油管性能基本要求

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1、油管性能基本要求油管性能基本要求提提 纲纲n油管基础知识介绍n管体性能与检验n螺纹要求与检验n适用性评价n使用与维护n失效案例分析油管 Tubingn用途： 连接下入井中，用作流体注采的管柱通道； 油管管柱在油井管柱的最里面； 油管与套管之间环空填充保护液，封隔器密封； 油气流体从地下油层经油管柱通道到达地面。n分类：API油管 非API油管 不加厚油管（NU）外加厚油管（EU）整体接头油管（IJ）-指不按照或不完全按照指不按照或不完全按照API标准生产、检标准生产、检验的一类油井管，是生产厂根据用户需验的一类油井管，是生产厂根据用户需求，或为了满足某些特殊使用性能而开求，或为了满足某些特殊使

2、用性能而开发的个性化产品，属于各生产厂家的专发的个性化产品，属于各生产厂家的专利产品。利产品。非API钢级系列非API螺纹系列非API规格系列n质量控制：以油管技术标准为基础质量控制：以油管技术标准为基础n油管主要技术标准包括：油管主要技术标准包括： API SPEC 5CT， API SPEC 5B， API RP 5C1， API BUL 5C2， API TR 5C3， API RP 5C5， API RP 5A3。nAPI SPEC 5CT规定了油、套管及附件的技术规定了油、套管及附件的技术条件，为条件，为管体生产控制及交货检验管体生产控制及交货检验标准；标准；nAPI SPEC 5B

3、规定了规定了API螺纹参数及检验方螺纹参数及检验方法，保证油、套管的互换性法，保证油、套管的互换性，方便用户，方便用户；nAPI RP 5C1规定了油、套管的规定了油、套管的现场现场维护和使维护和使用用操作程序及注意事项操作程序及注意事项；nAPI RP 5A3规定了螺纹脂的要求及检验方法；规定了螺纹脂的要求及检验方法；nAPI TR 5C3给出了油、套管的性能计算公式给出了油、套管的性能计算公式及及API规格油套管性能计算结果规格油套管性能计算结果；nAPI BUL 5C2给出了由给出了由API TR 5C3公式计公式计算出的油、套管的最低使用性能；算出的油、套管的最低使用性能；nAPI R

4、P 5C5规定了油、套管接头的规定了油、套管接头的设计设计试验试验评价评价方法，结合方法，结合API RP 5A3要求，综合检验要求，综合检验油、套管能否达到规定最低使用性能。油、套管能否达到规定最低使用性能。提提 纲纲n油管基础知识介绍n管体性能与检验n螺纹要求与检验n适用性评价n使用与维护n失效案例分析n钢级H40、J55、L80、R95、N80、C90、T95、P110- 第1组：H、J、N、R钢级油管- 第2组：C、L、T钢级油管- 第3组：P钢级油管数字含义：该钢级规定的材料最低屈服强度（单位：kPsi）n规格： 外径：1.0504.5英寸（26.67114.30mm） 壁厚：0.1

5、130.63英寸（2.8716.00mm）n针对规格、钢级和相应端部加工的规定：例如：n尺寸公差要求：1、外径：D0.79mm （对于外加厚油管，外径测量位置做了规定）2、壁厚：-12.5%3、通径要求：每根管子应用规定尺寸的通径棒进行全长通径检验。n缺陷：n材料要求化学成分n材料要求拉伸性能、硬度n伸长率n材料要求冲击功-材料在冲击载荷作用下抵抗变形和断裂的能力，其大小反映材料的韧性好坏。-夏比V型缺口冲击试验-取样取向、尺寸，试验温度（除了第1组，J55和K55钢级应在21试验外，其它所有组的试验温度应为0。 ）-各钢级管体和接箍的规定最小值n材料要求晶粒度-仅对抗硫材料C90、T95-大

6、于等于5级。n材料要求硫化物应力开裂试验（SSC）-针对抗硫材料C90、T95-以ANSI-NACE（美国腐蚀工程师协会 ）相关标准为指南-试验方法、取样方法及位置、溶液等提提 纲纲n油管基础知识介绍n管体性能要求n螺纹要求与检验n适用性评价n使用与维护n失效案例分析依照依照API Spec 5BAPI Spec 5B：螺纹尺寸与公差螺纹尺寸与公差螺纹检验螺纹检验螺纹综合检验螺纹综合检验螺纹应是右旋的，并应符合螺纹应是右旋的，并应符合API Spec 5BAPI Spec 5B的尺寸和公差要求。的尺寸和公差要求。油管圆螺纹手紧上扣基本尺寸油管圆螺纹手紧上扣基本尺寸大端直径管端至手紧面有效螺纹长

7、度管端至消失点中径机紧后管端至接箍中心接箍端面至手紧面接箍镗孔直径镗孔深度手紧紧密距牙数管端起全顶螺纹最小长度n不加厚和外加厚油管螺纹尺寸：n螺纹牙型尺寸n螺纹尺寸公差：-锥度-螺距-紧密距-牙型高度-牙型角-外螺纹全长-接箍镗孔直径、深度-倒角 螺纹外观检查螺纹外观检查u管管体体的的全全顶顶螺螺纹纹最最小小长长度度（Lc)Lc)范范围围内内及及接接箍箍的的螺螺纹纹应应无无明明显显的的撕撕裂裂、刀刀痕痕、磨磨痕痕、台台阶阶、折折叠叠、凹凹坑坑、压压痕痕、明明显显锈锈蚀蚀或或腐腐蚀蚀坑坑、搬搬运运损损伤伤或或破破坏坏螺螺纹纹连连续续性性的的任任何何其其它它缺缺欠欠，保保证证螺螺纹上不存在纹上不存

