高抗挤石油套管CB110TT的开发

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1、高抗挤石油套管CB一110Tr的开发高抗挤石油套管GB一11O1_r的开发汪勇殷伟勤吴跃泉李欣(江苏常宝普莱森钢管有限公司，江苏常州213200)[摘要]根据市场的需求进行了高抗挤石油套管的开发。分析了套管抗挤强度的影响因素，结合抗挤性能的影响机理，进行产品方案设计，制定了生产工艺。在实际生产中加强对几何尺寸精度、力学性能、残余应力等方面的控制，成功生产出~139．7mm×7．72mill高抗挤套管CB一110Tr。产品经西安管材研究所检测，最低抗挤强度比API标准高约70％以上。关键词高抗挤套管残余应力化学成分力学性能开发1前言不均度有利于降低

2、矫直过程中套管内部的残余应力，上世纪80年代以来，全球石油天然气平均井深同时壁厚不均也会促使不圆度增加。增加了1倍，并且继续呈现快速增长趋势『l1。随着井深2．3屈服强度的增加和温度、压力的提高，由于地层出砂造成套管根据API5C3公式，径向非均匀外挤压力，在地层上覆压力的联合作用屈服强度挤毁压力公式：下，套管将发生挤毁和错断。因此各油田在深井、超深Pw=2Yp[】井或需要隔离岩盐层、软泥层等复杂地层的油气井中，均考虑采用高抗挤套管。使用高抗挤套管的优点(1)塑性挤毁公式：有：高抗挤套管下井深度可以超过同钢级同规格普通PP=【B】一c(2)套管、

3、整个套管柱可以做到壁厚均一、减轻套管柱重(D／t)量，以及使用高抗挤套管后增大了套管内径，可采用过渡挤毁压力公式：标准系列的全面钻井和取芯钻头等等[21。=yP[q(3j鉴于高抗挤套管广阔的市场前景，常宝集团(普(D／t)式中：、——抗挤毁强度；莱森钢管)重点展开对抗挤套管研发，目前已成功生、产出0139．7mmx7．72mm高抗挤套管CB一110TF，经——材料的屈服强度；西安管材研究所鉴定，抗挤强度已超过API标准要求D——钢管外径；约70％。本文以此产品为例，介绍高抗挤套管的开发8f——钢管壁厚；过程。A、B、c、F、G——API5C3中的

4、修正系数。2套管抗挤强度的影响因素由公式(1)、(2)、(3)可知，抗挤强度随屈服强度影响套管抗挤强度的主要因素有平均壁厚、几何提高而增大。尺寸精度、屈服强度、残余应力等几方面。2．4残余应力2．1平均壁厚关于残余应力对抗挤强度的影响，API标准中没根据API5C3公式，钢管壁厚越大，抗挤强度越有规定。但理论与实践表明，管体残余应力对抗挤强高。因此可以在满足钢管理论重量的情况下，尽量提度的影响比较明显。残余应力的存在影响材料弹性极高钢管实际壁厚，以提高抗挤强度。限的降低，而弹性极限的降低则会引起抗挤性能的降2．2几何尺寸精度低。根据理想圆套管的屈

5、服条件，残余应力对套管抗对抗挤强度影响较大的是椭圆度与壁厚不均度。挤强度的影响可以用下式表示：模拟表明[31，套管的抗挤强度随其不圆度的增加近似／=1一o-R(内表面屈服)(4)呈线性比例下降，即不圆度每增加0．1％，抗挤强度相O-一外表面屉服)(5)应降低1．5％左右；套管的抗挤毁强度随壁厚不均度的增加也近似呈线性比例下降，即壁厚不均度每增加式中：Pl佃——考虑有残余应力时的抗挤度，1％，抗挤强度相应降低1％左右。壁厚不均度不超过P0，——没有残余应力时的抗挤强度，10％时，对套管的抗挤强度的影响不大。较低的壁厚2010年第2期天舜素分——钢管

6、的残余应力值，热矫直温度t>500oC。——材料的屈服强度值，为保证热矫直钢管尺寸精度，热处理生产过程中要注意水淬钢管直度，对水淬设备的压轮与凸轮及时公式(4)用于钢管内表面先发生屈服失效的情进行调整，以保证热矫直机的压下尽量要小；同时热况，公式(5)用于外表面先发生屈服失效的情况。由此矫后冷床链条速度的选择要根据气温、风速等方面的可以看出，套管残余应力越低，则抗挤毁强度越高。影响合理选择。降低残余应力的最佳途径是采用热矫直。要降低3．5CB110TT生产工艺流程残余应力，必须做到严禁冷矫直，保证较高的热矫直超高功率直流电弧炉冶炼——LF钢包精炼

7、炉精温度。而热矫直温度主要由回火温度决定，因此在保炼——vD真空脱气——多机架多流合金钢连铸机连证管体强度的前提下，可适当提高回火温度。另外，提铸——高强度连轧机连轧——管坯检验——环形炉高壁厚精度也有利于减少在生产过程中产生的管体加热——锥形穿孔Assel轧机轧制——步进炉再加残余应力。热——微张力减径——冷床冷却——冷矫直——端3产品方案设计部锯切——淬火+高温回火——热矫直——冷床冷整套方案设计以提高抗挤强度为中心展开，详细却——联合探伤(超声、涡流、磁粉)——螺纹加方案如下。工——管拧接——水压试验——通径——测长、称重3．1材料选择为保

8、证较高的热矫直温度，回火温度要相应提、标记——涂油——打包3．6主要设计技术指标高，同时还需保证较高的屈服强度。因此在普通PllO主要设