高抗挤毁套管基本知识
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高温防护套管高温防护套管是一种具有隔热、防火、抗高温等特性的保护材料,广泛应用于工业生产、建筑装修、电力设备等领域。
本文将从材料特性、应用领域、产品类型和优势等方面对高温防护套管进行详细介绍。
一、材料特性1. 隔热性能:高温防护套管采用高温耐热材料制作,能有效阻挡热量传导,减少热能损失。
2. 防火性能:高温防护套管具有良好的防火功能,能阻焰蔓延,保护周围环境和设备的安全。
3. 耐高温性能:高温防护套管能承受高温环境下的长时间工作,不会变形、熔化,确保设备的正常运行。
4. 耐磨性能:高温防护套管表面具有较高的耐磨性,能抵抗机械损伤和外力冲击。
二、应用领域1. 工业生产:高温环境下的工业设备对高温防护套管有很高的需求,例如高温熔融炉、烘干机、锅炉等设备,可以有效隔离高温环境,保护工作人员和设备的安全。
2. 建筑装修:在建筑装修中,高温防护套管可以用于防火隔断、电缆保护等,起到保护作用,提高整体安全性能。
3. 电力设备:电力设备容易受到高温环境和高温电缆的影响,使用高温防护套管可以有效减少热量传导,从而降低设备故障率,延长设备寿命。
4. 家庭使用:高温防护套管也可以应用于家庭环境中,例如电线、插座等地方,以保护用户的安全。
三、产品类型高温防护套管根据材料和形状的不同,可以分为多种类型,如硅胶套管、石墨套管、陶瓷纤维套管、玻璃纤维套管等。
不同类型的高温防护套管适用于不同的高温环境和应用需求。
用户可以根据具体情况选择合适的产品。
四、高温防护套管的优势1. 提高安全性:高温防护套管能够有效阻挡高温传导,减少火灾和热能损失,提高周围环境和设备的安全性。
2. 延长设备寿命:高温环境对设备造成的损害很大,使用高温防护套管可以减少热量传导,减少设备受热的程度,从而延长设备的使用寿命。
3. 节能环保:高温防护套管能减少热量传递,降低能量消耗和二氧化碳的排放,达到节能环保的目的。
4. 提高工作效率:高温防护套管能有效降低设备故障率,减少维修次数,提高工作效率和生产效益。
1、套管基本知识
海洋油气田开发工程中常规的套管程序包括:隔水导管、表层套管、中间技术套管(1~3层,视井深和工程情况而定)和生产套管。
生产套管(又称油层套管)是为地下储集层中的石油或天然气流至地面创造良好的流动通道,用以保护井壁、隔离各层流体,以利于油气井分层测试、分层开采和分层改造。
按照API标准划分,API 准套管有十个钢级,即H40、J55、K55、T95、N80、C90、C95、L80、P110、125Q。
API规范中,钢级代号后面的数值乘以6894.757kPa(1000psi),即为套管以kPa(或psi)为单位的最小屈服强度。
这一规定除了极少数例外,也适应于非API 标准的套管,非API 标准套管是根据钻井和采油工程需要而超出API 标准的进一步发展。
API 套管钢级的强度指标表
非API 标准套管各种钢级的强度指标表
常见套管螺纹扣型分类:
螺纹最高泄漏压力(Mpa)
硫化氢使钢体脆性断裂,即发生氢脆,在低温下API 高强度钢中氢脆现象更严重,而非API钢级套管如NKK 系列套管较宜于有硫化氢存在的环境下使用。
在存在CO2环境下宜选用API 无缝钢管而不宜选用电阻焊钢管,或选用抗腐蚀合金钢如Cr不锈钢管。
2、API 油管相关知识
根据油管的强度,API 油管以分为H40、J55、N80、L80、C90、T95 和P110,共七个钢级。
钢级代号的物理意义跟套管钢级中的规定相同。
数字越大,表示该钢级油管的强度越高。
油管钢级颜色标记见下表。
我国高抗挤套管研究和生产现状高霞;肖国章;关尚虎;王军【摘要】随着油气井开采难度的不断加大和井下环境的日趋恶劣,普通套管已难以满足高抗挤井况的需求,国内企业相继开发出系列高抗挤套管产品。
介绍了国内对套管破坏机理、制造工艺、力学性能以及相关标准的研究现状,并对国内生产的现状进行了论述。
