油井管實(shí)物評(píng)價(jià)技術(shù)講座.ppt

1 油井管實(shí)物評(píng)價(jià)技術(shù) 韓新利技術(shù)監(jiān)督中心主2 油井管發(fā)展歷史簡(jiǎn)要回顧油井管技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)綜述油井管實(shí)物評(píng)價(jià)必要性及目的油井管實(shí)物評(píng)價(jià)技術(shù)發(fā)展歷史油井管實(shí)物評(píng)價(jià)技術(shù)簡(jiǎn)要介紹小結(jié) 內(nèi)容提要 3 油井管發(fā)展歷史回顧 國(guó)外 美國(guó) 油井管發(fā)展歷史專(zhuān)利文獻(xiàn)我國(guó)油井管發(fā)展歷史油井管檢驗(yàn)及失效分析 4 1962年以前專(zhuān)利文獻(xiàn)很多 很雜APISPEC5B包含標(biāo)準(zhǔn)螺紋1962 1989年專(zhuān)利文獻(xiàn)趨于集中對(duì)API標(biāo)準(zhǔn)螺紋性能研究1989年至今對(duì)API標(biāo)準(zhǔn)螺紋性能研究很少特殊螺紋進(jìn)一步集中 國(guó)外油井管發(fā)展歷史 5 70年代以前進(jìn)口前蘇聯(lián)油井管采用蘇聯(lián)標(biāo)準(zhǔn) GOST 70 80年代國(guó)產(chǎn)化開(kāi)始 冶金部 采用蘇聯(lián)標(biāo)準(zhǔn) 套管設(shè)計(jì)方法 80年代 1996年采用API標(biāo)準(zhǔn)特殊螺紋試驗(yàn)國(guó)產(chǎn)化起步 國(guó)內(nèi)油井管發(fā)展歷史 6 1996年 2000年國(guó)產(chǎn)API螺紋油井管技術(shù)趨于成熟 質(zhì)量欠穩(wěn)定國(guó)產(chǎn)特殊螺紋接頭開(kāi)始起步進(jìn)口油井管僅局限于特殊鋼種和特殊螺紋接頭2000年 今國(guó)產(chǎn)API螺紋油井管技術(shù)成熟 質(zhì)量逐步穩(wěn)定特殊螺紋開(kāi)發(fā)具有實(shí)質(zhì)性進(jìn)展 并開(kāi)始批量使用特殊鋼種國(guó)產(chǎn)化也開(kāi)始起步 7 油井管發(fā)展歷史簡(jiǎn)要回顧油井管技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)綜述油井管實(shí)物評(píng)價(jià)必要性及目的油井管實(shí)物評(píng)價(jià)技術(shù)發(fā)展歷史油井管實(shí)物評(píng)價(jià)技術(shù)簡(jiǎn)要介紹小結(jié) 內(nèi)容提要 8 油井管技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)綜述 油 套管技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)包括API系列 APISPEC5CT APISPEC5B APIRP5C1 APIBUL5C2 APIBUL5C3 APIBUL5C4 APIRP5C5 APIRP5A3 國(guó)標(biāo)及行標(biāo)系列 GB T9252 2 GB T18052 5B GB T19830 5CT SY T5199 5A3 SY T5989 SY T5990 國(guó)外套管訂貨技術(shù)條件 SY T6194 5CT SY T6128 5C5 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)系列 ISO11960 5CT ISO13678 5A3 ISO13679 5C5 9 鉆具及構(gòu)件技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)包括API系列 APISPEC5D APISPEC7 APIRP7A1國(guó)標(biāo)及行標(biāo)系列 