GB/T 20657-2022石油天然氣工業(yè)套管、油管、鉆桿和用作套管或油管的管線管性能公式及計(jì)算

ICS7518010

CCSE.92.

中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)

GB/T20657—2022

代替GB/T20657—2011

石油天然氣工業(yè)套管油管

、、

鉆桿和用作套管或油管的

管線管性能公式及計(jì)算

Petroleumandnaturalgasindustries—Formulaeandcalculations

fortheroertiesofcasintubindrillieand

ppg,g,pp

linepipeusedascasingortubing

ISO/TR104002018MOD

(:,)

2022-12-30發(fā)布2023-04-01實(shí)施

國家市場監(jiān)督管理總局發(fā)布

國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)

GB/T20657—2022

目次

前言

…………………………Ⅴ

范圍

1………………………1

規(guī)范性引用文件

2…………………………1

術(shù)語和定義

3………………2

符號(hào)和縮略語

4……………4

符號(hào)

4.1…………………4

縮略語

4.2………………10

一致性

5……………………11

引用文件

5.1……………11

計(jì)量單位

5.2……………11

管體三軸應(yīng)力屈服設(shè)計(jì)

6…………………11

概述

6.1…………………11

假設(shè)條件和適用范圍

6.2………………11

計(jì)算所需參數(shù)

6.3………………………12

管體三軸應(yīng)力屈服設(shè)計(jì)公式

6.4………………………12

管線管三軸應(yīng)力屈服設(shè)計(jì)公式使用

6.5………………12

計(jì)算示例

6.6……………12

管體延性斷裂

7……………15

概述

7.1…………………15

假設(shè)條件和適用范圍

7.2………………15

計(jì)算所需參數(shù)

7.3………………………16

封堵管端延性斷裂設(shè)計(jì)公式

7.4………………………17

軸向拉伸和外壓作用下延性斷裂設(shè)計(jì)公式修正

7.5…………………17

計(jì)算示例

7.6……………20

外壓擠毀

8…………………22

概述

8.1…………………22

假設(shè)條件和適用范圍

8.2………………22

計(jì)算所需參數(shù)

8.3………………………22

管體擠毀壓力設(shè)計(jì)公式

8.4……………22

經(jīng)驗(yàn)系數(shù)

8.5……………27

擠毀壓力公式在管線管的應(yīng)用

8.6……………………28

計(jì)算示例

8.7……………28

接頭連接強(qiáng)度

9……………29

Ⅰ

GB/T20657—2022

概述

9.1…………………29

套管接頭拉伸連接強(qiáng)度設(shè)計(jì)公式

9.2API……………29

油管接頭拉伸連接強(qiáng)度

9.3API………………………31

管線管連接強(qiáng)度

9.4……………………32

接箍抗內(nèi)壓性能

10………………………32

概述

10.1………………32

圓螺紋和偏梯形螺紋接箍內(nèi)屈服壓力

10.2…………32

圓螺紋或偏梯形螺紋接箍的內(nèi)壓泄漏強(qiáng)度

10.3……………………32

質(zhì)量

11……………………33

概述

11.1………………33

名義單位長度質(zhì)量

11.2………………33

平端管單位長度質(zhì)量

11.3……………33

管端加工管子質(zhì)量

11.4………………34

螺紋和接箍質(zhì)量

11.5…………………34

端部加厚和帶螺紋的整體連接油管的質(zhì)量

11.6……………………34

端部加厚質(zhì)量

11.7……………………35

接箍質(zhì)量

11.8…………………………35

螺紋加工損失質(zhì)量

11.9………………38

端部加厚質(zhì)量

11.10……………………40

伸長率

12…………………42

壓扁試驗(yàn)

13………………42

套管和油管的壓扁試驗(yàn)

13.1…………42

管線管壓扁試驗(yàn)

13.2…………………42

靜水壓試驗(yàn)

14……………43

平端管子和整體接頭油管的靜水壓試驗(yàn)

14.1………43

帶螺紋和接箍管子的靜水壓試驗(yàn)壓力

14.2…………44

圓螺紋套管和油管上扣扭矩

15…………45

埋弧焊管線管導(dǎo)向彎曲試驗(yàn)

16…………45

概述

16.1………………45

背景

16.2………………47

接箍和管體最小沖擊試樣規(guī)格確定

17API……………47

臨界壁厚

17.1…………………………47

接箍半成品壁厚

17.2…………………49

橫向沖擊試樣壁厚

17.3………………51

縱向沖擊試樣壁厚

17.4………………52

接箍最小試樣尺寸

17.5API…………54

管體沖擊試樣尺寸

17.6………………55

Ⅱ

GB/T20657—2022

更大尺寸試樣

17.7……………………55

參考信息

17.8…………………………55

附錄資料性管體三軸屈服公式討論

A()………………56

管體三軸屈服

A.1……………………56

管體內(nèi)屈服外壓彎矩和扭矩為零時(shí)的拉梅公式

A.2,、(Lamé)……61

附錄資料性延性斷裂公式的討論

B()…………………64

概述

B.1…………………64

管體的延性斷裂

B.2……………………64

延性斷裂模型的選擇

B.3………………69

用于評估斷裂模型合理性的管子斷裂數(shù)據(jù)

