石油套管
API SPEC 5CT-1999(套管和油管規(guī)範),是美國(guó)石油學會(American Petreleum Instiute, 簡(jiǎn)稱"API")編製並發布的在(zài)世界各地通用。
其(qí)中:套管由地表麵伸進鑽井內,作為井壁襯的管子(zǐ),其管子之間通過(guò)接(jiē)箍(gū)連接。主要材質為J55、N80、P110等鋼級(jí),以及抗硫化氫腐蝕的(de)C90、T95等(děng)鋼級。其低鋼級(J55、N80)可(kě)為焊(hàn)接鋼管。油管:由地表麵插入套管內直至油層的管子,其管子之間通過接箍或(huò)整體連接。其作用於是抽油機將油(yóu)層石油經油管輸送到地麵。主要材質為J55、N80、P110、以及抗硫化氫腐蝕的C90、T95等(děng)鋼級。其低鋼級(J55、N80)可為焊接鋼管。
石油套管是石油鑽探用重要器材,其主要器材還包括(kuò)鑽杆(gǎn)、岩(yán)心管和套管、鑽(zuàn)鋌及小口徑鑽進用鋼管等。國產套管以地質鑽(zuàn)探用(yòng)鋼(gāng)經熱軋或冷拔製成,鋼號用(yòng)“地質(zhì)”(DZ)表示(shì),常用的套管鋼級有DZ40、DZ55、DZ753種。
1.用途
用於石油井鑽探。
2.種類
按SY/T6194-96“石油套管”分(fèn)短螺紋套管及其接箍和長螺紋(wén)套管及其接(jiē)箍兩種。
3.規格及外觀質量
(1)國產套管按SY/T6194-96規定,套管長度不(bú)定尺,其(qí)範(fàn)圍8-13m。但不(bú)短於6m的套(tào)管可以提供,其數量(liàng)不得超過20%。
(2)套管(guǎn)的內外表麵(miàn)不得有折疊、發紋、離層、裂紋、軋折和結疤。這些缺陷應完全(quán)清除掉,清除深度不得(dé)超過公稱壁厚的12.5%。
(3)接箍外表麵不得有折疊、發紋、離層、裂紋、軋折、結疤等缺陷。
(4)套管及接箍(gū)螺紋表(biǎo)麵應光滑,不允許有毛刺、撕破及足以使螺紋中斷影響強度和緊(jǐn)密連接的其他缺陷。
4.化學成分(fèn)檢(jiǎn)驗
(1)按SY/T6194-96規定。套管及其接箍采用同一鋼(gāng)級。含硫量<0.045%,含磷量<0.045%。
(2)按GB222-84的規定取化學(xué)分析樣。按GB223中有關部分的規定進行化學分析。
(3)美國石油學會ARISPEC5CT1988第1版規定。化(huà)學(xué)分(fèn)析按ASTME59最新版本製樣,按ASTME350最新版本進行化學分析。
5.物理性能檢驗
(1)按SY/T6194-96規定。作壓扁試(shì)驗(GB246-97)拉力試驗(GB228-87)及水(shuǐ)壓試驗。
(2)按美國石油學會(huì)APISPEC5CT1988年第1版規定作靜水壓試驗、壓扁試驗、硫化物應力腐蝕開裂試驗、硬度試(shì)驗(yàn)(ASTME18或(huò)E10最新版本規定進行)、拉伸試驗、橫向衝擊試驗(yàn)(ASTMA370、ASTME23和有關標準最新(xīn)版本規定進行)、晶粒度測定(ASTME112最(zuì)新版本或(huò)其他方法)。
6.主要進(jìn)出口情況
(1)石油套管主要進口國家有(yǒu):德國、日本、羅馬尼亞、捷克、意大利、英國、奧地利、瑞士、美國,阿根廷、新加坡也有(yǒu)進口。進口標(biāo)準多參照美國石油學會標準API5A,5AX,5AC。鋼級是H-40,J-55,N-80,P-110,C-75,C-95等。規格主要為139.77.72R-2,177.89.19R-2,244.58.94R-2,244.510.03R-2,244.511.05R-2等。
