(shí)體膨脹管割縫膨脹管和實(shí)體膨脹管。 第四節(jié)第四節(jié) 套套 管管四、套管的發(fā)展方向四、套管的發(fā)展方向2.2.膨脹套管膨脹套管圖1-12 實(shí)體膨脹管可膨脹管的應(yīng)用：可膨脹管的應(yīng)用：（1 1）用做應(yīng)急套管，以簡(jiǎn)便有效地解決復(fù)雜井段的井壁穩(wěn)定問(wèn)題。）用做應(yīng)急套管，以簡(jiǎn)便有效地解決復(fù)雜井段的井壁穩(wěn)定問(wèn)題。（2 2）用作尾管懸掛器?？膳蛎浳补軕覓炱骶哂形补軕覓旌兔芊夤δ埽桑┯米魑补軕覓炱鳌？膳蛎浳补軕覓炱骶哂形补軕覓旌兔芊?/p>

40、功能，可防止環(huán)空泄漏，使環(huán)空具有必要的水力完整性，把井鉆得更深。防止環(huán)空泄漏，使環(huán)空具有必要的水力完整性，把井鉆得更深。（3 3）用于沙控。）用于沙控。第四節(jié)第四節(jié) 套套 管管四、套管的發(fā)展方向四、套管的發(fā)展方向2.2.膨脹套管膨脹套管 連續(xù)油管又稱撓性油管、蛇形管或盤(pán)管，長(zhǎng)度一般為幾百米至幾千連續(xù)油管又稱撓性油管、蛇形管或盤(pán)管，長(zhǎng)度一般為幾百米至幾千米不等。其產(chǎn)品包括速度管柱、工作管柱和連續(xù)管線管三大類，是油田米不等。其產(chǎn)品包括速度管柱、工作管柱和連續(xù)管線管三大類，是油田鉆井、完井、試油、采油、修井和集輸?shù)阮I(lǐng)域中重要的作業(yè)裝備鉆井、完井、試油、采油、修井和集輸?shù)阮I(lǐng)域中重要的作業(yè)裝備。 第四節(jié)

41、第四節(jié) 套套 管管四、套管的發(fā)展方向四、套管的發(fā)展方向3.3.連續(xù)管連續(xù)管 連續(xù)管是一種強(qiáng)度和韌性良好的鋼管，主要采用連續(xù)管是一種強(qiáng)度和韌性良好的鋼管，主要采用ERWERW焊管，目前已焊管，目前已成功生產(chǎn)出無(wú)縫鋼管連續(xù)管；其材質(zhì)也由碳鋼發(fā)展到低合金鋼及鈦合金，成功生產(chǎn)出無(wú)縫鋼管連續(xù)管；其材質(zhì)也由碳鋼發(fā)展到低合金鋼及鈦合金，目前正在研制符合復(fù)合材料連續(xù)管。目前正在研制符合復(fù)合材料連續(xù)管。 連續(xù)管的屈服強(qiáng)度一般為連續(xù)管的屈服強(qiáng)度一般為492Mpa492Mpa或或562Mpa562Mpa，現(xiàn)已發(fā)展到，現(xiàn)已發(fā)展到1000Mpa1000Mpa。連續(xù)管必須有良好的強(qiáng)韌性匹配，以保證較高的低周疲勞壽命。連續(xù)管必須有良好的強(qiáng)韌性匹配，以保證較高的低周疲勞壽命。第四節(jié)第四節(jié) 套套 管管四、套管的發(fā)展方向四、套管的發(fā)展方向3.3.連續(xù)管連續(xù)管套管服役條件分析套管服役條件分析失效分析失效分析（統(tǒng)計(jì)分析、類似工況典型案例分析）（統(tǒng)計(jì)分析、類似工況典型案例分析）確定失效模式和主要失效抗力指標(biāo)確定失效模式和主要失效抗力指標(biāo)套管柱設(shè)計(jì)套管柱設(shè)計(jì)密封設(shè)計(jì)與密封設(shè)計(jì)與校核校核壽