同时针对国内制造的高抗挤套管、抗挤抗硫套管以及抗挤耐热套管,从抗挤机理、生产工艺、试验研究和标准制定4个方面入手进行了介绍,对比了各企业产品的性能,并对高抗挤套管的发展方向进行了展望。
%As the exploitation difficulties of oil and gas wells increasing and underground environments become increasingly severe, it’s difficult for ordinary casings to meet the demands of high collapse resistance, domestic enterprises developed a series of high collapse casing products. In this article, it introduced casing failure mechanism, manufacturing process, mechanical performance and research status of relevant standards, also expounded domestic production status. At the same time, it emphatically introduced domestic high collapse resistance casing, collapse-resistance and sulfur-resistance casing, collapse-resistance and heat resistant casing from 4 aspects, including extrusion mechanism, production process, experimental study and standard establishment. Compared the performance of the enterprise products, and the development direction of high collapse casing was prospected.【期刊名称】《焊管》【年(卷),期】2015(000)008【总页数】6页(P60-65)【关键词】套管;高抗挤;抗挤抗硫;抗挤耐热【作者】高霞;肖国章;关尚虎;王军【作者单位】国家石油天然气管材工程技术研究中心,陕西宝鸡 721008; 宝鸡石油钢管有限责任公司,陕西宝鸡 721008;宝鸡石油钢管有限责任公司,陕西宝鸡721008;天水天力特种管有限公司,甘肃天水 741020;国家石油天然气管材工程技术研究中心,陕西宝鸡 721008; 宝鸡石油钢管有限责任公司,陕西宝鸡721008【正文语种】中文【中图分类】TE931+.2美国能源部统计数据表明,近30年来全球石油天然气井深平均增加了一倍以上,并且呈快速增长的趋势。
套管防护工法套管防护工法是一种用于保护井筒和井壁的工程措施,它通过在井孔内部安装套管来加强井壁的稳定性,提高井筒的承载能力和抗冲刷能力。
套管防护工法广泛应用于石油、天然气、地热能等领域的井筒工程中,为井筒的安全运行提供了坚实的保障。
一、套管防护工法的原理套管防护工法的原理是通过在井孔中安装套管来加固井壁,减少井孔的变形和塌方,保证井筒的稳定性。
套管一般由钢管制成,具有高强度、高刚度和耐腐蚀性能,能够有效地保护井壁不受外界力的作用。
1. 井筒清洁:在进行套管防护工法之前,首先需要对井筒进行清洁,清除井筒内的杂物和污物,保证施工的顺利进行。
2. 安装套管:根据井孔的深度和直径,选择合适规格的套管,并通过专用设备将套管逐节下放到井孔中。
3. 套管固定:安装好套管后,需要进行固定,可以采用水泥浆注入和机械固定两种方式。
