SY/T 6896.1-2012 石油天然气工业特种管材技术规范 第1部分:套管钻井管柱

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  • 套管钻井用套管产品应建立完整的溯源体系,根据最终产品管号应可确定其生产过程禾

    套管钻并用套管用钢管拉伸性能包括届服强度、抗拉强度和延伸率。在拉伸试验中,记录可 率时,若用条形试样,则该记录或报告应写明试样的公称宽度和标距长度;若用圆棒试样, 经和标距长度;若用全截面试样,应写明试样的状态、长度和标距长度

    立伸试样伸长率标距为50.8mm。对于圆棒拉伸试样(标距内直径为$6.25mm,标距长 1;标距内直径为$8.9mm,标距长度为35.6mm;标距内直径为$12.7mm,标距长 nm),其最小伸长率应按计算面积为130mm判定,

    建筑标准规范范本届服强度为规定塑性延伸强度Rp.2。屈服强度和抗拉强度要求应符合GB/T19830的 买卖双方商定的合同规定

    3.5比(V型缺口冲击吸收解

    夏比冲击试验采用V型缺口试样。套管钻井用套管用钢管的母材纵向、横向的夏比冲击吸收能 (10mm×10mm×55mm标准试样)应符合表1的规定。冲击试样的断口上不允许出现目视可见的灰 斑等缺陷,如果冲击试样上发现有断口分离现象,则夏比冲击吸收能应大于或等于表1规定值的 150%才算合格。夏比冲击试样取向与尺寸的优先选择顺序见表2。

    表1更比冲击吸收能要求

    表2冲击试样取向及尺寸的优先选择顺座

    首管子壁厚不够而米用小尺寸试样时, 其最小冲击吸收能应根据表3的比例系数相应减少。 用套管产品因不能切取冲击试样而不能进行冲击试验时,生产厂应提供在产品化学成分 热处理工艺等方面对冲击吸收能的保证措施。

    表3小尺寸试样冲击吸收能比例系数

    查管钻井用套管材料的晶粒度应为GB/T6394中规定的8级或更细

    套管材料的各部位非金属夹杂物微观检验结果

    表4夹杂物微观检验结果限定值

    3.8.1外径、壁原和质量公差

    表5外径、厚和质量公差

    长度范围应符合GB/T19830或合同规定

    3.8.3不圆麻和壁厚不均度

    不圆度e由公式(1)计算

    壁厚不均度,用百分数表示; 同一截面上实测的最大壁厚值,单位为毫米(mm)

    态管钻并用套管距管端3m内的直度应不超运

    并用套管应进行全长通径检验,并符合表6

    tmax + tein

    注:α—由名义外径D和规定壁厚t计算得到的内

    套管钻并用套營应进行静水压试验,标准静水压试验压力不低于按公式(3)计算的压力值,或 符合买卖双方商定的更高试验压力,数值圆整到最接近的(.5MPa。静水压试验时,保压时间不低于 10S。每根管都应进行整管静水压试验,且在规定的压力试验过程中不渗漏

    p=(2f·YSmin·t)/L

    SY/T 6896. 12012

    座管钻并用套管的环向残余应力应符合表7的规定

    表7套管钻并用套管的环向残余应力

    化学成分以产品分析验收,试验方法及要求按GB/T19830的规定进行

    拉伸试验检测材料的屈服强度R.2、抗拉强度和伸长率,试验方法及要求按GB/T19830的规定 进行。

    4.3夏比(V型缺口)冲击试验

    4.3.1试验方法及结果

    夏比冲击试验按GB/T229的规定进行,试验温度见表1。 管体试验结果取3个试验值的平均值,且只允许有一个试验值不小于要求值的0.75倍。

    冲击试样应采用夏比V型缺口试样。试样缺口方向沿壁厚方向,试样位置靠近管体外表面,如 图1所示。 对壁厚大于16mm的套管,应分别在钢管外表面和壁厚中间部位同时取样进行试验,以评价热 处理效果。

