几何尺寸影响下的高钢级套管挤毁变形探讨.pdf

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1、石油机械一72一CHINAPETROLEUMMACHINERY2010年第38卷第3期●技术讨论几何尺寸影响下的高钢级套管挤毁变形探讨王建军林凯申昭熙杨鹏王建东(中国石油天然气集团公司管材研究所)摘要针对V140套管内封隔器不坐封且井下工具下入遇阻等问题，在某油田随机抽取6根6139．7mm×12．09mmV140套管进行全面尺寸测量，确定椭圆度和壁厚不均度，然后选2根椭圆度变化较大的试样进行挤毁试验，模拟测试实际工况下套管变形情况。结果表明，椭圆度和壁厚不均度跳跃变化越大，套管越易变形，即套管抗挤强度越小；内壁椭圆度越大越易降低套管抗挤强度。因此，在套管生产

2、过程中，不仅要使其椭圆度和壁厚不均度符合规定要求，还应使其变化跳跃性不要太大；不能忽略套管内壁椭圆度的变化，建议制订必要的套管内壁椭圆度控制规范。关键词套管椭圆度壁厚不均度挤毁强度随着油田对深井、超深井等复杂井开发力度的5T和6T，按照图1所示测量尺寸。每个试样布置加大，对高强度、高抗挤强度套管的需求量逐年增15个横截面圆环(每个圆环8个点，每点间隔加。目前，国内外不仅开发了多种钢级、多种规格45。)，用超声波探测仪测得各点的厚度，用游标卡的高抗挤套管，还开发出适应井筒环境的高抗挤套尺测得AE、BF、CG、DH4个方向的直径LlJ。然管。为了保证套管抗挤强度或

3、满足油田要求，大部后依据式(1)和式(2)，计算相应的椭圆度和壁分生产厂家都把高钢级套管的椭圆度控制为不大于厚不均度，结果如图2所示。0．8％或不大于0．6％，壁厚不均度控制为不大于。==[()⋯——Di)／D】×100％(1)10％。随着生产技术的不断更新，椭圆度和壁厚不均度的控制精度也越来越高，虽然可保证套管抗挤e。=I(f⋯一tmin)／t⋯l×100％(2)强度，但依然不能满足油田作业需求，并在油田出其中现新的问题。如在西部油田某井高钢级V140套管内，封隔器不坐封且井下工具下人遇阻等，而套管t⋯=lt⋯+tminl／2柱设计时其性能是满足作业要求的。

4、鉴于此，笔者D⋯=ID⋯+Dmjn}／2进行了大量实物试验，从套管几何尺寸方面探讨出式中o——套管椭圆度；现上述问题的原因。D⋯、D、D⋯——套管同一横截面圆环上实测最大外径、最sb#l-径和平均外径，mm；1试验模拟ec——套管壁厚不均度；为获取更多有价值的信息，在某油田随机抽取t⋯、t、——套管同一横截面圆环上实测最大壁厚、最小壁厚和平均壁厚，mm。6根6139．7mm×12．09mmV140套管进行全面尺寸测量，确定椭圆度和壁厚不均度，然后从中选取、、2根椭圆度变化较大的试样进行挤毁试验，模拟测；ffIl：试实际工况下套管变形情况，分析套管尺寸偏差对，、

5、，挤毁变形的影响。6根套管试样编号分别为1T、2T、3T、4T、图1套管试样几何尺寸测量示意图基金项目：中国石油天然气集团公司项目“非API油井管应用关键技术研究”(2008D一2404)。2010年第38卷第3期王建军等：几何尺寸影响下的高钢级套管挤毁变形探讨一73一的椭圆度与其均值相比绝对值最大变化达50％以O．26O22上，壁厚不均度与其均值相比绝对值最大变化达20％以上；2T试样各截面的椭圆度与其均值相比O·18魁014绝对值最大变化达60％以上，壁厚不均度与其均圄攀O值相比绝对值最大变化达35％以上。．10表2挤毁试样椭圆度和壁厚不均度均值0060．

6、O224681O1214测量的横截面a椭圆度变化曲线9．08．00．220．207．00．18赵彝6．0016兰0．145．0斟晕0124．0O100083．O2468101214006测量的横截面b．壁厚不均度变化曲线图4lT试样椭圆度和壁厚不均度变化曲线图2套管试样管体椭圆度和壁厚不均度变化曲线按照图2中显示的几何尺寸波动变化，选择其中变化较大的1T和2T试样进行挤毁试验。试验方法参考APIRP5C5标准。首先分别截取1T试样的截面3-3和截面12—12之间的管体、2T试样的截面44和截面14—14之间的管体制作挤毁试样，对截取后的IT和2T挤毁试样两端焊

7、接阶梯状堵头，然后将焊接后的试样装入压溃试验机中，试验机两图52T试样椭圆度和壁厚不均度变化曲线端加法兰垫片密封，最后向压溃缸内加水压，速度从图3可以看出，试样压溃区域均在椭圆度和控制在34MPa／min左右，直至试样被挤毁。试验壁厚不均度变化较大的区域内。因此，在生产制造结果见表1，挤毁形貌如图3所示。V140套管挤过程中，不仅要使套管椭圆度和壁厚不均度符合规毁强度额定值为152．7MPa[3]。定要求，还要尽量使其变化跳跃性不要太大，使其表1挤毁试验结果平稳变化。不管是套管生产企业还是油田用户，在制订套管供货条件时，几乎全是对套管外径、壁厚以及套管椭圆度(

8、外表面)和壁厚不均度提出要求，而对套管