8、在任何可能导致螺纹及表面处理层损伤任何可能导致螺纹及表面处理层损伤的凸点。的凸点。 螺纹外观检查螺纹外观检查u可手工精修，但可手工精修，但不允许采用磨锉方法来消除不允许采用磨锉方法来消除上述缺欠上述缺欠。u对对不不明明显显的的上上述述缺缺欠欠，不不能能作作为为拒拒收收理理由由，可可通通过过实实物物上上卸卸扣试验进行验证后判定。扣试验进行验证后判定。u油管接头螺纹至少可进行油管接头螺纹至少可进行4次上扣、卸扣不出现螺纹粘扣损伤。次上扣、卸扣不出现螺纹粘扣损伤。u卸卸扣扣后后的的螺螺纹纹参参数数检检测测结结果果允允许许与与规规定定公公差差范范围围存存在在微微小小差差异。异。 螺纹外观检查螺纹外观检

9、查u长长度度（LcLc）与与螺螺纹纹消消失失点点之之间间允允许许存存在在缺缺欠欠，只只要要其其深深度度不不超超过过齿齿底底，或或者者不不大大于于规规定定壁壁厚厚的的12.5%12.5%（从从缺缺欠欠底底部部到到管子表面测量）管子表面测量），允许深度取两者中较大的，允许深度取两者中较大的。u在在此此区区域域内内，允允许许进进行行磨磨削削加加工工修修整整以以消消除除缺缺陷陷，磨磨削削深度的极限与该区域的深度的极限与该区域的允许允许缺欠深度相同。缺欠深度相同。u倒角倒角 管管端端外外倒倒角角60 60 ，必必须须保保证证在在管管端端360 360 圆圆周周上上完完整整，倒倒角角直直径径的的选选择择应

10、应不不超超过过下下图图所所示示虚虚线线，并并且且不不能出现刀口状的棱边。能出现刀口状的棱边。 允允许许在在管管端端对对螺螺纹纹进进行行适适当当修修磨磨，去去掉掉尖尖锐锐的的棱棱边边，保证不损伤内螺纹。保证不损伤内螺纹。u全顶螺纹（俗称完整螺纹）全顶螺纹（俗称完整螺纹） 螺纹螺纹要求的要求的全顶全顶最小长度由最小长度由LcLc确定确定。 非非全全顶顶螺螺纹纹是是指指由由于于原原轧轧制制表表面面未未清清除除而而形形成成的的，也也称称“黑黑顶顶螺螺纹纹”。“黑黑顶顶螺螺纹纹”是是一一个个有有用用的的说说明明性性术术语语。 非全顶非全顶螺纹也可能不是黑顶的。螺纹也可能不是黑顶的。 LcLc范范围围内内

11、非非全全顶顶螺螺纹纹及及管管子子原原始始外外径径或或加加厚厚表表面面不不得用机械或手工方式修整成得用机械或手工方式修整成看似全顶看似全顶螺纹。螺纹。螺纹处理：螺纹处理：n所有规格的油管接箍螺纹都应进行镀锌、镀锡、镀铜或磷化处理，以便减少磨损并提高接头的抗泄漏性能。n当使用锡或其它塑性涂层，其厚度超过0.001in（0.03mm）时，螺纹的公差和紧密距要求仅适用于无涂层螺纹。n镀锡涂层的最大厚度不得超过0.006in（0.15mm）。机紧上扣可能会影响锥度、紧密距和外径尺寸。螺纹处理：螺纹处理：n由于涂镀层类型影响到螺纹参数检测控制，应在合同中注明。n最终应保证不发生粘扣、内压下不发生泄漏、接头

12、连接强度满足要求。 常用螺纹单项参数测量仪使用方法介绍常用螺纹单项参数测量仪使用方法介绍1 1、锥度量规、锥度量规2 2、螺距量规、螺距量规3 3、牙型高度量规、牙型高度量规测量的第一牙测量的第一牙/ /最好一牙完整螺纹位置：最好一牙完整螺纹位置：第一牙完整螺纹第一牙完整螺纹：最靠近倒角最靠近倒角( (外螺纹外螺纹)/)/端面端面( (内螺纹内螺纹) )的螺纹，且其的螺纹，且其牙底两侧都是完整螺纹。牙底两侧都是完整螺纹。最后一牙完整螺纹最后一牙完整螺纹：在距外螺纹端面在距外螺纹端面(L(Lc c) )处；对于内螺纹，最处；对于内螺纹，最后一牙完整螺纹的位置距离接箍中心或整体连接油管内螺纹小后一