水泥浆注入是将水泥浆注入套管与井壁之间的空隙,形成固定的结构;机械固定是通过夹持或锁紧的方式将套管与井壁紧密连接。
4. 检测和修补:安装完套管后,需要进行检测,确保套管的安装质量。
如发现套管存在漏水、渗漏等问题,需要及时修补,确保套管的完整性和密封性。
三、套管防护工法的优点1. 提高井筒的稳定性:套管能够加固井壁,减少井筒的变形和塌方,提高井筒的稳定性,降低井筒事故的发生概率。
2. 增加井筒的承载能力:套管的安装可以增加井筒的承载能力,使井筒能够承受更大的荷载和压力,满足工程需求。
3. 提高井筒的抗冲刷能力:套管可以防止井筒被地下水或高压流体冲刷,保护井壁不受侵蚀,延长井筒的使用寿命。
4. 便于修井维护:安装套管后,可以方便地进行井筒的修井和维护工作,降低维护成本和工作难度。
四、套管防护工法的应用领域套管防护工法广泛应用于石油、天然气、地热能等领域的井筒工程中。
在石油开采过程中,套管能够保护油井壁不受地层压力和酸蚀物的侵蚀,确保油井的安全运行。
在天然气和地热能开发中,套管能够抵御高温高压的地热流体,保护井筒的完整性和安全性。
耐高温防护套管耐高温防护套管是一种用于保护电缆和线路免受高温环境损害的重要物品。
它具有耐高温、耐磨损、耐冲击、防腐蚀等特点,广泛应用于各个领域。
本文将介绍耐高温防护套管的定义、特点、应用领域以及未来发展趋势。
1. 定义耐高温防护套管是一种用于保护电缆和线路的外部保护层,能够承受极高的温度和压力,以防止电线、电缆在高温环境下受到损坏。
它主要由高温耐磨材料制成,具有良好的耐磨损和耐高温性能。
2. 特点2.1 耐高温性能:耐高温防护套管能够承受极高的温度,通常能够耐受200°C以上的高温环境。
这使得它适用于各种高温工作场合。
2.2 耐磨损性能:由于耐高温防护套管通常处于恶劣的工作环境下,它需要具备耐磨损的特性。
它能够有效保护电线、电缆不受摩擦和刮擦的损伤。
2.3 耐腐蚀性能:耐高温防护套管能够抵御一些化学物质和腐蚀性气体的侵蚀,从而保护电线、电缆免受腐蚀性物质的损害。
2.4 防水性能:耐高温防护套管通常具有良好的防水性能,能够有效保护电线、电缆不受潮湿环境的侵蚀。
3. 应用领域3.1 电力行业:在发电、输电、变电、供电等电力工作中,电线、电缆常常需要长时间在高温环境下工作。
耐高温防护套管能够保护电缆免受高温环境的影响,延长电缆使用寿命。
3.2 汽车行业:在汽车引擎中,高温是常态。
耐高温防护套管可以用于保护各种电线、电缆免受高温的侵蚀,提高整个汽车系统的可靠性和稳定性。
3.3 航空航天行业:在航空航天领域,高温环境普遍存在于飞行器的发动机、冷却系统等设备中。
耐高温防护套管可以用于保护电缆和线路免受高温和振动等因素的损坏,确保飞行器的正常运行。
3.4 其他领域:耐高温防护套管还被广泛应用于冶金、化工、电子、石油等行业中,用于保护电缆和线路免受高温、化学腐蚀等因素的影响。
4. 未来发展趋势4.1 创新材料的研发:随着科技的进步,新型材料的研发将在耐高温防护套管的制造方面发挥重要作用。
研发出更加耐高温、耐磨损的材料,将有助于提高耐高温防护套管的性能和可靠性。
东北石油大学课程设计年月日东北石油大学课程设计任务书课程计算力学课程设计题目弯曲段套管抗挤强度有限元分析专业工程力学姓名学号主要内容:石油工业中,API(美国石油学会)套管强度计算公式是没有考虑任何缺陷的套管强度计算公式,井下套管的使用都是通过API套管强度标准设计的。
但是在实际使用的套管都存在一定的缺陷,如出厂的不圆度、壁厚不均度等,使用过程中套管内壁被钻杆接头磨损和套管在弯曲段时的弯曲。
这些因素或多或少地影响着套管抗挤强度,当套管抗挤强度降低到一定程度时就会造成套管损坏,影响油气资源开发的经济效益。
研究和分析弯曲段套管的抗挤强度就可以知道套管曲率对套管抗挤强度的影响关系,就可以指导现场套管的设计和选材。
套管钢级为N80,屈服强度551.6MPa,泊松比0.3,弹性模量206GPa,外径177.8mm,壁厚13.72mm。
