非API油井管发展质量控制方式.pdfVIP

钢管学会六届四次年会·论文集一交流与探讨 非API油井管的发展及质量控制方式 王双来1，刘 卜2 1．西安摩尔石油工程实验室有限公司，陕西西安710065； 2．攀成伊红石油钢管有限责任公司，四川成都610303 摘要：随着石油勘探开采条件的日益复杂和严酷，油井管服役条件也越来越苛刻，为了适应不同工 况的需求，国内外油井管制造公司相继开发了适用于不同环境要求的非API油井管。主要介绍了目前国内、 外主要的非API油井管种类、服役工况、使用特点及存在的问题，并结合我国油田实际工况条件，提出了 新形势下非API油井管的质量控制方式。 关键词：非API；油井管；特殊螺纹；质量控制 油井管主要包括油管、套管、钻杆、钴铤、方钻杆及其构件 钻杆接头、转换接头和短节等 。 石油管是石油工业用量最大、花费最多的物资，石油工业是大量消耗钢管的工业。石油管的质量、 性能对石油工业的发展关系重大，与油、气井的安全可靠性和使用寿命密切相关。油井管服役条件 比较恶劣，例如油管柱和套管柱通常要承受几百甚至上千个大气压的内压或外压，几百吨的拉伸载 荷，还要承受高温环境及严酷的腐蚀环境。套管的寿命直接决定油井的寿命，油井的寿命又决定了 油田寿命，因此油井管的安全可靠性、使用寿命与石油工业关系极其重大。油井管在石油工业中占 有极其重要的位置，是石油工业的基础[1]。 1油井管服役工况的变化 美国能源部对国际上的井深趋势进行过统计，发现近30年来，全球石油天然气井深平均增加了 一倍以上，并且继续呈快速增长的趋势。随着井深增加，井内温度、压力相应提高，对油井管的性 能提出了更苛刻的要求。由于全世界石油供应形势严峻以及受石油价格居高不下的刺激，一些地质 和环境条件十分苛刻的油气田，包括严酷腐蚀环境的油气田相继投入开发，钻井和完井新技术、新 工艺陆续投入使用，从而导致了油井管服役条件日益复杂和严酷[2】。 套管和油管服役条件的变化表现：高温高压井要求套管和油管柱能够承受的压力增加，而高温 又降低了油套管柱的承压能力 高温降低油套管屈服强度和弹性模量，井内的工况压力提高，因此 油套管柱实际承受的压力增大 。在H2S、C02和Cl_等腐蚀性介质单独或复合作用下，油套管的腐 蚀日趋严重。特殊地质条件 如盐岩层塑性流动、疏松砂岩油层出砂、山前构造等 对管柱抗挤毁 性能提出了更高的要求，需要提高套管的抗击毁性能。近10年来发展的钻井和完井新技术，对套管 性能提出更苛刻要求，例如套管钻井技术使用套管代替钻杆直接钻进，抵达目的层后直接固井，套 管抗扭性、抗压缩性提出更高要求。 2非API油井管的产生与发展 随着油套管服役的井况越来越苛刻，按API标准制造的接头由于其密封性能和连接强度较弱已 不能满足井况口益苛刻的要求，使得非API石油专用管材得到了迅速发展。近20年来，油井管生产 厂已根据用户需求，为了满足某些特殊使用性能要求而开发的非API产品，其品种已达到200种左 右，产量约占全部油井管产品的30％左右。 目前在石油工业上，API标准在国际上应用最广泛，起到了国际标准的作用。API油井管是严 格按照API标准生产和检验的一类产品，其特点是技术成熟，通用性和互换性强，可以满足一般工 况的油气井；但是在苛刻工况条件F，API油井管已经不能满足使用要求。目前非API油井管的品 种和规格繁多，按照功能用途分为3类：第1类是特殊钢种系列，第2类是特殊螺纹接头系列，第 3类是特殊功能系列。 2．1特殊钢种系列 这类主要与油管、套管的材质有关，针对特殊井况环境设计，表现出具有抗H2S、C02等介质 的腐蚀性能，具有高抗挤、高强度、低温高韧性等特点。这类油井管的力学性能 强度、韧性等 或物理、化学性能 耐蚀性等 与API油井管相比有更好的优势。 国内外非API特殊钢种的油套管目前已经形成深井及超深井用油套管、高抗挤及超高抗挤油套 管、抗硫化氢应力腐蚀油套管、兼顾抗HzS腐蚀和高抗挤的油套管、抗C02腐蚀油套管、抗 H2S+C02+C1一环境用油套管、低温环境用油套管、稠油热采油套管等10多个产品系列。国内非API 钢级油套管产品总体上达到或接近国外同类产品技术水平，与国外产品有明显差距的仅有超级13Cr、 双相不锈钢、耐蚀合金油套管fl】。国内外非API油套管产品如表1所示。 类别 国外 国内 应用工况 303 钢管学会六届四次年会·论文集一交流与探讨 2．2特殊螺纹系列 由于API接头只满足一般工况的油气井，API螺纹接头在超深井、高压气井、热采井等苛刻的 油气井中容易发生失效事故，无法满足特殊工况的使用要求。特殊螺纹接头针对API接头的不足， 不再单纯依靠螺纹的过盈配合及螺纹脂的封堵作用实现密封，以其独特的金属对金属过盈