    试样方向、尺寸的优先选用顺序按3.5的规定执行。一个试验应包括取自一根产品管同一部位的 3个试样。 如果冲击试样出现机加工缺陷或裂纹,则应报废,并用另一试样代替。

    击试验其他要求按GB/T19830的规定进行。

    图1冲击试验试样取向

    硬度试验按GB/T230.1和GB/T4340.1的规定进行。试验优先采用维氏硬度,然后可参 ASTME140换算成洛氏硬度。在有争议时,试验室洛氏C标尺试验可作为硬度的仲裁试验方法。 硬度试验方法及其他要求按GB/T19830的规定进行,

    晶粒度测定应根据GB/T6394的规定进行。至少每批次每班第一根和最后一根套管钻井用套 产品应取样进行晶粒度测定。测定部位为套管的全壁厚。 如有一次检验不合格,则该班次生产的套管应逐根检验。不符合要求的套管钻井用套管产品应重 新进行热处理,然后重新进行晶粒度测定。

    4.6非金属夹杂物评定

    非金属夹杂物的评定应根据GB/T10561的规定进行。至少每批次每班第一根和最后 一根 进行非金属夹杂物测定,测定部位应包括套管的全壁厚。 如非金属来杂物评定结果不符合规定,可作为该批次套管钻井用套管的拒收依据。

    4.7.1试验方法及试样取法

    压扁试验方法按GB/T246的规定进行。压扁试样应从管端切取试样环或切头,其长度不小于 54mm。试样也可在热处理之前切取,但需经受与所代表管子相同的热处理。若成批试验,应采取措 施,使试样与管子相互对应一致。

    4.7.2压扁试验频数

    同一批产品不超过20根进行一次试验

    4.7.3压扁试验复验

    如果代表一批钢管的任一试样的试验结果不符合规定要求,可以从该管的同一端取样进行补充试 验,直至满足要求。但取样后成品管长度不得小于原长度的80%。若代表一批产品的一根管的任一 试样不符合规定要求,则可以从该产品中另取两根管子切取试样进行复验。若这些复验结果都符合规 定要求,则除最初选取试验的那根管子外,该批管子合格。否则该批管子不合格

    根套管应单独称重,以确定是否符合质量公差。管子可以平端、带螺纹或带螺纹接箍等开 螺纹和接箍的管子,可以带接箍称重,也可以不带接箍称重,但需要对接箍的质量加以通 螺纹和接箍的管子,除车载质量应对螺纹保护套的质量进行适当的修正外,其余均应不书 称重。

    月使用外径控规检测外控,他可用长售游标卡尺检外径, 宜使用不圆度量规或类似量具测量不圆度,应沿整个圆周进行测量,不允许间隔测量(如间隔 5)。不圆度也可按公式(1)计算得到

    壁厚测量应采用机械式测厚千分尺或经过专门标定的、具有一定精确度的无损检测仪器测定。有 争议时,壁厚应采用机械式测厚千分尺测量。机械式测厚千分尺应装有直径$6.35mm的球形触头 对于168.28mm和更大外径的管子,与内表面接触的球形触头的最大半径应为$38.10mm;对于列 径小于$168.28mm的管子,与内表面接触的球形触头的最小半径为$3.18mm,且球形触头的最大 半径不大于管子内径的1/4。与管子外表面接触的触头应该是平的或是半径不小于38.10mm的 球形。 壁厚不均度由公式(2)计算得到。

    当管子带有螺纹和接箍时,管子长度应测量到接箍的外侧端面;如果不带接箍测量时,应予适当 修正,使其包括接箍的长度

    每根套管应进行全长通径检查,所有通径试验应采用符合3.8.5要求的圆柱形通径棒进行。通行 规前端倒角应光滑。无论是采用人工还是机械通径方法,通径规都应能自由通过管子。有争议时,应 采用人工通径方法。通径试验时,管子内部应没有任何异物,水平放置应适当支承,以防止管子下重 弯曲。