13、牙完整螺纹的位置距离接箍中心或整体连接油管内螺纹小端端J+lpJ+lp。1、锥度量规、锥度量规u锥度的定义锥度的定义 圆圆 螺螺 纹纹 锥锥 度度 的的 定定 义义 是是 螺螺 纹纹 中中 径径 的的 增增 加加 量量 ， 单单 位位 为为in/inin/in（mm/mmmm/mm）。所有螺纹的锥度公差以）。所有螺纹的锥度公差以in/inin/in（mm/mmmm/mm）表示。）表示。u量规测头量规测头 量量规规的的测测头头应应为为球球形形。测测头头尺尺寸寸应应保保证证测测头头与与一一侧侧螺螺纹纹侧侧面面的切点在中径锥面上，即保证测量的锥度是的切点在中径锥面上，即保证测量的锥度是螺纹中径的增加

14、量螺纹中径的增加量。锥度锥度=d2-d1推荐的锥度量规测头尺寸选择推荐的锥度量规测头尺寸选择 量规类型每英寸螺纹牙数螺纹类型球形测头直径inmm锥度规8圆螺纹0.0721.83锥度规10圆螺纹0.0571.45* 公差0.002in(0.05mm)。APIAPI油管螺纹锥度油管螺纹锥度测头尺寸测头尺寸u外螺纹锥度应使用外螺纹锥度量规。外螺纹锥度应使用外螺纹锥度量规。 u外螺纹锥度量规的使用方法：外螺纹锥度量规的使用方法：a)a)将将量量规规的的调调节节臂臂调调至至被被测测外外螺螺纹纹的的规规格格，检检查查仪仪表表的的灵灵活活性和测头的直径；性和测头的直径；b)b)量量规规测测量量爪爪上上的的固

15、固定定球球形形测测头头置置于于首首牙牙完完整整螺螺纹纹的的牙牙槽槽内内，另另一一测测量量爪爪上上活活动动测测杆杆上上的的球球形形测测头头置置于于直直径径相相对对侧侧同同一螺纹的牙槽内；一螺纹的牙槽内；c)c)固固定定的的测测头头保保持持不不动动，测测杆杆上上的的触触头头做做小小圆圆弧弧摆摆动动。调调节节指示表，使零位与最大读数重合；指示表，使零位与最大读数重合；d)d)以以同同样样的的方方法法，沿沿同同一一条条圆圆锥锥母母线线在在规规定定的的间间距距内内进进行行连连续测量；续测量；e)连连续续测测量量之之差差值值即即为为该该段段螺螺纹纹的的锥锥度度。完完整整螺螺纹纹的的最最后后间间距内的锥度也

16、应测量。距内的锥度也应测量。u规格不小于规格不小于4 4 1/21/2的内螺纹锥度量规的内螺纹锥度量规u规格不小于规格不小于4 4 1/21/2的内螺纹锥度量规使用方法的内螺纹锥度量规使用方法a)a)将将量量规规的的调调节节臂臂调调至至被被测测外外螺螺纹纹的的规规格格，检检查查仪仪表表 的灵活性和测头的直径；的灵活性和测头的直径；b)b)量量规规的的固固定定球球形形测测头头置置于于最最后后一一牙牙完完整整螺螺纹纹的的牙牙槽槽内内，另另一一活动测杆上的球形测头置于直径对侧的同一螺纹牙槽内；活动测杆上的球形测头置于直径对侧的同一螺纹牙槽内；c)c)固固定定的的测测头头保保持持不不动动，测测杆杆上上

17、的的测测头头做做小小圆圆弧弧摆摆动动。调调节节指指示表，使零位与最大读数重合；示表，使零位与最大读数重合； d)d)以以同同样样的的方方法法，沿沿同同一一条条圆圆锥锥母母线线在在完完整整螺螺纹纹全全长长范范围围内内按按规规定定的的间间距距进进行行连连续续测测量量。完完整整螺螺纹纹的的第第一一间间距距内内的的锥锥度度也也应测量；应测量；e)e)连续测量值之差值即为该段螺纹的锥度。连续测量值之差值即为该段螺纹的锥度。 u规格小于规格小于4 4 1/21/2的内螺纹锥度量规：的内螺纹锥度量规：u规格小于规格小于4 4 1/21/2的内螺纹锥度量规使用方法的内螺纹锥度量规使用方法a)a)将将量量规规的

18、的调调节节臂臂调调至至被被测测外外螺螺纹纹的的规规格格，检检查查仪仪表表的的灵灵活活性性和测头的直径；和测头的直径；b)b)量量规规的的固固定定球球形形测测头头置置于于最最后后一一牙牙完完整整螺螺纹纹的的牙牙槽槽内内，另另一一活动测杆上的球形测头置于直径对侧的同一螺纹牙槽内；活动测杆上的球形测头置于直径对侧的同一螺纹牙槽内；c)c)固固定定的的测测头头保保持持不不动动，测测杆杆上上的的测测头头做做小小圆圆弧弧摆摆动动。调调节节指指示表，使零位与最大读数重合；示表，使零位与最大读数重合； d)d)以以同同样样的的方方法法，沿沿同同一一条条圆圆锥锥母母线线在在完完整整螺螺纹纹全全长长范范围围内内按