GB T9253 1 SY T0544 內(nèi)涂層 SY T5051 鉆具穩(wěn)定器 SY T5144 鉆鋌 SY T5146 加重鉆桿 SY T5200 轉(zhuǎn)換接頭 SY T5290 鉆桿接頭 SY T5987 國(guó)外鉆桿訂貨技術(shù)條件 SY T5198 7A1 SY T6407 7 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)系列 ISO11961 5D ISO13678 7A1 10 APISPEC5CT ISO11960 GB T19830 SY T6194 規(guī)定了油 套管及附件的交貨技術(shù)條件 為產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn) APISPEC5B GB T18052 規(guī)定了API螺紋參數(shù)及檢驗(yàn)方法 保證油 套管的互換性 APIRP5C1規(guī)定了油 套管的維護(hù)和使用指南 APIRP5A3規(guī)定了螺紋脂的要求及檢驗(yàn)方法 11 APIBUL5C3給出了油 套管的性能計(jì)算公式 APIBUL5C2給出了由APIBUL5C3公式計(jì)算出的油 套管的最低使用性能 APIBUL5C4給出了由APIBUL5C3公式計(jì)算出的圓螺紋油 套管在內(nèi)壓 拉伸和彎曲復(fù)合加載條件下的最低使用性能 APIRP5C5規(guī)定了油 套管接頭的試驗(yàn)方法 結(jié)合APIRP5A3要求 綜合檢驗(yàn)油 套管能否達(dá)到規(guī)定最低使用性能 APIRP5C5的第3版與ISO13679完全相同 12 APISPEC5D ISO11961 給出了鉆桿規(guī)范 APISPEC7 SY T6407 給出了鉆柱構(gòu)件規(guī)范APIRP7A1 ISO13678 SY T5198 給出了鉆具螺紋脂規(guī)范SY T5051給出鉆具穩(wěn)定器規(guī)范 SY T5144 鉆鋌 SY T5146 加重鉆桿 SY T5200 轉(zhuǎn)換接頭 SY T5290 鉆桿接頭 13 油井管發(fā)展歷史簡(jiǎn)要回顧油井管技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)綜述油井管實(shí)物評(píng)價(jià)必要性及目的油井管實(shí)物評(píng)價(jià)技術(shù)發(fā)展歷史油井管實(shí)物評(píng)價(jià)技術(shù)簡(jiǎn)要介紹小結(jié) 內(nèi)容提要 14 符合性與適用性不同檢驗(yàn)與使用不同油井管柱設(shè)計(jì)驗(yàn)證及正確選擇油井管質(zhì)量控制保證油井管的使用性能 實(shí)物評(píng)價(jià)必要性 15 16 西部某油田在下入日本某廠(chǎng)生產(chǎn)的API套管時(shí) 發(fā)生掉井事故 后對(duì)剩余套管取樣 進(jìn)行滑脫試驗(yàn) 結(jié)果發(fā)現(xiàn) 3個(gè)試樣的平均滑脫載荷剛好達(dá)到規(guī)定值 其中兩個(gè)試樣的滑脫載荷未達(dá)到規(guī)定值 17 遼河油田80年代末90年代初出現(xiàn)了大面積的熱采井套損 通過(guò)對(duì)工況調(diào)查 制定了套管柱設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)方案 對(duì)套管性能進(jìn)行了評(píng)價(jià) 在眾多的特殊螺紋接頭中 選擇了NSCC 在試驗(yàn)的19口井中 油井安全生產(chǎn)壽命 單井吞吐次數(shù) 至少比過(guò)去增加了3倍以上 18 柯深101井完鉆井深6850米 目的層地層壓力超過(guò)130兆帕 溫度達(dá)到150 關(guān)井壓力94兆帕 井口油壓43 5兆帕 井身結(jié)構(gòu)采用13 9 7 5 通過(guò)對(duì)7 套管柱設(shè)計(jì)進(jìn)行強(qiáng)度校核 