    所有管子应采用直尺或拉紧的绳子(线)进行直度检验

    套管钻井用套管接头螺纹检验方法及验收规则应符合GB/T9253.2的规定,或按合同规定。

    4.8.8表面质量检验

    管子内、外表面上的任何缺欠,当其深度超过规定壁厚的5%或者从缺欠根部测量的管子剩余壁 厚小于规定壁厚的95%时,该管子应判为不合格。 注:缺欠是指发纹、折叠、裂纹、划痕、擦伤、凹坑或凹槽等。 管子内、外表面上的任何缺欠,可采用磨削消除或切除带缺欠部分,但磨削或切除后的管子应按 4.8的规定进行检查;并应符合要求。 管子内、外表面上的任何缺欠不允许采用焊接方法修补

    每批套管钻井用套管应抽取一根管子进行环向平均残余应力测量。测量可采用环样法、钻孔 法等。 使用环样法检测残余应力时,为了获得精确度较高的残余应力,试样环的长度不小于两倍外径 较短的试样长度残余应力检测结果偏低。 试验按ASTME1928的规定进行。残余应力按公式(4)让管

    1.10全尺寸外压挤毁试验

    全尺寸外压挤毁试样最小长度应当满足: a)对外径为$139.70mm及更小的管材试样长度为15倍的名义外径。 b) 对外径大于$139.70mm、不大于244.48mm的管材试样长度为10倍的名义外径, 对外径大于$244.48mm、不大于339.72mm的管材试样长度为8倍的名义外径

    试验设备应保证整个试样长度范围内都有外压作用,除端部外,试样不应有机械或液压的径向约 束,试样内表面不得承受压力。对纯外压试验,宜保证试样不受到轴向约束。对有轴向载荷的复合外 压挤毁试验,整个试验过程中应保证轴向载荷与目标值的偏差不超过土1%。试验用简体应设置压力 采集装置,在试验过程中该装置是开放的,生产厂应保证该设施数据精度在满量程的0.5%。数据采 集装置应有阻尼系统,使套管承受的压力缓慢(稳定)增加,采集设施应每6个月标定一次,如果有 理由怀疑其精度时,应加大标定频次

    4.10.3管体几何尺寸

    在外压挤毁试验前应精确测量管体的几何尺寸。如图2所示,从一端开始,每300mm为一个测 量截面,测量截面上的外径、壁厚、不圆度,并计算壁厚不均度。平均外径和不圆度宜使用圆周尺测 量,也可由图2所示的实测外径计算平均外径。外径和不圆度的测量方法见4.8.2。平均壁厚和壁厚 不均度:每个截面上等角度测量8个点厚度(间隔45°),计算平均壁厚。壁厚测量和记录应至少精确 到0.1mm。壁厚和壁厚不均度的测量方法见4.8.3.

    每个外压挤毁试样应进行一次拉伸试验。拉伸试样应从靠近外压挤毁试样端部的管体上截 所示。

    试样环应从靠近外压挤毁试样端部的管体上截取,如图2所示。测量方法见4.9

    注1:外压挤毁试样最小长! 长度应满足要求 注2:测量这些等距离裁面的平均外径 平均壁厚及不度

    图2外压挤毁试验前自

    加压速率每分钟不应超过34MPa,以保证外日 在规定精度内。外压试验可以是有轴向应力或无轴向应力的,如果有,则应首先施加轴向 在施加外压过程中保持轴向应力为常数

    如果选取的拉伸试样、残余应力试样、几何尺寸试样检测结果有一项检测内容不合格 择一个套管钻井用套管进行检测。如复验合格,则本批次套管钻井用套管合格,否则本批 格。如全尺寸外压挤毁试验结果不符合要求,则本批次产品不合格

    4. 12.1设备校验

    在下列情况下应用标样对设备进行校验,校验应在与管子正常生产时相同的条件下进

    SY/T 6896. 12012

    表8全尺寸外压挤股试验数据报告

    a)每个正常检验班并始。 b)每个检验班中间。 c)检验人员对设备效能有疑问时。 若在校验中发现标样刻槽或钻孔产生的信号未报警,则前一次校验以后检验过的管子需全部重新 检验,