B.4………71

封堵管端條件下不同斷裂模型和管子斷裂數(shù)據(jù)之間的比較

B.5……71

封堵管端條件下推薦破裂模型和管子破裂數(shù)據(jù)的比較

B.6…………73

延性斷裂公式中的缺欠影響

B.7………………………78

延性斷裂強(qiáng)度的可靠度計(jì)算模板

B.8…………………83

附錄資料性內(nèi)壓破裂試驗(yàn)程序

C()……………………93

試樣端部

C.1……………93

試樣最小長度

C.2………………………93

壓力加載

C.3……………94

附錄資料性破裂公式討論

D()…………95

材料強(qiáng)度導(dǎo)致的管體破裂

D.1…………95

裂紋擴(kuò)展模型

D.2………………………95

環(huán)境萌生裂紋導(dǎo)致的失效

D.3…………98

附錄資料性歷史擠毀公式發(fā)展討論

E()………………100

擠毀壓力公式

E.1……………………100

擠毀壓力公式來源

E.2………………106

附錄資料性擠毀強(qiáng)度可靠性研究發(fā)展

F()……………111

概述

F.1………………111

極限抗擠毀強(qiáng)度公式的選擇

F.2……………………115

輸入變量

F.3…………………………119

公式的選擇

F.4………………………131

抗擠強(qiáng)度風(fēng)險(xiǎn)評估

F.5………………134

總結(jié)

F.6………………143

附錄資料性由外壓擠毀試驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算抗擠毀強(qiáng)度設(shè)計(jì)值

G()………147

概述

G.1………………147

擠毀試驗(yàn)數(shù)據(jù)

G.2……………………147

大批量數(shù)據(jù)樣本

G.3…………………147

小批量數(shù)據(jù)樣本

G.4…………………147

Ⅲ

GB/T20657—2022

附錄資料性根據(jù)產(chǎn)品數(shù)據(jù)確定抗擠毀強(qiáng)度

H()……………………150

概述

H.1………………150

產(chǎn)品質(zhì)量數(shù)據(jù)

H.2……………………150

可靠性分析

H.3………………………151

計(jì)算示例

H.4…………………………155

附錄資料性外壓擠毀試驗(yàn)程序

I()……………………163

概述

I.1………………163

試樣準(zhǔn)備

I.2…………………………163

試驗(yàn)設(shè)備

I.3…………………………163

外壓擠毀試驗(yàn)前的測量

I.4…………164

試驗(yàn)程序

I.5…………………………166

數(shù)據(jù)報(bào)告

I.6…………………………166

附錄資料性接頭連接強(qiáng)度公式討論

J()………………168

概述

J.1………………168

套管接頭拉伸連接強(qiáng)度設(shè)計(jì)公式

J.2API…………168

附錄資料性國際單位制計(jì)算性能列表

K()…………172

附錄資料性美國慣用單位制計(jì)算性能列表

L()………265

參考文獻(xiàn)

……………………358

Ⅳ

GB/T20657—2022

前言

本文件按照標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第部分標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則的規(guī)定

GB/T1.1—2020《1:》

起草

。

本文件代替石油天然氣工業(yè)套管油管鉆桿和用作套管或油管的管線管

GB/T20657—2011《、、

性能公式及計(jì)算本文件與相比除結(jié)構(gòu)調(diào)整和編輯性改動(dòng)外主要技術(shù)變化

》。GB/T20657—2011,,

如下

:

更改了有效軸向力的定義見年版的

a)(3.7,20114.7);

刪除了主應(yīng)力每英寸螺紋數(shù)屈服應(yīng)力偏差等術(shù)語和定義見年版的

b)、、(20114.19、4.23、4.26);

增加了縮略語見

c)(4.2);

更改了僅內(nèi)壓無軸向載荷作用下薄壁管屈服設(shè)計(jì)公式見年版的

d)、(6.6.2,20116.6.2);

刪除了鋼級(jí)要求及其數(shù)據(jù)見年版的

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

L.2);

刪除了內(nèi)壓對擠毀的效應(yīng)見年版的

f)(20118.4.7);

增加了軸向應(yīng)力和內(nèi)壓復(fù)合作用下的擠毀壓力公式見

g)(8.4.7);

刪除了所有與直連型套管相關(guān)的內(nèi)容見年版的

h)(20119.2.4、11.9.4、11.10.5、J.2.4);

增加了用于計(jì)算上扣扭矩的不加厚油管接頭滑脫強(qiáng)度計(jì)算公式見

i)(9.3.2);

增加了用于計(jì)算上扣扭矩的加厚油管接頭滑脫強(qiáng)度計(jì)算公式見

j)(9.3.3);