(2)API規定長度有三(sān)種:即R-1為4.88~7.62m,R-2為7.62~10.36m,R-3為10.36m至更長。
(3)部分進(jìn)口(kǒu)貨物標有LTC字樣,即長絲扣(kòu)套管。
(4)從日本進口套管除(chú)采用API標準外,還有少(shǎo)部分執(zhí)行日本廠方(fāng)標(biāo)準(zhǔn)(如新日鐵、住友、川崎等),鋼號是NC-55E,NC-80E,NC-L80,NC-80HE等。
(5)在索賠案例中,出現過黑(hēi)扣、絲扣損傷,管體折疊(dié),斷(duàn)扣和(hé)螺紋(wén)緊密距超差,接箍J值超差(chà)等外觀缺陷及套管脆裂、屈服強度低等內在品質問題。
7.包(bāo)裝
按SY/T6194-96規定,國產套管應以鋼絲或鋼帶捆紮。每(měi)根套管及接箍螺紋的露(lù)出部(bù)分均應擰上保護環以保護螺紋。
8.其他
按美國石油學會標準APISPEC5CT1988年第1版,套管鋼級分H-40、J-55、K-55、N-80、C-75、L-80、C-90、C-95、P-110、Q-125共10種。
套管應帶螺紋(wén)和接箍供貨,或按下述任一管端形式供貨:
平端、圓(yuán)螺紋不帶接箍或帶接箍,偏梯形螺紋帶接箍(gū)或不帶接箍,直(zhí)連型(xíng)螺紋、特殊端部加工、密封圈結構。
27MnCrV是(shì)生產TP110T鋼級石油(yóu)管套的新(xīn)型鋼種(zhǒng),常規生(shēng)產TP110T鋼級石油管(guǎn)套鋼種是29CrMo44和26CrMo4。相對於後兩者,27MnCrV含(hán)有較(jiào)少的(de)Mo元(yuán)素,可以極大(dà)地(dì)降低生產成本。然而采用正常(cháng)的奧氏體化淬火處理工藝生產27MnCrV後(hòu)存在(zài)明顯的高溫(wēn)回火脆性,造成衝(chōng)擊韌性偏低且不穩定。
解決此類問題通常采用兩種方法(fǎ)處理:
一是采用回火後快(kuài)速冷卻的方法避免高溫脆(cuì)性,獲取韌性。
二是亞溫淬(cuì)火法(fǎ)通過鋼種的不完全奧氏(shì)體化以有效地改善(shàn)有害元素及(jí)雜質,提高韌性。第一種方法,對熱處理(lǐ)設(shè)備要求相對嚴格,需要添加額外成本。
27MnCrV鋼的AC1=736℃,AC3=810℃,亞溫淬火(huǒ)時加熱溫度(dù)在740-810℃之(zhī)間選取。亞溫淬(cuì)火選取(qǔ)加熱溫度780℃,淬火(huǒ)加熱的保溫時間15min;淬火後回火選取溫度630℃,回火加熱保溫時間50min。由於亞溫淬火在α+γ兩相區加熱,在保留部分未溶解鐵素體狀態(tài)下進行淬火,在保持較高強度的同時,韌(rèn)性得到提高。
同時低溫淬火較常(cháng)規溫度低,減(jiǎn)小了淬火的應力,從而減小了淬(cuì)火的變形,這(zhè)樣保證了熱處理的生產的順利操作,而(ér)且為後續的車絲加工等提供了很好的原料。
目前該工藝在天津鋼管的(de)管加工廠(chǎng)已得以應(yīng)用,質保數據表明,熱處理後的鋼管屈服強度Rt0.6在820-860MPa,抗拉(lā)強度Rm在910-940MPa,衝擊韌性Akv在65-85J間,抗毀性能100%合格。數據(jù)表明,27MnCrV鋼管已(yǐ)是相當優質的高鋼級石油套管,另一方麵也表明了亞(yà)溫淬火工藝是鋼製品生產中避免高溫脆性時的一種極好方法。
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