19、按规规定定的的间间距距进进行行连连续续测测量量。完完整整螺螺纹纹的的第第一一间间距距内内的的锥锥度度也也应测量；应测量；e)e)连续测量值之差值即为该段螺纹的锥度连续测量值之差值即为该段螺纹的锥度。 2、螺距量规、螺距量规u螺距的定义是螺纹上某一点至相邻螺纹上对应点螺距的定义是螺纹上某一点至相邻螺纹上对应点之间的距离，测量时须平行于螺纹轴线。螺距公差之间的距离，测量时须平行于螺纹轴线。螺距公差的表示方法有的表示方法有“每英寸（每毫米）每英寸（每毫米）”和和“累积累积”两两种，螺距误差也必须按此确定。种，螺距误差也必须按此确定。u螺距量规的测头螺距量规的测头 量规的测头应为球形。对于圆螺纹，测头

20、的尺寸量规的测头应为球形。对于圆螺纹，测头的尺寸应保证测头接触螺纹牙侧面而不接触小径圆锥。应保证测头接触螺纹牙侧面而不接触小径圆锥。每英寸螺纹牙数螺纹牙数球形测头直径inmm8圆螺纹0.0721.8310圆螺纹0.0571.45* 公差0.002in(0.05mm)。APIAPI油管螺纹锥度油管螺纹锥度测头尺寸测头尺寸 u所有外螺纹螺距和规格不小于41/2的内螺纹螺距，应采用图示的螺距量规进行测量。 u规格小于41/2的内螺纹螺距应采用图示的螺距量规 。u螺距量规的使用方法螺距量规的使用方法a)a)使使用用前前，安安装装和和调调整整固固定定测测头头，使使测测头头间间距距等等于于待待测测螺螺 纹

21、的间距；纹的间距；b)b)使使用用标标准准样样板板将将量量规规指指示示表表调调整整到到零零位位，并并检检查查仪仪表表的的灵灵活活性性和测头是否松动；和测头是否松动； c)c)量规的球形测头置于相应的螺纹槽内；量规的球形测头置于相应的螺纹槽内；d)d)以固定测头为轴心，可动测头在测量线的两侧旋转一小圆弧；以固定测头为轴心，可动测头在测量线的两侧旋转一小圆弧； e)e)最小的正读数（最小的正读数（+ +）或最大的负读数（）或最大的负读数（- -）就是螺距误差。）就是螺距误差。 3 3、牙型高度量规、牙型高度量规u牙型高度的定义是：螺纹牙顶与螺纹牙底之间牙型高度的定义是：螺纹牙顶与螺纹牙底之间垂直于

22、螺纹轴线的距离。垂直于螺纹轴线的距离。u牙型高度量规的测头牙型高度量规的测头 圆螺纹高度量规测头应呈锥形，最大锥角圆螺纹高度量规测头应呈锥形，最大锥角5050，且不得与螺纹牙侧接触。，且不得与螺纹牙侧接触。u量规适用于所有外螺纹和规格不小于量规适用于所有外螺纹和规格不小于3 3内螺纹高度量规；校内螺纹高度量规；校对块用来校正高度量规。对块用来校正高度量规。 图图9 9 详图详图A A详图详图B B适用于小于适用于小于3 3的典型内螺纹牙型高度量规的典型内螺纹牙型高度量规 u牙型高度量规使用方法牙型高度量规使用方法a)a)量量规规根根据据所所测测螺螺纹纹的的型型式式采采用用相相应应U U型型槽槽

23、校校正正，量量规规测测头头置置入入相相应应槽槽内内时时，调调整整表表盘盘，使使指指针针的的最最小小值值指指向向零零处处，拧紧螺丝，固定表盘位置。拧紧螺丝，固定表盘位置。 b)b)量量规规的的测测头头应应置置于于相相应应的的螺螺纹纹槽槽内内，同同时时，砧砧块块应应平平行行于螺纹轴线并置于相邻的螺纹牙顶上。于螺纹轴线并置于相邻的螺纹牙顶上。c)c)将量规在垂直于圆锥母线的位置两侧作小圆弧左右摆动。将量规在垂直于圆锥母线的位置两侧作小圆弧左右摆动。d)d)对对于于标标定定为为测测量量实实际际牙牙型型高高度度的的量量规规，其其最最小小读读数数应应为为实际牙型高度。实际牙型高度。螺纹单项参数测量仪使用时

24、注意事项螺纹单项参数测量仪使用时注意事项 1.1.石石油油用用螺螺纹纹单单项项参参数数测测量量仪仪均均为为精精密密仪仪器器，操操作作时时应应十十分分谨谨慎慎，以以保保持持进进行行检检验验所所要要求求的的高高准准确确度度和和精精度度。任任何何仪仪器器若若不不慎慎被被摔摔或或受受剧剧烈烈震震动动，应应进进行行重重新新校校准准或或与与已已知知精精度度的的计计量量基基准准对对比比, ,重重新新确确定定其其精精度度，否否则则不不能能用用于于检检验。验。 2.2.检验时，慢慢放松测量杆，使测头与被测螺纹表面相检验时，慢慢放松测量杆，使测头与被测螺纹表面相接触。不允许提起测量杆然后突然松手，靠弹簧力把测头接

25、触。不允许提起测量杆然后突然松手，靠弹簧力把测头急骤弹回，使得产生瞬时冲击力，给检验带来误差，对螺急骤弹回，使得产生瞬时冲击力，给检验带来误差，对螺纹单项参数测量仪也会造成损伤。纹单项参数测量仪也会造成损伤。 3.3.检验前，所有螺纹都应彻底清洗。检验前，所有螺纹都应彻底清洗。螺纹的综合检验螺纹的综合检验1 1、校对量规、工作量规和产品螺纹三者之间的关系、校对量规、工作量规和产品螺纹三者之间的关系 以合格的校对塞规为基准，以合格的校对环规以合格的校对塞规为基准，以合格的校对环规为传递基准。校对量规的配对紧密距值为传递基准。校对量规的配对紧密距值S S是校对塞是校对塞规上消失点平面到校对环规端面