更改了部分規(guī)格接箍的臨界壁厚見年版的

k)(17.1,201117.1);

更改了部分規(guī)格接箍半成品計(jì)算壁厚見年版的

l)(17.2,201117.2);

更改了部分規(guī)格接箍加工橫向夏比沖擊試樣所需壁厚見年版的

m)(17.3,201117.3);

更改了部分規(guī)格接箍加工縱向夏比沖擊試樣所需壁厚見年版的

n)(17.4,201117.4);

更改了部分規(guī)格接箍橫向沖擊試樣最小尺寸見年版的

o)(17.5,201117.2)。

本文件修改采用石油天然氣工業(yè)套管油管鉆桿和用作套管或油管的管

ISO/TR10400:2018《、、

線管性能公式及計(jì)算

》。

本文件與相比做了下述結(jié)構(gòu)調(diào)整

ISO/TR10400:2018:

對應(yīng)中的第章增加了

———4.1ISO/TR10400:20184,4.2;

將第章第章以及附錄中公式及圖的部分符號(hào)釋義內(nèi)容移至將中的縮略語移

———9~114.1,9.1

至

4.2;

將改為改為

———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;

將附錄中和附錄中的內(nèi)容移入相應(yīng)表格中刪除了的章條號(hào)

———KK.2LL.2,K.1、K.2、L.1、L.2

和標(biāo)題

。

本文件與的技術(shù)差異及其原因如下

ISO/TR10400:2018:

刪除了部分符號(hào)標(biāo)準(zhǔn)正文中沒有使用這些符號(hào)見第章

———,(4);

增加了ff和等符號(hào)和縮略語對增加的公式中的符號(hào)進(jìn)行了說明補(bǔ)

———ht、ycomCRS、CVN、FAD,,

充了常用的縮略語見第章

(4);

增加了軸向應(yīng)力和內(nèi)壓復(fù)合作用下的擠毀壓力計(jì)算公式見以明確復(fù)合載荷下擠毀壓

———(8.4.7),

力計(jì)算方法增強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)的可操作性

,;

增加了外壓擠毀壓力計(jì)算示例見以有益于本文件使用者理解公式

———(8.7),;

結(jié)合更改了螺紋接箍臨界壁厚見與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)調(diào)一致

———ISO11960:2020,API(17.1),。

Ⅴ

GB/T20657—2022

本文件做了下列編輯性改動(dòng)

:

補(bǔ)充了數(shù)據(jù)見表和表完善了現(xiàn)有鋼級(jí)數(shù)據(jù)

———L809Cr(11.1、F.8F.9),;

刪除了部分局限性背景資料介紹見

———(F.1.1);

調(diào)整了部分表格編號(hào)見中表和表

———(H.4.2H.11H.12);

將和的內(nèi)容調(diào)整到相應(yīng)的表格中見表表和表表

———K.2L.2(K.1~K.5L.1~L.5)。

請注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)不承擔(dān)識(shí)別專利的責(zé)任

。。

本文件由全國石油天然氣標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)提出并歸口

(SAC/TC355)。

本文件起草單位中國石油集團(tuán)工程材料研究院有限公司中國石油天然氣股份有限公司新疆油田

:、

分公司大慶油田有限責(zé)任公司國家石油天然氣管網(wǎng)集團(tuán)有限公司西氣東輸分公司中國石油天然氣

、、、

股份有限公司大港油田分公司寶雞石油鋼管有限責(zé)任公司中國石油天然氣股份有限公司長慶油田分

、、

公司西安三環(huán)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國石油天然氣股份有限

、、、

公司冀東油田分公司

。

本文件主要起草人王建軍徐婷申昭熙方偉楊尚諭李方坡孫建華薛承文賀海軍呂華

:、、、、、、、、、、

蔡萌路彩虹李麗鋒池明劉賀高霞張礦生武剛趙楠邱貽旺朱麗霞婁琦

、、、、、、、、、、、。

本文件于年首次發(fā)布年第一次修訂本次為第二次修訂

2006,2011,。

Ⅵ

GB/T20657—2022

石油天然氣工業(yè)套管油管

、、

鉆桿和用作套管或油管的

管線管性能公式及計(jì)算

1范圍

本文件給出了各種管子性能必要的計(jì)算公式和模板包括

,:

管子性能如抗拉強(qiáng)度抗內(nèi)壓強(qiáng)度和抗外擠強(qiáng)度

———,、;

最小物理指標(biāo)

———;

上扣扭矩

———;

產(chǎn)品試驗(yàn)壓力

———;

與試驗(yàn)檢測標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)的產(chǎn)品臨界尺寸

———;

試驗(yàn)設(shè)備的臨界尺寸

———;

試樣臨界尺寸

———。

對管子性能計(jì)算公式提供了其發(fā)展和使用相關(guān)的大量背景資料詳見附錄附錄

,,A~J。

本文件適用于根據(jù)或或或

ISO11960API