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利用SEW工艺制造P110石油套管
作者:天津启亨石油套管 来源:www. 点击数: 更新时间:2014年11月18 【字体:

生产前期需要模拟钻井作业时的各种工况,包括温度、接触力、钻杆转速、套管磨损时间、钻井泥浆类型,由大量实验确定不同钢级套管和钻杆接头之间的磨损效率和摩擦系数,并对磨损效率'和摩擦系数的变化趋势进行分析,总结不同工况下的磨损规律,结合磨损模型就可准确预测和计算钻井过程中的套管磨损的程度。分别利用磨损套管应力分布的双极坐标解答和ANSYS数值方法,计算了不同尺寸、不同钢级、不同磨损深度的套管的剩余抗外压强度和剩余抗内压强度进行详细的解答。本人建立了新的有限元模型,深入分析了非均匀地应力对磨损套管剩余强度的影响。基于上述分析思路与方法,优化钻井参数,对、钻杆、和泥浆进行合理匹配,以减轻定向井井下套管磨损程度,运用MZM-500新型油井钻杆-套管摩擦磨损实验机,利用"HFW焊管+热张力减径+热处理"新工艺(简称"SEW工艺"开发的P110钢级SEW石油套管。

      检测结果表明,P110钢级SEW屈服强度达到840-860MPa,抗拉强度达到925-935MPa,横向冲击韧性达到66-78J,特别是产品几何尺寸精度高,壁厚偏差在-1.74%-1.31%,椭圆度为0.17%,抗挤毁强度超API5C3名义值26%,明显优于同钢级同规格无缝管;

       HFW焊管经过热张力减径和全管体热处理后,焊缝组织与性能明显优化,与母材的基本一致,实现了工程上的无缝化。产品性能完全满足并优于APISPEC5CT对P110钢级石油套管的要求。采用"高频电阻焊(HFW+热张力减径+全管体调质热处理"工艺开发的Q125钢级SEW石油套管,并对所开发套管进行了常规力学性能检测。检测结果显示,Q125钢级SEW石油套管屈服强度达到945955MPa,抗拉强度大于995MPa,母材及焊缝横向冲击韧性分别大于133J和98J此外,HFW焊管经过热张力减径和全管调质处理后,焊缝区与母材的组织及性能基本一致。检测结果表明,"高频电阻焊+热张力减径+全管体调质热处理"组合新工艺可生产满足APISPEC5CT标准的Q125钢级石油套管,套管具备优良的综合性能,完全能满足油田用户的需求。随着采油条件越来越恶劣,深井、超深井的开发量日益加大,对油井管的性能要求亦越来越高,高钢级套管的需求量也在加大。

       现行的APISPEC5CT标准中,强度级别最高为Q125HA NGUA N钢级,对其性能要求为:屈服强度Rt0.65=8621034MPa,抗拉强度Rm≥931MPa,延伸率A≥13%,0℃套管磨损严重时 ,将使套管的抗挤毁能力和腐蚀寿命大大下降。为了减轻磨损带来的损失 ,有必要对套管的磨损问题进行深入的研究。查阅大量文献的基础上 ,综合讨论套管磨损对抗挤毁能力和腐蚀寿命的影响、套管磨损机理及套管磨损的预测与控制方法等的研究现状。并提出套管磨损机理研究的新思路和减轻套管磨损的新方法。利用研制的环块式钻杆-套管磨损实验机进行钻杆-套管磨损实验。

       针对转速、温度与正压力、钻井液性能、间歇负载等影响套管磨损量的因素进行试验。对更为精确的套管磨损量值的分析发现,钻杆试件在小转速时套管磨损体积与转速为线性关系,这种关系会被转速继续增加引起的振动所破坏,造成套管磨损体积急剧增加;多项式关系更符合磨损量随时间的实际变化;高于临界温度60℃会直接增大套管磨损;间歇负载对套管磨损影响不明显;高粘度的钻井液会大幅度减小套管磨损。研究成果可为建立正确的磨损模型来预测和计算钻井过程中的套损提供参考。

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