26、的距离。校对量规规上消失点平面到校对环规端面的距离。校对量规的配对紧密距值的配对紧密距值P P是尺寸是尺寸L L4 4与校对塞规消失点平面与校对塞规消失点平面至校对环规小端的距离之差。校对环规用以确定工至校对环规小端的距离之差。校对环规用以确定工作塞规的（互换）紧密距值作塞规的（互换）紧密距值S S1 1，校对塞规用以确定，校对塞规用以确定工作环规的（互换）紧密距值工作环规的（互换）紧密距值P P1 1。注注: :当用短螺纹环规检查长螺纹套管时，管子端面将伸出当用短螺纹环规检查长螺纹套管时，管子端面将伸出环规小端，其值等于（环规小端，其值等于（L L1 1长长-L-L1 1短短)-P)-P1

27、1。管线管螺纹和套管油管圆螺纹手紧装配测量方法管线管螺纹和套管油管圆螺纹手紧装配测量方法公差P和 P1A和A+（S1-S)8牙/in圆螺纹套管和油管1p（3.175mm)1p（3.175mm)10牙/in圆螺纹油管 11/2 p（3.81mm) 11/2 p（3.81mm)2 2、公差、公差 环规对管子端部的紧密距环规对管子端部的紧密距P P和和P P1 1的公差，以及塞规对接箍端的公差，以及塞规对接箍端面或内螺纹端面的紧密距面或内螺纹端面的紧密距A A和和A+A+（S1-S)S1-S)的公差，应如下表所的公差，应如下表所示：示：提提 纲纲n油管基础知识介绍n管体性能要求n螺纹要求与检验n适用

28、性评价n使用与维护n失效案例分析适用性评价背景适用性评价背景油套管油套管管体管体APIAPI钢级钢级材料材料非非APIAPI钢级钢级材料材料断裂断裂破裂破裂挤毁、弯曲挤毁、弯曲缩颈、大变形缩颈、大变形尺寸偏差尺寸偏差强度偏差强度偏差耐腐蚀性能差耐腐蚀性能差韧性不足韧性不足泄漏、腐蚀泄漏、腐蚀孔洞孔洞载荷偏差载荷偏差设计意外设计意外油套管连接螺纹API螺纹非API螺纹圆螺纹偏梯形弹性密封金属密封直连型整体连接特殊连接螺纹适用性评价背景适用性评价背景适用性评价背景适用性评价背景n油管柱和套管柱通常要承受n几十或上百兆帕的内压或外压不均匀外压n拉伸/压缩载荷n弯曲、扭矩n高温/低温n腐蚀介质腐蚀、应

29、力腐蚀、疲劳腐蚀等n疲劳载荷温度循环、载荷循环n管柱的寿命直接决定油井的寿命，油井的寿命又决定油田寿命。油井管的安全可靠性、使用寿命和经济性对石油工业关系重大。适用性评价背景适用性评价背景n油井管的失效模式可用八个字概括：n n脱、脱、脱、脱、 漏、粘、挤、破、裂、磨、蚀漏、粘、挤、破、裂、磨、蚀漏、粘、挤、破、裂、磨、蚀漏、粘、挤、破、裂、磨、蚀n 脱管体螺纹从接箍内滑脱n 漏螺纹连接处失去密封n 粘螺纹粘结n 挤管体挤毁n 破管体受内压爆破n 裂拉断、错断、纵裂、射孔开裂以及疲劳、应力腐蚀开裂等n 磨如套管与钻柱相互磨损n 蚀腐蚀及应力腐蚀脱脱漏漏粘粘挤挤破破断断磨磨蚀蚀材料因素材料因素钢

30、级钢级结构因素结构因素螺纹连接螺纹连接从油井管自身分析适用性评价背景适用性评价背景n实际使用中出现各种失效事故油井管油井管服役条件服役条件机械作用机械作用（动、静）（动、静）环境与环境与介质作用介质作用轴向力轴向力腐蚀腐蚀内压内压外压外压弯曲弯曲扭矩扭矩碰撞冲击碰撞冲击温度温度（交变冲击）（交变冲击）跳钻、跳钻、套管射孔套管射孔上扣、上扣、传递扭矩传递扭矩水平井水平井分支井分支井泥浆、泥浆、岩盐蠕动岩盐蠕动不均匀不均匀泥浆、泥浆、天然气天然气高压注水高压注水压裂酸化压裂酸化自重、摩擦自重、摩擦冲刷、浮力冲刷、浮力H2S、CO2CL-、O高温强度高温强度变形变形应力腐蚀应力腐蚀低温变形低温变形断

