石油套管
API SPEC 5CT-1999(套(tào)管和油管規範),是美國石油學會(American Petreleum Instiute, 簡(jiǎn)稱"API")編製並發布的在世界各(gè)地通用。
其中:套管(guǎn)由地表麵伸進鑽井內,作為井壁襯的管子,其管(guǎn)子(zǐ)之間通過接箍(gū)連接。主要材質為J55、N80、P110等鋼級(jí),以及(jí)抗硫化氫腐蝕的C90、T95等鋼級。其低鋼級(J55、N80)可為焊接鋼管。油管:由地表麵插入套管內直至油層(céng)的管子,其管子之間通過接箍或整體連接。其作用於是(shì)抽油機將油層石油經油管(guǎn)輸送到地麵。主(zhǔ)要材(cái)質為(wéi)J55、N80、P110、以及抗硫化氫(qīng)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(guǎn)是石油鑽探用重要器(qì)材,其主(zhǔ)要器材還包括鑽杆、岩心管和套管、鑽鋌及小口徑鑽進用鋼管等。國產套管以地(dì)質鑽(zuàn)探用鋼經熱軋(zhá)或冷拔製(zhì)成,鋼號用“地質”(DZ)表(biǎo)示,常用的套管鋼級(jí)有DZ40、DZ55、DZ753種。
1.用途(tú)
用於(yú)石油井鑽探。
2.種類
按(àn)SY/T6194-96“石油套管”分短螺紋套管及其接箍和長(zhǎng)螺紋套管及其接箍兩種。
3.規格及外觀(guān)質量
(1)國產套管按SY/T6194-96規定,套管長度不定尺,其範圍8-13m。但不短於6m的套管可以提(tí)供,其數量不得超(chāo)過20%。
(2)套管的內外表(biǎo)麵不得有折疊、發紋、離層、裂紋、軋折和結疤。這些缺陷應完全清除掉,清除深度不得超過(guò)公稱壁厚的12.5%。
(3)接箍外表麵不得有折疊(dié)、發紋、離層、裂紋、軋折、結疤等缺陷(xiàn)。
(4)套管及接箍螺紋表麵應光滑(huá),不(bú)允許有毛刺、撕破及足以使螺紋中斷影響強度和緊密連接的其他缺(quē)陷。
4.化學成(chéng)分檢驗
(1)按SY/T6194-96規(guī)定。套管及其接箍采用同一鋼級。含硫量<0.045%,含磷量<0.045%。
(2)按GB222-84的規定取化學分析樣。按GB223中有關部分的規定進行化學分(fèn)析。
(3)美(měi)國石油學會ARISPEC5CT1988第1版規定(dìng)。化學分析按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(zuò)壓扁試驗(GB246-97)拉力試驗(GB228-87)及水壓(yā)試驗。
(2)按美國(guó)石油學會APISPEC5CT1988年第1版規定作靜水壓試驗、壓扁試驗、硫化物應力腐蝕(shí)開裂試驗、硬度試驗(ASTME18或E10最新版本規定進行)、拉伸試驗、橫向衝擊試驗(ASTMA370、ASTME23和有關標準最新版本規定進行)、晶粒度測定(ASTME112最新版本或其他方法)。
6.主要進(jìn)出口情況
(1)石油套管主要進口國家有:德國、日本、羅馬尼亞、捷克、意大利、英國、奧地利、瑞士、美(měi)國,阿根廷、新加坡也有進口。進口標準多參照(zhào)美國石油(yóu)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規定長度有三種:即R-1為4.88~7.62m,R-2為7.62~10.36m,R-3為10.36m至更長(zhǎng)。
(3)部分進口貨物標有LTC字樣,即長絲扣(kòu)套(tào)管。
(4)從日本進口套(tào)管除(chú)采(cǎi)用API標準外,還有(yǒu)少部分執行日本廠方標準(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,出現過黑扣、絲(sī)扣損傷,管體折疊,斷(duàn)扣和螺紋緊密距超差,接箍J值超差等外(wài)觀缺陷及套管脆裂、屈服強(qiáng)度低等內在品質問題。
7.包裝
按SY/T6194-96規定,國產套管應以鋼絲或鋼帶捆紮。每根套管及接箍螺紋的露(lù)出部分均應擰(nǐng)上保護環以保護螺紋。
8.其他
按美國石(shí)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。
套管應帶螺紋和接箍供貨,或按(àn)下述任一管端形式供貨:
平端、圓(yuán)螺紋不帶接箍或帶接箍,偏梯形螺紋帶接箍或不帶接箍,直連型螺紋、特殊端部加工、密封圈結構。
27MnCrV是生產TP110T鋼級(jí)石油(yóu)管套的新型鋼種,常規生產TP110T鋼級石(shí)油管套鋼種是29CrMo44和26CrMo4。相對於後兩者(zhě),27MnCrV含有較少的Mo元素,可以極大地降低生產成本。然而采用正常的奧氏體化淬(cuì)火處理工藝生(shēng)產27MnCrV後存在明顯的高溫回火脆性,造成衝擊韌性偏低且不穩定。
解決此類問題通常采用(yòng)兩種方法處理:
一是采用(yòng)回火(huǒ)後快速冷卻的方(fāng)法避免高溫脆性,獲取韌性(xìng)。
二是亞溫淬火法通過鋼(gāng)種的不完全奧氏體化以有(yǒu)效地改善有害(hài)元素及雜質,提(tí)高韌性。第一種方法,對熱處理設備(bèi)要求相對嚴格,需要添加額外(wài)成本。
27MnCrV鋼的AC1=736℃,AC3=810℃,亞溫淬火時加熱溫度在740-810℃之間選取。亞(yà)溫淬火選取加熱溫度780℃,淬火加熱的保溫時間15min;淬火後回(huí)火(huǒ)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下進行淬火,在保持(chí)較(jiào)高(gāo)強度的同時,韌性得到提高。
同時低溫淬火較常規溫度低,減小(xiǎo)了淬火的應力,從而減(jiǎn)小了淬火的變形,這樣保證了熱處(chù)理(lǐ)的生產的順利操作,而且(qiě)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管加工(gōng)廠已得以(yǐ)應用,質保數據表明,熱處理後的鋼管屈服強度Rt0.6在820-860MPa,抗拉強度Rm在910-940MPa,衝擊韌(rèn)性(xìng)Akv在65-85J間,抗毀性能100%合格。數據表明,27MnCrV鋼管已是相當優質的高(gāo)鋼級石油套管,另一方麵也表明了亞溫淬火(huǒ)工藝是鋼製品(pǐn)生(shēng)產(chǎn)中避免高溫脆性時的一種極好方法(fǎ)。
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