并對(duì)擬選套管接頭密封性進(jìn)行全尺寸試驗(yàn) 提出了柯深101井用套管技術(shù)條件 保證了套管柱安全可靠性 取得了很好的效益 類(lèi)似例子還有 大北一井 依南4井 烏深一井等 19 符合性與適用性統(tǒng)一油井管的正確選擇油井管柱設(shè)計(jì)驗(yàn)證油井管質(zhì)量控制 實(shí)物評(píng)價(jià)目的 20 油井管發(fā)展歷史簡(jiǎn)要回顧油井管技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)綜述油井管實(shí)物評(píng)價(jià)必要性及目的油井管實(shí)物評(píng)價(jià)技術(shù)發(fā)展歷史油井管實(shí)物評(píng)價(jià)技術(shù)簡(jiǎn)要介紹小結(jié) 內(nèi)容提要 21 APIRP5C5 油 套管接頭評(píng)價(jià)方法 22 90年代中期 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織 著手制定油井管柱設(shè)計(jì)驗(yàn)證評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn) APIRP5C5 2002年底 石油天然氣工業(yè) 套管和油管試驗(yàn)程序 ISO13679第1版 密封包絡(luò)線(xiàn)和強(qiáng)度包絡(luò)線(xiàn)的概念 推薦了特殊工藝井條件下的評(píng)價(jià)方法 強(qiáng)化了不同井況條件下油 套管柱性能驗(yàn)證 修改補(bǔ)充 ISO13679演化 23 油井管發(fā)展歷史簡(jiǎn)要回顧油井管技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)綜述油井管實(shí)物評(píng)價(jià)必要性及目的油井管實(shí)物評(píng)價(jià)技術(shù)發(fā)展歷史油井管實(shí)物評(píng)價(jià)技術(shù)簡(jiǎn)要介紹小結(jié) 內(nèi)容提要 24 APIRP5C5 ISO13679 接頭試驗(yàn) CAL1 液體服役環(huán)境 最不苛刻的試驗(yàn) 無(wú)熱循環(huán)3個(gè)試樣CAL2 限制外壓的氣體 液體服役環(huán)境在135 C溫度條件下承受5小時(shí)累積氣體壓力4個(gè)試樣CAL3 氣體 液體服役環(huán)境在135 C溫度條件下承受5小時(shí)累積氣體壓力6個(gè)試樣CAL4 氣體 液體服役環(huán)境 最苛刻的試驗(yàn) 在180 C溫度條件下承受50小時(shí)累積氣體壓力彎曲8個(gè)試樣 25 試樣加工 26 27 試驗(yàn)流程 28 上卸扣試驗(yàn) 29 A系列 30 B系列 31 c系列 32 極限加載試驗(yàn) 33 總體方面 APIRP37的名稱(chēng)為接頭設(shè)計(jì)驗(yàn)證 Proof Test 的評(píng)價(jià)程序 APIRP5C5的名稱(chēng)為接頭評(píng)價(jià) Evaluation 程序 ISO13679的名稱(chēng)為接頭試驗(yàn) Test 程序 由名稱(chēng)的變化可以看出 全尺寸試驗(yàn)的發(fā)展經(jīng)歷了設(shè)計(jì)驗(yàn)證 接頭評(píng)價(jià)及性能檢測(cè)三個(gè)階段 由于ISO13679的附錄給出了不同井況條件下接頭性能評(píng)價(jià)程序 因此 該標(biāo)準(zhǔn)更加全面 由于側(cè)重點(diǎn)的變化 APIRP37的試驗(yàn)沒(méi)有分級(jí)別 APIRP5C5和ISO13679對(duì)試驗(yàn)進(jìn)行了分級(jí) 而且APIRP5C5的分級(jí)更詳細(xì) APIRP37和APIRP5C5強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)結(jié)果 