31、裂韧性断裂韧性n确定油井管服役工况 分析油井管可能的失效类型，即结构失效和密封失效，包括以下类型l变形：弯曲、压扁、凹陷、失稳等l破裂：管体爆裂、接箍纵裂、管体断裂、错断、应力腐蚀开裂、疲劳或腐蚀疲劳断裂l表面损伤：腐蚀、磨损、磨损、螺纹粘结l螺纹连接失效：泄漏、滑脱、粘扣、跳扣、断裂。适用性评价内容适用性评价内容r适用性评价内容主要围绕相关工况和标准开展载荷：上卸扣、内压/外压、轴向载荷、弯曲、温度腐蚀：H2S,Cl-,CO2等介质，缝隙、应力、疲劳等腐蚀标准：API 5B、API 5C5、API 5CT、API 5D，API 7、ISO 13680产品规范、订货技术条件适用性评价内容适用性

32、评价内容适用性评价内容nAPI 5C5质量评价nAPI 5C5/ISO 13679：规定接头的设计和生产能力验证试验内容，为一般的质量检测n工况模拟试验极限性能试验：加载直至失效试验n工况模拟试验：根据实际工况制定相关试验方案n尽可能接近实际工况：温度、内压/外压、弯曲、轴向载荷n受设备、技术限制，多种工况不能模拟：超高压、高温、高速下的冲蚀，接头在腐蚀环境中工作性能等5C5试验等级分类接头应用级 别A系试验（见7.3.3）四个象限循环载荷B系试验（见7.3.4）两个象限循环载荷C系试验（见7.3.5）热循环烘干和循环 温 度内压试验压力介质级共8个试样常温常温带弯曲5次常温下载荷循环50次压

33、力+拉伸下的热循环a5次高温下载荷循环50次压力+拉伸下的热循环a5次常温下载荷循环180（356）气体试样2、4、5、7试样1、3、6、8试样1、2、3、4级共6个试样常温常温可选择弯曲5次常温下载荷循环5次压力+拉伸下的热循环5次高温下载荷循环5次压力+拉伸下的热循环5次常温下载荷循环135（275）气体试样2、4、5试样1、3、6试样1、2、3、4级共4个试样CAL不需要外压试验常温可选择弯曲5次常温下载荷循环5次压力+拉伸下的热循环5次高温下载荷循环5次压力+拉伸下的热循环5次常温下载荷循环135（275）气体试样1、2、3、4试样1、2、3、4级共3个试样CAL不需要外压试验常温可选

34、择弯曲 CAL不需要热循环试验CAL不需要烘干液体试样1、2、3a 级套管只需要5个热循环。按附录J试验的级油管也是5个热循环。试样准备试样1试样2 试样3 试样4 试样5 试样6 试样7试样8螺纹及密封过盈H-LL-LH-HL-HH-LH-LL-HL-H螺纹锥度 PSBF PSBF NOM-NOMPFBS PSBF PSBF PFBS PFBSAPI 5C5质量评价上、卸扣试验上、卸扣试验抗粘扣上、卸扣试验；抗粘扣循环上、卸扣试验；最终上扣试验；最大扭矩：不小于95%规定最大扭矩；最小扭矩：不超过105%规定最小扭矩；厂家推荐上扣速度和螺纹脂用量、种类；垂直上扣。气（液）密封性试验nA系试验

35、：拉伸/压缩+内压/外压循环试验nB系试验：拉伸/压缩+内压+弯曲循环试验nC系试验：拉伸+内压+热循环试验n以泄漏作为试验不通过的判定准则A系密封性试验1 100%/95% VME管体屈服强度包络线 2 推荐试验载荷路径按逆时针、顺时针、再逆时针方向进行3次循环加载；3 载荷点10和11所受外压比载荷点12高；载荷点10到14是由管体挤毁强度，而不是由管体VME强度计算得到的。4 本项目包括内压和外压的密封性试验。B系密封性试验1 100%VME管体屈服强度包络线 2 95% VME管体屈服强度包络线 3 推荐试验载荷路径试验按逆时针、顺时针、再逆时针方向进行3次循环加载；载荷点10和11所

36、受外压比载荷点12高；载荷点10到14是由管体挤毁强度，而不是由管体VME强度计算得到的。4 本项目仅进行内压密封性试验。C系密封性试验1 常温 2 5次常温内压/拉伸循环试验 3 高温下60分钟保载期 4 冷却 5 最短5分钟保载期 6 加热升温 7 对CAL II和III油管及CAL IV套管进行5次热循环，CAL IV油管进行50次热循环。按附录J对CAL IV带冗余密封油管进行5次热循环 8 一个热循环 9 CAL II和III在135（275）条件下，CAL IV在180（356）条件下进行5次内压/拉伸循环试验 10 初始加热升温 11 最终冷却 工况模拟试验n上/卸扣试验 n现场

37、上卸扣条件苛刻 n井下可能的正反旋转n对台肩扭矩及卸扣扭矩与最大上扣扭矩的比例关系进行分析 n过扭矩试验极限性能试验n拉伸至失效试验n拉伸条件下内压至失效试验n低内压拉伸至失效试验n高内压拉伸至失效试验n外压挤毁试验n压缩条件下外压挤毁失效试验n外压条件下压缩至失效试验n内压条件下压缩至失效试验极限性能试验适用性评价设备提提 纲纲n油管基础知识介绍n管体性能要求n螺纹要求与检验n适用性评价n使用与维护n失效案例分析油管的维护与管理n为保证油管产品的质量满足标准和安全使用要求，可采取如下措施n加强质量鉴定和供货商评审管理n驻厂质量监督n油管年度质量监督抽检 n到货验收检验和存放 n油管现场上卸扣