套管曲率取2°/100m、4°/100m、6°/100m、8°/100m、10°/100m,分析计算各种曲率条件下的套管抗挤强度。
基本要求:在课程设计期间,巩固有限元理论知识,掌握边界处理方法,能够应用有限元分析软件ANSYS求解工程中的实际问题,了解力学分析软件的前后处理,掌握有限元分析流程。
在3周时间内,应用ANSYS软件完成课题题目的有限元分析与计算,提交所设计题目的有限元模型、结果和命令流文件,提交5000字左右论文1份(附录为分析过程命令流)。
主要参考资料:[1] 刘巨保.石油设备有限元分析[M].北京:石油工业出版社,1996.[2] 刘扬,刘巨保,罗敏.有限元分析及应用[M].中国电力出版社,2008.[3] 罗敏,张强.ANSYS应用—基础篇[M].大庆石油学院自编教材,2008.[4] 祝效华,余志祥.ANSYS高级工程有限元分析范例精选[M].电子工业出版社,2004.完成期限指导教师专业负责人年月日目录第1章概述 (1)1.1 弯曲段套管抗挤强度有限元分析的研究目的和意义 (1)1.2 弯曲段套管抗挤强度有限元分析的主要研究内容 (1)第2章理论分析 (3)2.1套管抗挤强度分析 (3)2.2 SOLID45简介 (3)第3章偏磨套管抗挤强度有限元分析 (5)3.1 问题描述 (5)3.2 ANSYS有限元模型建立及求解 (5)结论 (14)第1章概述1.1 弯曲段套管抗挤强度有限元分析的研究目的和意义套管是油井生产中重要的设施,套管损坏问题己受到国内外的普遍关注。
套管作用、常见尺寸油层套管即为生产套管,尾管工艺只是固井工艺里的一种,它就是只下油套和技套的裸眼段,而把套管挂在上层套管的一种方法。
具体可以参考下面的知识,满意请采纳石油套管简称套管,是石油用管中的一种。
石油中的用管我们统称为石油管,石油管包括成品的油套管、钻杆、钻铤、接箍及短杆等。
1、套管的分类及作用套管是支撑油、气井井壁的钢管。
每一口井根据不同的钻井深度和地质情况,要使用几层套管。
套管下井后要采用水泥固井,它与油管、钻杆不同,不可以重复使用,属于一次性消耗材料。
所以,套管的消耗量占全部油井管的70%以上。
套管按使用情况可分为:导管、表层套管、技术套管和油层套管。
①导套:主要用于海洋、沙漠中钻井,用以隔开海水和砂子,保证钻井顺利进行,这层套管的主要规格为:∮762mm(30in) ×25.4mm、∮762mm(30in)×19.06mm。
②表层套管:主要用于第一次开钻,钻开地表松软地层到基岩,为了封隔这部分地层不致坍塌,需用表层套管进行封固。
表层套管的主要规格:508mm(20in)、406.4mm(16in)、339.73mm(13-3/8in)、273.05mm(10-3/4in)、244.48mm(9-5/9in)等。
下管深度取决于松软地层的深度,一般为80~1500m。
其承受的外压和内压都不大,一般多采用K55钢级或N80钢级。
③技术套管技术套管用在复杂地层的钻进过程中,当遇到坍塌层、油层、气层、水层、漏失层、盐膏层等复杂部位时,都需要下技术套管封固,否则钻井就无法进行。
有的井地层深而复杂,而且下井深度达数千米,这种深井需要下好几层技术套管,其力学性能和密封性能要求都很高,采用的钢级也较高,除K55以外,更多是采用N80和P110钢级,有些深井还采用Q125甚至更高的非API钢级如V150。
技术套管的主要规格有:339.73mm(13-3/8in)、273.05mm(10-3/4in)、244.48mm(9-5/8in)、219.08mm(8-5/8in)193.68mm(7- 5/8in) 、177.8mm(7in)等。
套损井挤水泥封固技术简介油田油、气水井在开发生产过程中,由于受油、气、水运移及各种应力、腐蚀、地质结构及施工措施诸因素的影响,一方面使新打井水泥返高不够,固井质量不合格;另一方面使生产井原固井水泥环遭到破坏,或造成油层窜通或地层胶结物被破坏,近井地带形成空洞,或因地层出水,套管破漏使油水井不能正常生产,通过挤水泥工艺技术,可使固井质量不合格井、窜槽井,套管破漏的油、气、水井恢复正常生产。