而ISO13679須具有結(jié)論性的語(yǔ)言 34 試樣方面 APIRP37第1版要求12根試樣 并考慮高鋼級(jí) 大壁厚及極限公差情況 APIRP37第2版要求18根試樣 考慮標(biāo)準(zhǔn)符合性及極限公差情況 APIRP5C5按照評(píng)價(jià)級(jí)別的高低 依次要求3 12 24 27根試樣 并給出了各種組合試樣加工公差 ISO13679按照評(píng)價(jià)級(jí)別的高低 依次要求8 6 4 3根試樣 并給出了各種組合試樣加工公差 試樣的數(shù)量不斷減少 而加工公差不斷明晰化 試樣組合覆蓋了整個(gè)產(chǎn)品在使用過(guò)程中可能發(fā)生的情況 35 上 卸扣試驗(yàn) APIRP37要求首先通過(guò)試驗(yàn)確定最大和最小上扣扭矩 第1版要求油管在最小上扣扭矩條件下能夠承受20次上 卸扣 對(duì)套管沒(méi)有要求 第2版要求在最小上扣扭矩條件下油管能夠承受10次上 卸扣 而套管能夠承受3次上 卸扣 APIRP5C5要求制造商提供上扣扭矩 并要求在最大上扣扭矩條件下油管能夠承受9次上 卸扣 套管承受2次上 卸扣 ISO13679對(duì)上 卸扣試驗(yàn)做出了更詳細(xì)的規(guī)定 除APIRP5C5規(guī)定上 卸扣試驗(yàn)外 增加了輪換組合條件下的上 卸扣試驗(yàn) 要求在最大上扣扭矩條件下油管能夠承受4次上 卸扣 套管承受2次上 卸扣 由此可以看出 確保油 套管的使用性能 是上 卸扣試驗(yàn)發(fā)展的趨勢(shì) 36 密封試驗(yàn) APIRP37第1版主要試驗(yàn)項(xiàng)目有 靜水壓 靜氣壓 水壓 拉伸 規(guī)定壓力下的熱循環(huán)和外壓試驗(yàn) 第2版增加了內(nèi)壓 壓縮 內(nèi)壓 壓縮 彎曲 內(nèi)壓 拉伸 彎曲 外壓 拉伸 外壓 拉伸 彎曲 其熱循環(huán)試驗(yàn)最高溫度由180 F增加到325 F 載荷條件由單純的內(nèi)壓改為內(nèi)壓 拉伸 APIRP5C5主要試驗(yàn)項(xiàng)目有 氣壓循環(huán) 壓力熱循環(huán) 壓縮 內(nèi) 外壓循環(huán) 內(nèi)壓 拉伸條件下的熱循環(huán) 拉伸 內(nèi)壓循環(huán) 拉伸 內(nèi) 外壓循環(huán)及米賽思應(yīng)力圓的一 二象限加載試驗(yàn) ISO13679主要試驗(yàn)項(xiàng)目有 拉伸 壓縮 內(nèi) 外壓循環(huán) 即米賽思應(yīng)力圓加載試驗(yàn) 拉伸 壓縮 內(nèi)壓 彎曲及內(nèi)壓 拉伸條件下的熱循環(huán) ISO13679含蓋了APIRP37和APIRP5C5的所有試驗(yàn) 更加注重集成 由原來(lái)的分項(xiàng)目變?yōu)橐粋€(gè)項(xiàng)目 試驗(yàn)難度加大 試驗(yàn)條件更為苛刻 值得注意的是 APIRP5C5前兩版沒(méi)有的彎曲試驗(yàn)在ISO13679重新出現(xiàn) 37 結(jié)構(gòu)承載能力試驗(yàn) APIRP37只有拉伸和壓縮試驗(yàn)APIRP5C5增加了內(nèi)壓至失效和高 低內(nèi)壓 拉伸至失效ISO13679刪掉壓縮至失效增加了壓縮 外壓至失效 外壓至失效 外壓 壓縮至失效 拉伸 內(nèi)壓至失效 內(nèi)壓 壓縮至失效 38 39 40 41 42 鉆柱構(gòu)件實(shí)物評(píng)價(jià)技術(shù) 還沒(méi)有形成公認(rèn)的或發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)國(guó)外鉆具生產(chǎn)廠(chǎng)均擁有實(shí)物試驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行疲勞壽命預(yù)測(cè)進(jìn)行產(chǎn)品改進(jìn)和產(chǎn)品開(kāi)發(fā)