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算

ICS7518010

CCSE.92.

中華人民共和國國家標準

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算

Petroleumandnaturalgasindustries—Formulaeandcalculations

fortheroertiesofcasintubindrillieand

ppg,g,pp

linepipeusedascasingortubing

ISO/TR104002018MOD

(:,)

2022-12-30發(fā)布2023-04-01實施

國家市場監(jiān)督管理總局發(fā)布

國家標準化管理委員會

GB/T20657—2022

目次

前言

…………………………Ⅴ

范圍

1………………………1

規(guī)范性引用文件

2…………………………1

術語和定義

3………………2

符號和縮略語

4……………4

符號

4.1…………………4

縮略語

4.2………………10

一致性

5……………………11

引用文件

5.1……………11

計量單位

5.2……………11

管體三軸應力屈服設計

6…………………11

概述

6.1…………………11

假設條件和適用范圍

6.2………………11

計算所需參數(shù)

6.3………………………12

管體三軸應力屈服設計公式

6.4………………………12

管線管三軸應力屈服設計公式使用

6.5………………12

計算示例

6.6……………12

管體延性斷裂

7……………15

概述

7.1…………………15

假設條件和適用范圍

7.2………………15

計算所需參數(shù)

7.3………………………16

封堵管端延性斷裂設計公式

7.4………………………17

軸向拉伸和外壓作用下延性斷裂設計公式修正

7.5…………………17

計算示例

7.6……………20

外壓擠毀

8…………………22

概述

8.1…………………22

假設條件和適用范圍

8.2………………22

計算所需參數(shù)

8.3………………………22

管體擠毀壓力設計公式

8.4……………22

經(jīng)驗系數(shù)

8.5……………27

擠毀壓力公式在管線管的應用

8.6……………………28

計算示例

8.7……………28

接頭連接強度

9……………29

Ⅰ

GB/T20657—2022

概述

9.1…………………29

套管接頭拉伸連接強度設計公式

9.2API……………29

油管接頭拉伸連接強度

9.3API………………………31

管線管連接強度

9.4……………………32

接箍抗內壓性能

10………………………32

概述

10.1………………32

圓螺紋和偏梯形螺紋接箍內屈服壓力

10.2…………32

圓螺紋或偏梯形螺紋接箍的內壓泄漏強度

10.3……………………32

質量

11……………………33

概述

11.1………………33

名義單位長度質量

11.2………………33

平端管單位長度質量

11.3……………33

管端加工管子質量

11.4………………34

螺紋和接箍質量

11.5…………………34

端部加厚和帶螺紋的整體連接油管的質量

11.6……………………34

端部加厚質量

11.7……………………35

接箍質量

11.8…………………………35

螺紋加工損失質量

11.9………………38

端部加厚質量

11.10……………………40

伸長率

12…………………42

壓扁試驗

13………………42

套管和油管的壓扁試驗

13.1…………42

管線管壓扁試驗

13.2…………………42

靜水壓試驗

14……………43

平端管子和整體接頭油管的靜水壓試驗

14.1………43

帶螺紋和接箍管子的靜水壓試驗壓力

14.2…………44

圓螺紋套管和油管上扣扭矩

15…………45

埋弧焊管線管導向彎曲試驗

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

管體內屈服外壓彎矩和扭矩為零時的拉梅公式

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

延性斷裂強度的可靠度計算模板

B.8…………………83

附錄資料性內壓破裂試驗程序

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

材料強度導致的管體破裂

D.1…………95

裂紋擴展模型

D.2………………………95

環(huán)境萌生裂紋導致的失效

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

附錄資料性擠毀強度可靠性研究發(fā)展

F()……………111

概述

F.1………………111

極限抗擠毀強度公式的選擇

F.2……………………115

輸入變量

F.3…………………………119

公式的選擇

F.4………………………131

抗擠強度風險評估

F.5………………134

總結

F.6………………143

附錄資料性由外壓擠毀試驗數(shù)據(jù)計算抗擠毀強度設計值

G()………147

概述

G.1………………147

擠毀試驗數(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)產品數(shù)據(jù)確定抗擠毀強度

H()……………………150

概述

H.1………………150

產品質量數(shù)據(jù)