1挤水泥的目的方法及应用范围挤水泥工艺是利用液体压力挤入一定规格、数量的水泥浆,使之进入地层缝隙或多孔地带,套管外空洞、破漏处等目的层,达到在地层或地层与套管之间形成密封带,以承受各种应力,满足油、气、水井注采需要及生产措施的一种工艺技术。
1.1挤水泥的目的及作用挤水泥工艺技术作为油水井大修基本工序,其目的是恢复油、气、水井正常生产。
1.1.1对油、气、水井封堵某一出水层位或高含水层,解决在生产过程中注水开发形成的矛盾。
1.1.2对油、气、水井层间窜通,油层与非油层窜通,生产井与邻井窜通,通过挤水泥封窜槽。
1.1.3通过挤水泥弥补油水井因套管破损不能承受各种应力作用,填补地层亏空。
1.1.4封堵某井段漏失,保护油气资源。
1.1.5对固井质量不合格的油、气、水井,通过挤水泥使其达到完井质量标准。
1.1.6对油、气、水井地层出砂井段,采用挤水泥及其添加剂实现人工井壁防砂。
1.1.7对某些因地质、工程因素需暂闭井及油田井网,生产层调整需上返的油水井进行挤封。
1.2挤水泥的方法及应用范围挤入方法是挤水泥施工作业中采取相应工艺,使水泥浆到达目的层的一种工艺措施。
按挤入方法分有挤入法、循环挤入法、控制挤入法。
按挤封结构分有空井筒、钻具(油管)、封隔器等。
1.2.1挤入法挤入法就是在井口处于控制状态下,通过液体的一定挤入压力将水泥浆替挤到目的层的方法。
1.2.1.1平推法1.2.1.1.1平推法在井内无任何结构,利用原油、气、水井套管作为挤水泥的通道,从井口直接挤水泥的方法。
高抗冲改性聚丙烯枕形复合套管(HPPB 管)
一、产品概述:
高抗冲改性聚丙烯枕形复合套管(HPPB)(简称HPPB 管)是一种新型管材产品,主要采用环保阻燃型改性聚丙烯(EFFRMPP)为主要原料,该管材结构独特,因其特殊的结构,使管材的抗压强度得到极大提高,同时该管材安装施工便捷性和具有阻燃性能,是目前最理想的电力及通讯用保护套管。
二、产品用途:
电力电缆、通信光缆等埋地保护。
三、产品特性:
波峰采用特殊的枕形,波谷采用圆形的结构,极大的提高了管材在垂直方向的抗压强度,同时,圆形波谷又将360度方向的力均匀分散和抵消,使管材环刚度极大提高,可达200
kN/m 2
以上,最大埋深可达40m;
抗压强度高
采用环保阻燃型改性聚丙烯原料,维卡耐热温度高,可达155度以上
耐热性好
五、产品主要物理性能:
序号项目单位指标
1环刚度(23±2)℃kN/m2SN≥55.0 2环段热压缩力(70±2)℃kN≥0.5
3维卡软化温度(10N,50℃
/h)
℃≥150
4落锤冲击(0℃)-10/10不破裂5热阻系数(℃•m)/w≤4.6
6体积电阻率Ω.m≥1.0×1011 7氧指数-≥28
8耐电压试验(50kV/min)-不击穿
9连接密封性-0.005Mpa水压在23℃下保持30min,接头处不应渗水、漏水
采用特殊阻燃改性料,管材能够离火自熄,氧指数可达28以上
阻燃效果好
耐低温及外部破冲击性能良好,因采用了韧性优良的改性材料,大大提高了管材韧性及抗破坏性能,能够在恶劣气候条件下正常使用,任意摔打不破裂
韧性优良。
二建机电套管长度知识点
嘿,朋友!咱们今天来聊聊二建机电里那个有点关键的套管长度知识点。
你知道吗,这套管长度就像我们穿衣服,尺寸合适才能既好看又实用。
要是太短了,遮不住该遮的地方,那可就麻烦啦;太长了呢,又显得拖沓不利索。
在二建机电里,刚性套管的长度要求可不能马虎。
就好比建房子打地基,地基不稳房子能结实吗?一般来说,穿过楼板的刚性套管,其顶部要高出装饰地面 20 毫米,这就像是给楼板戴了一顶小帽子,既能保护楼板,又能防止水流乱窜。
再说说穿过卫生间或厨房楼板的套管。
这可就更严格啦,它的顶部得高出装饰地面 50 毫米。
为啥呢?你想想,厨房和卫生间那可是经常有水的地方,不多高出一些,水不就容易到处跑啦?