38、操作 加强质量鉴定和供货商评审评审管理nAPI许可证要求低，认证容易n质量鉴定和供货商评审时，加强制造厂制造设备、人力资源、质量管理体系的执行力度等的审查。n应对制造厂进行试样抽检检测n具体方法可参照压力管道元件制造许可方法驻厂质量监督n对关键的油管、套管，应引入驻厂质量监督制度。n2007-7-16中国石油天然气集团公司下发了中国石油天然气集团公司产品驻厂监造管理规定，油套管（高压气井用、特殊用途的非API管材）列入驻厂监造目录。n近几年油井管的生产厂家急剧扩张，已有的生产厂家极力扩展其产能，以前从事其它行业的企业也跨进油井管的生产，新建油井管生产厂大量涌现。目前我国石油管生产企业众多，质量

39、参差不齐。 驻厂质量监督n大多数企业通过了质量体系认证和API认证，但实际运行过程中，受人员技术和装备水平的限制，质量体系未得到有效贯彻运行，产品的质量波动性很大。原材料控制、水压试验、无损探伤 。n实行驻厂监造保证套管质量是国际通行做法，是用户检验的一种形式，把检验延伸到产品的生产过程中，通过用户或用户委托的第三方对生厂质量体系运行状况的过程监督，以及对最终生产产品质量的检验，在争取时间、节省花费的情况下可以有效保证最终交给用户的钢管产品质量。 驻厂质量监督主要工作内容：审查生产厂制造工艺规范、质量计划、检验和试验计划；审查原材料证书、验收报告；检查生产、检验试验设备；审查特殊工种人员资格；

40、见证试验过程、试验记录；监督生产制造过程、各岗位制造工艺的执行；检查产品实物质量；出席停工待检点、见证点和验证点； 向业主及时报告油井管的生产状况；监造工作完成后，向业主提供驻厂监造报告。年度质量监督抽检n对油管实施质量抽检是控制质量的一种必要手段。 n客户等级评价的内容之一n对国内主要油井管生产企业进行年度质量抽检 n油田库房抽样进行年度质量抽检 n确保5年内所有供货制造厂抽检至少一次n对订货量大的产品进行组批抽检 n对所用套管、油管质量水平做到心中有数n督促企业不断提高产品质量。 到货验收检验和存放 n到货验收检验是一种传统通用的检验方式。n产品到达用户库房后，对产品实物进行到货验收检验，

41、合格者使用，不合格者退掉。这是一种初级的、比较简单的检验。n各油田物资管理部门均采取到货验收检验的办法。抽检比例一般5%10%，按API SPEC 5CT进行无损探伤、螺纹参数、外径、壁厚、通径、外观质量等检查。 n100%检测能够保证质量，但投入的花费高，低比例检测投入的成本低，但质量风险大 到货验收检验和存放n存放对油管质量有影响n装卸过程损伤n环境要求：通风、远离腐蚀性介质n堆放要求：管体、接头无变形n合理调度物流，避免长时间存放n标示清楚长时间后脱落n满足特殊要求：13Cr不能直接与钢铁接触油管入井现场操作 n井下管柱是石油钻采作业中必不可少的部分，是开采油气资源唯一、永久性的通道。n

42、前面是保证单根管子的质量。而管柱是一个串联系统，对现场操作的质量可靠性要求也极高。n下油管作业是试油完井作业过程中一个非常重要的环节，作业质量好坏直接影响完井质量、采油产量及油（气）井的寿命。油管入井现场操作n根据API调查，油管柱实效的大部分出现在螺纹连接处。n 上扣操作对接头性能影响极大n管柱安装好后，压裂、生产工艺对管柱安全也有影响n严格现场操作对确保井下管柱的质量，提高其使用寿命很重要。油管入井现场操作n上扣前接头应有保护器n卸掉保护器后，彻底清洗螺纹n检查螺纹，若有损坏应挑出n上扣前检查接箍工厂端，如果外露螺纹异常，则检查接箍是否装紧。涂上新螺纹脂上紧松动的接箍 。 n内、外螺纹整个

43、表面涂上符合行业标准的螺纹脂油管入井现场操作n上扣：缓慢对扣，控制扭矩/圈数、速度、螺纹脂质量及数量并涂抹均匀、加持方式，最好有曲线记录。n上扣有问题时，应卸扣、清洗、擦干/风干、检查、涂抹螺纹脂后重新上扣n上扣过程中应避免上部管子摆动风吹、不对中n上提及下放：以安全要求为基础才能加快，缓慢加速及减速n其他要求操作规程、工艺要求 油管失效主要因素有：n1 施工中过载操作n2 工厂和现场检验不足n3 运输及井场装卸不当而导致的潜在损坏因素。n4 螺纹保护器松动或脱落损坏螺纹n5 储存管理维护不当 锈蚀、变形n6 大力锤击接箍n7 使用已磨损或型号不配套的作业设备、卡盘、大钳等n8 油管起下操作不