H.2……………………150

可靠性分析

H.3………………………151

計算示例

H.4…………………………155

附錄資料性外壓擠毀試驗程序

I()……………………163

概述

I.1………………163

試樣準備

I.2…………………………163

試驗設備

I.3…………………………163

外壓擠毀試驗前的測量

I.4…………164

試驗程序

I.5…………………………166

數(shù)據(jù)報告

I.6…………………………166

附錄資料性接頭連接強度公式討論

J()………………168

概述

J.1………………168

套管接頭拉伸連接強度設計公式

J.2API…………168

附錄資料性國際單位制計算性能列表

K()…………172

附錄資料性美國慣用單位制計算性能列表

L()………265

參考文獻

……………………358

Ⅳ

GB/T20657—2022

前言

本文件按照標準化工作導則第部分標準化文件的結構和起草規(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《、、

性能公式及計算本文件與相比除結構調整和編輯性改動外主要技術變化

》。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);

刪除了主應力每英寸螺紋數(shù)屈服應力偏差等術語和定義見年版的

b)、、(20114.19、4.23、4.26);

增加了縮略語見

c)(4.2);

更改了僅內壓無軸向載荷作用下薄壁管屈服設計公式見年版的

d)、(6.6.2,20116.6.2);

刪除了鋼級要求及其數(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);

刪除了內壓對擠毀的效應見年版的

f)(20118.4.7);

增加了軸向應力和內壓復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的內容見年版的

h)(20119.2.4、11.9.4、11.10.5、J.2.4);

增加了用于計算上扣扭矩的不加厚油管接頭滑脫強度計算公式見

i)(9.3.2);

增加了用于計算上扣扭矩的加厚油管接頭滑脫強度計算公式見

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《、、

線管性能公式及計算

》。

本文件與相比做了下述結構調整

ISO/TR10400:2018:

對應中的第章增加了

———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釋義內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容移入相應表格中刪除了的章條號

———KK.2LL.2,K.1、K.2、L.1、L.2

和標題

。

本文件與的技術差異及其原因如下

ISO/TR10400:2018:

刪除了部分符號標準正文中沒有使用這些符號見第章

———,(4);

增加了ff和等符號和縮略語對增加的公式中的符號進行了說明補

———ht、ycomCRS、CVN、FAD,,

充了常用的縮略語見第章

(4);

增加了軸向應力和內壓復合作用下的擠毀壓力計算公式見以明確復合載荷下擠毀壓

———(8.4.7),

力計算方法增強標準的可操作性

,;

增加了外壓擠毀壓力計算示例見以有益于本文件使用者理解公式

———(8.7),;

結合更改了螺紋接箍臨界壁厚見與相關標準協(xié)調一致

———ISO11960:2020,API(17.1),。

Ⅴ

GB/T20657—2022

本文件做了下列編輯性改動

:

補充了數(shù)據(jù)見表和表完善了現(xiàn)有鋼級數(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);

調整了部分表格編號見中表和表

———(H.4.2H.11H.12);

將和的內容調整到相應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容可能涉及專利本文件的發(fā)布機構不承擔識別專利的責任

。。

本文件由全國石油天然氣標準化技術委員會提出并歸口

(SAC/TC355)。

本文件起草單位中國石油集團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任公司國家石油天然氣管網(wǎng)集團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算

1范圍

本文件給出了各種管子性能必要的計算公式和模板包括

,:

管子性能如抗拉強度抗內壓強度和抗外擠強度

———,、;

最小物理指標

———;

上扣扭矩

———;

產品試驗壓力

———;

與試驗檢測標準相關的產品臨界尺寸

———;

試驗設備的臨界尺寸

———;

試樣臨界尺寸

———。

對管子性能計算公式提供了其發(fā)展和使用相關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