还有啊,穿过墙壁的套管,两端得与饰面相平。
这就好像我们排队要站整齐一样,不能突出也不能落后。
如果是在有防水要求的构筑物上,比如游泳池啥的,套管长度可不能短了,要比构筑物的迎水面多出 100 毫米以上。
这就好比给构筑物穿上了一件长长的防水衣,把水挡得死死的。
你说,这套管长度的规定是不是很重要?要是不注意,到时候出了
问题,那可真是“赔了夫人又折兵”啊!所以咱们在学习和实际操作中,可千万要把这个知识点牢记在心。
总之,二建机电里的套管长度知识点,就像是我们生活中的各种规矩,守好了才能顺顺利利。
咱们可得下功夫,把它掌握得妥妥的,这
样在考试和实际工作中才能游刃有余,你说是不是这个理儿?。
高抗挤毁套管基本知识 1、开发背景 自20世纪70年代以来,油田套管损坏问题十分严重。据统计到 2002年底,我国油田套管损坏井数已达两万多口,国外也存在同样问题。 一般来说,除套管设计和施工方面的原因之外造成上述大量套管非正常损坏的主要原因有:高压注水造成断层或泥岩层进水,导致地应力异常及地层位移变化,使套管错断或破裂;地层压力变化不平衡造成地层岩石骨架变形,在进水的滑移面上产生错切位移;盐岩、泥岩吸水蠕变非均匀外挤应力导致套管缩径或挤毁;疏松砂岩出砂造成套管围岩坍塌挤毁套管或使套管弯曲变形;射孔、出砂、压裂等作业使套管破裂;热采井的高温循环载荷使套管拉断或脱扣;弱胶结地层压实作用产生附加载荷使套管弯曲;地层矿物、地下水或注入水使套管腐蚀穿孔甚至难以承受设计载荷而破坏等等。 统计资料表明,国内油田多数套损属于套管不能承受外挤力而产生损坏。以国内某油田为例,截止2001年底,该油田统计套损井1599口,其中套管被挤毁井1198口,占套损井总数的75%。并且多数套管损井的使用寿命低于设计年限。井况的恶化不仅破坏了注采井网,影响了增产增注措施的实施,而且还造成储量和产量的损失,从而严重影响着油田的稳定与发展。 几十年来,生产厂家和油田用户在防治套管的被挤毁方面进行了不懈的努力。在油田方,开发了双层复合套管,(两层套管之间填充高强度水泥),以及增加套管外水泥强度和厚度等办法来提高下井套管的高抗挤毁强度;而生产厂家则在提高套管的抗挤毁能力方面进行了深入的研究,在对套管的抗挤毁强度影响因素的研究中发现,D/T、不圆度、壁厚均匀度、材料强度、套管壁厚、残余应力等对套管的抗挤毁强度具有显著影响。在认清了这些影响因素的基础上,通过对这些因素进行有效地控制,进而开发了一系列的高抗挤套管。这类高抗挤毁套管,比同规格同钢级的API套管的抗挤毁强度高出 20%~60%,有些规格抗挤毁强度甚至较API 更高一钢级套管和更厚一级壁厚套管的抗挤毁强度还要高。API规格高抗挤毁套管的研制,解决了部分常规的油田需要,但在一些油田对套管抗挤强度的特殊要求,则仍然无能为力。20世纪90年代之前, 尽管市场对高抗挤毁套管有急切的需求,但由于各种条件的局限, 在选用高抗挤毁套管方面,只能局限在API规格范围内。这种解决方案在许多情况下并不能真正解决问题。仍以前面提及的某油田为例,为解决油水井套管抗挤毁问题,将下井套管从80Ksi钢级提高到110Ksi钢级高抗挤毁套管,将∮139.7×9.17mm的壁厚提高到∮139.7×10.54mm的壁厚(API 5CT规范中的最大壁厚)。然而,这样做的结果也只能将油水井寿命由原来的平均6年提高到7年。 如何防范盐膏层蠕变挤毁套管,是某油田长期攻关解决的重大技术难题。通过对该油田现场统计分析与反演得出:盐膏层蠕变对生产套管产生的最大等效外挤压力为167Mpa,而API 标准套管(内径不低于118mm的现有套管)的最大抗挤强度尚未超过120Mpa,因而无法克服如此巨大的盐膏层外挤载荷。 目前国内各个油田套损情况都很严重。尤其是对含岩盐层、泥岩层的油田以及实施注水、热采等工艺的油田。油田套损的主要原因基本上都可以归咎于套管受到了非均匀载荷的影响。 2、挤毁失效机理