44、当n9 接箍磨损n10 抽油杆对内壁磨损严重n11 螺纹最后啮合处的螺纹表面疲劳失效n12 不合标准的接箍使用n13 突然快速起落管柱n14 腐蚀因素n15 接头泄漏nA) 螺纹脂选用、使用不当nB）螺纹上有污物nC）螺纹未上紧或上紧过度nD）螺纹粘扣nE）现场修扣磨削不当nF）接箍锤击凹陷nG）管柱提拉过猛nH）反复起下次数过多提提 纲纲n油管基础知识介绍n管体性能要求n螺纹要求与检验n适用性评价n使用与维护n失效案例分析一）脱扣现场严重粘扣现场严重粘扣 二）粘扣试样准备：将试样随机配对，并编号1#7#7#试样管体和接箍材料理化性能（化学成分、力学性能、金相组织）1#6#试样几何尺寸及内、外

45、螺纹参数检测4#6#试样静水压及爆破1#6#试样上卸扣试验1#3#试样拉伸至失效综合分析试试验验方方案案流流程程图图几何尺寸几何尺寸螺纹检测螺纹检测 化学成分化学成分 力学性能力学性能合合 格格试样试样上、卸扣次数上、卸扣次数上扣扭矩上扣扭矩(Nm)卸扣扭矩卸扣扭矩(Nm)1#17281813227386811535812/2#17248931327290932735793/3#17258914227377916135812/4#17262833627262837435868/5#17290616927298819335887/6#1725872202730478853/上卸扣试验上卸扣试验1

46、次卸扣次卸扣2次卸扣次卸扣 螺螺纹纹粘粘扣扣指指在在上上卸卸扣扣过过程程中中管管体体和和接接箍箍的的螺螺纹纹啮啮合合表表面面相相对对运运动动时时，材材料料从从一一个个表表面面转转移移到到另另一一个个表表面面所所引引起起的的摩摩擦擦损损伤伤。粘粘扣扣是是一一个个很很多多因因素素影影响响的的复复杂杂过过程程。质量因素质量因素操作因素操作因素螺螺纹纹参参数数材材料料性性能能接接箍箍表表面面处处理理其其他他上上扣扣扭扭矩矩其其他他螺螺纹纹脂脂选选择择上上扣扣速速度度粘扣分析粘扣分析 套管外螺纹变形组织套管外螺纹变形组织 内螺纹粘扣磨损形貌内螺纹粘扣磨损形貌 磷化层磷化层 当螺纹当螺纹接触压力和上扣速度

47、小于临界值接触压力和上扣速度小于临界值时，螺纹副的摩擦所产生的时，螺纹副的摩擦所产生的热量能够及时得到散发热量能够及时得到散发，螺纹，螺纹不易发生粘扣不易发生粘扣；当当接触压力过大接触压力过大，摩擦副相对，摩擦副相对滑动速度超过临界值滑动速度超过临界值时，螺纹副的发时，螺纹副的发热效率大于散热效率，摩擦面的热效率大于散热效率，摩擦面的温度急剧上升温度急剧上升，使摩擦面金属软化和，使摩擦面金属软化和产生流动，金属表面发生弹性变形、塑性变形、挤压剥落、犁沟和嵌产生流动，金属表面发生弹性变形、塑性变形、挤压剥落、犁沟和嵌入金属的损伤过程就发生了入金属的损伤过程就发生了粘扣粘扣。螺纹螺纹上扣扭矩愈大上

48、扣扭矩愈大，齿面接触压力就愈高齿面接触压力就愈高。 金属摩擦副双方的金属摩擦副双方的同质性同质性对磨损有很大影响。理化性能接近或一致的对磨损有很大影响。理化性能接近或一致的材料，摩擦副双方原子之间的强烈扩散，有助于粘着现象的发生，磨损材料，摩擦副双方原子之间的强烈扩散，有助于粘着现象的发生，磨损量比异种材料对磨时的磨损量大很多。量比异种材料对磨时的磨损量大很多。摩擦表面进行摩擦表面进行磷化磷化等化合物薄膜处理后，改变了接箍表面的物理、化等化合物薄膜处理后，改变了接箍表面的物理、化学和力学性质，改变了摩擦因数的大小及磨损特性，防止摩擦副表面发学和力学性质，改变了摩擦因数的大小及磨损特性，防止摩擦

49、副表面发生直接接触，磷化层表面生直接接触，磷化层表面凸凹储存螺纹脂凸凹储存螺纹脂，减小摩擦系数，从而降低了，减小摩擦系数，从而降低了粘着倾向。粘着倾向。磷化膜的质量取决于不同的磷化处理工艺，磷化膜的质量取决于不同的磷化处理工艺，厚度适宜、分布均匀、致厚度适宜、分布均匀、致密并与基体结合牢固密并与基体结合牢固的磷化层有助于提高套管的抗粘扣能力。的磷化层有助于提高套管的抗粘扣能力。 l试样的材质和螺纹参数均符合相关标准要求试样的材质和螺纹参数均符合相关标准要求l上上卸卸扣扣试试验验过过程程中中出出现现了了轻轻重重程程度度不不等等的的粘粘扣扣现现象象，说说明明此此批批套套管的抗粘扣性能不甚理想。管的抗粘扣性能不甚理想。l 通通过过对对接接箍箍的的微微观观分分析析，观观察察到到粘粘扣扣处处已已无无磷磷化化层层，建建议议改改善善磷磷化处理工艺，提高抗粘扣性能。化处理工艺，提高抗粘扣性能。三）粘扣