    4. 12. 2管端检验

    需300mm内应采用磁粉或手工超声波方法进

    套管无损检测方法及其他要求应符合GB/T9%

    4.12.5含缺陷管子的处置

    当任何管子上产生的信号大于或等于从参考标样上接收的信号时,该管子应判为不合格。 若用无损检测方法检查出的缺欠深度不超过规定壁厚的5%,可修磨,但处理完后的剩余壁厚不 得小于规定壁厚的95%,并用上述任一无损检测方法重新检验,以证实缺欠已完全消除

    5.1表层套管钻并套管选择

    5.1.1表层套管钻井钢级选择

    为了尽可能降低成本,用套管钻并 钻井时 应根据SY/T5724规定的钻井工 程施工设计要求选用合适钢级的套管

    5.1.2表层套管钻井螺纹选择

    套管钻并用套管要经过拉、压、弯、扭、振动等复杂载荷的联合作用,套管螺纹需能承受住较大 扭矩,首选使用抗扭矩特性良好的特殊螺纹套管 为进一步降低成本,可以选用“API偏梯形螺纹套管+抗扭矩对顶环”,如图3所示

    5.2油层套管钻井套管选择

    5.2.1油层套管钻井钢级选择

    PI偏梯形螺纹套管+抗扭矩对顶环结构示意

    应根据区域完井套管设计和钻井工程施工设计要求 的套管。建议选用N80及以上钢级的套管

    5.2.2油层套管钻并螺纹选择

    “API偏梯形螺纹套管+抗扭矩对项环” 施工井深1(000)m以深的套管钻井同轴电缆标准,应选用抗扭特性良好的特殊螺纹套管 组)偏梯形螺纹加止扭台肩的套管。 b)特殊形螺纹加止扭台肩的套管

    6实物试验、疲劳试验和适用性评价

    拟用于套管钻井的套管,需进行实物试验和适应性评价,以检验其是否能够承受拉伸、压缩、弯 典、扭转等载荷。 套管钻并用套管只有满足本部分规定的技术要求,并通过实物试验和适用性评价,才能下并应 用,否则应重新选择套管。 套管钻并应采用能满足套管钻并技术要求的专用螺纹脂,见附录A

    6.2实物试验内容及流程

    实物试验包括:新套管的实物评价试验;外表面含有人工磨损缺陷套管的实物评价试验。 磨损缺陷深度应根据设计井深情况和室内磨损试验机磨损试验结果来确定。 套管钻井用套管实物试验评价方案依据SY/T6128,GB/T21267等标准制定。 套管钻井用套管至少要求13组试样,包含未加工磨损缺陷的7组套管试样和加工有磨损缺陷的 6组套管试样。磨损缺陷分别加工在管体和接箍上,并分别进行试验评价。 套管钻井用套管实物试验框图见图4

    根据钻井施工设计拟采用的钻井作业参数,对套管钻井用套管的螺纹接头进行实物疲劳试验 至少取3组螺纹连接试样进行疲劳试验

    在进行实物试验和疲劳试验的基础上,对所选套管柱能否用于套管钻井做出适用性评价,评价 容包括:产品的抗拉强度、抗挤强度、抗内压爆破强度、螺纹密封完整性、螺纹接头疲劳性能以及外 表面含有磨损缺陷套管的抗拉强度、抗挤强度、抗内压爆破强度、螺纹密封完整性等特性。

    套管钻井套管柱设计,要在依据SY/T5724的规定进行设计的基础上,考虑到套管钻井过程中 套管柱要经过拉、压、弯、扭、振动等复杂载荷的联合作用(见附录B),以及外表面磨损等情况 附加一定的安全系数园林工艺、表格,并据此设计选择套管的壁厚, 套管钻井套管柱设计时,强度设计在正常安全系数的基础上,应按表9增加强度安全裕量

    根据实物疲劳试验,结合钻井施工设计和钻井作业参数设计,在确保螺纹接头疲劳存活度1001%

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