2.1、套管失效基本形式 套管的失效形式可用八个字概括:脱、漏、粘、挤、破、裂、磨、蚀。
脱:管体螺纹从接箍内滑脱 漏:螺纹连接处失去密封 粘:螺纹粘扣 挤:管体挤毁 破:管体受内压爆破 裂:拉断、错断、纵裂、射孔开裂以及疲劳、应力腐蚀开裂等 磨:套管与钻柱互相磨损 蚀:腐蚀及应力腐蚀 2.2套管挤毁的失效机理。 高强度高抗挤套管主要用于深井及超深井或地层条件复杂对套管性能要求苛刻的场合。因此,要求套管具有高的抗拉及连接强度,优异的抗挤毁能力,良好的密封性能等良好的综合性能,而其中的核心是套管的抗挤毁能力。套管被挤毁主要是分为套管在外挤压力作用下的破坏形式和地层流体内压力作用下的破坏形式。当外挤压力和地层流体内压力使套管的管壁上产生的应力强度达到或超过套管屈服强度时,管体发生了塑性变形,即发生套管挤毁的失效。
2.2.1外挤压力及套管的抗挤强度 2.2.1.1外挤压力 套管柱所承受的外挤压力主要来自管外泥浆柱压力,地层中流体压力、易流动岩层侧压力以及挤水泥和压裂时的挤压力。在水泥面以上套管柱是承受的泥浆柱压力。在水泥封固段水泥环具有一定承载能力,但计算困难,目前API套管柱设计中仍按泥浆柱压力计算,油田一般按盐水柱压力(盐水压力梯度10.7-11.52千帕/米)计算。 计算外挤压力时,在API常规套管柱设计中都按最危险情况考虑,即认为套管内没有液柱压力的全掏空状态,如钻井过程中发生井漏、井喷或开采后期。 外挤压力按以下公式进行计算 P=0.01γm H 式中 γm——套管外环空泥浆密度(或盐水密度),克/厘米3, H——计算点井深,米, P——套管柱所受外挤压力,兆帕。 上式表明,井底套管柱受到外挤压力最大,愈往上愈小。 2.2.1.2套管抗挤强度 套管柱在外挤压力作用下的破坏形式,除少数小直径和厚壁的套管外,主要是失稳破坏,而不是强度破坏。 失稳后的套管被挤扁(轻者)或破裂,使钻头或其它井下工具不能通过,地层封隔遭到破坏,将被迫停钻或停产,套管损坏严重者油气井报废。 套管抗挤强度取决于材料性能、横截面的几何形状和套管所承受负荷的状况。理论分析和实验研究指出,套管径厚比d/t (外径/壁厚)较大时,属于失稳破坏。即当外挤压力达到套管抗挤强度时,套管管壁产生弯曲变形(挤扁)或破 裂。当套管径厚比较小,外挤压力达到套管抗挤强度时,套管将发生强度破坏。以下为没有轴向负荷条件下,不同径厚比有相应的不同抗挤强度计算公式。如下图。 抗外挤强度随D/t的变化关系 (1)对于厚壁管D/t<15来说,在挤毁发生之前,切应力就将超过材料的屈服强度,发生屈服强度挤毁。 PYp=2Yp2)/(1)/(tDtD (2) 塑性挤毁区的最小挤毁压力可由下式计算: Pp=YpBtDA/-C 系数A、B、C以及适用的D/t范围可由资料查出。 (3)塑性与过度挤毁区的最小挤毁压力PT可由下式计算: PT=YpGtDF/ 系数F、G以及适用的D/t范围可由资料查出。 (4)弹性挤毁条件是以理论弹性不稳定毁坏为依据。只适用于薄壁管(D/t>+25)。弹性挤毁区的最小挤毁压力由下式计算: PE=1)/()/(1095.465tDtD 适用的D/t范围可由资料查出。 油田管类的大多数挤毁发生在塑性区和过渡区。 3、API出版物一览表 下列出版物归API管材标准化委员管理辖,可向美国石油学会出版 发行部订购。地址: 1220L Street,Northwest,Washington,DC20006,(202)682-8375 3.1、规范 API Srec 5CT 套管和油管规范 该规范内容包括各种钢级的无缝和焊接套管、油管、接箍、短节和连接管及其制造方法、化学成分和机械性能要求、试验方法和尺寸要求。 注:API Spec 5CT第一版的内容综合了已停用的APISpec 5A、5AC、5AX和5AQ最后版本对套管和油管的要求以及1987年标准化会议通过的条款内容。 3.2、API Spec 5D钻杆规范 该规范内容包括所有钢级的无缝钻杆及其制造方法、化学成分和机械性能要求、试验方法和尺寸要求。 注:API Spec 5D第一版综合了已停用的APISpec 5A和5AX最后版本对钻杆的要求以及1987年标准化会议通过的条款内容。 3.3、标准 API Std 5B 套管、油管和管线管管螺纹的加工、测量和检验 该标准内容包括对螺纹和螺纹量规的尺寸要求、测量方法的规定,量规规范及其鉴定以及圆螺纹套管和油管、偏梯形套管、直连型套管和钻杆的螺纹检查仪器和方法。 3.4、推荐作法 API RP 5A5 新套管、油管和平端钻杆现场检验推荐作法 提供了检查管材产品的统一方法。 API RP 5Bl 套管、油管和管线管螺纹检验测量推荐作法 改推荐作法的目的是为正确使用螺纹的检测技术和设备提供指导和说明。 API RP 5Cl 套管和油管的维护与使用推荐作法 包括有关套管和油管的使用、运输、贮存、管理和修复。 API RP 5C5 套管和油管连接试验程序推荐作法 3.5通报 API Bul 5A2 螺纹脂通报 提供用于油田管材的两种螺纹脂的材料要求和性能试验。 API Bul 5C2 套管和油管使用性能通报 包括有关套管和油管的抗挤压力、内屈服压力和接头强度以及钻杆的最小屈服载荷。 API Bul 5C3 套管、油管、钻杆和管线管性能的计算和公式的通报 提供了用于不同管子性能的计算公式以及有关其它发展和应用的资料。 API Bul 5C4 在内压和弯曲共同作用下圆螺纹套管连接强度通报 提供了圆螺纹套管在弯曲和内压共同作用下的连接强度。 3.6、API Bul 5Tl 缺陷术语通报 提供了钢常见缺陷的英语、法语、德语、意大利语、日语和西班牙语的定义。 4、墨龙公司开发高抗挤毁套管基本情况 4.1高抗挤毁规范(附后) 4.2影响因素 高抗挤套管指相同名义尺寸、相同钢级和壁厚, 但抗挤强度比API计算值高的套管。高抗挤套管抗挤强度的提高不是依靠高钢级和壁厚,而是通过提高尺寸精度、降低残余应力、严格控制屈服强度公差等途径得到的。由于高抗挤套管在不增大壁厚的条件下提高了抗挤强度,因此它在深井、超深井钻井中有着广泛的应用。其主要优点:在相同外载条件下, 使用高抗挤套管与使用同钢级、同规格的AP I套管相比较而言,其壁厚可减小,从而减轻了管柱重量、增加了可下深度、增大了套管通径。 影响套管抗挤性能的因素主要有:屈服强度、残余应力、D/t比值、套管椭圆度、壁厚偏差以及轴向应力等等。 套管几何尺寸测量,外径采用游标卡尺进行检测,壁厚采用超声波测厚结合机械测厚方式进行,管体圆度及壁厚偏差按下列公式计算: ε=[2(Dmax-Dmin)/(Dmax+Dmin)]*100% μ=[2(Smax-Smin)/(Smax+Smin)] *100%