石油管基本常识.doc
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1、石油管基本常识一、石油管有关基本知识1、石油管相关专用名词解释API:它是英文American Petroleum Institute的缩写,中文意思为美国石油学会。OCTG:它是英文Oil Country Tubular Goods的缩写,中文意思为石油专用管材,包括成品油套管、钻杆、钻铤、接箍、短接等。油管:在油井中用于采油、采气、注水和酸化压裂的管子。套管:从地表面下入已钻井眼作衬壁,以防止井壁坍塌的管子。钻杆:用于钻井眼的管子。管线管:用于输送油、气的管子。接箍:用于连接两根带螺纹管子并具有内螺纹的圆筒体。接箍料:用于制造接箍的管子。API螺纹:API 5B标准规定的管螺纹,包括油管圆
2、螺纹、套管短圆螺纹、套管长圆螺纹、套管偏梯形螺纹、管线管螺纹等。特殊扣:具有特殊密封性能、连接性能以及其它性能的非API螺纹扣型。失效:在特定的服役条件下发生变形、断裂、表面损伤而失去原有功能的现象。油套管失效的主要形式有:挤毁、滑脱、破裂、泄漏、腐蚀、粘结、磨损等。2、石油相关标准API 5CT:套管和油管规范API 5D:钻杆规范API 5L:管线钢管规范API 5B:套管、油管和管线管螺纹的加工、测量和检验规范3、英制与米制换算值1英寸(in)=25.4毫米(mm)1英尺(ft)=0.3048米(m)1平方英寸(sp.in)=645.16平方毫米(mm2)1磅(lb)=0.45359千克
3、(kg)1磅每英尺(lb/ft)=1.4882千克每米(kg/m)1磅每平方英寸(psi)=6.895千帕斯卡(kPa) =0.006895兆帕(Mpa)1英尺磅(ft-lb)=1.3558焦耳(J)4、油套管管柱结构 油套管管柱典型结构示意见图1。二、油管1、油管的分类油管分为平式油管(NU)、加厚油管(EU)和整体接头油管。平式油管是指管端不经过加厚而直接车螺纹并带上接箍。加厚油管是指两管端经过外加厚以后,再车螺纹并带上接箍。整体接头油管是指一端经过内加厚车外螺纹,另一端经过外加厚车内螺纹,直接连接不带接箍。2、油管的作用、抽取油汽:油气井打完并固井之后,在油层套管中放置油管,以抽取油气至
4、地面。、注水:当井下压力不够,通过油管往井里注水。、注蒸汽:在稠油热采过程中,要用隔热油管向井下输入蒸汽。、酸化和压裂:在打井后期或为了提高油气井的产量,需要对油气层输入酸化和压裂的介质或固化物,介质和固化物都是通过油管输送的。3、油管的规格油管常用规格见表1。表1 油管常用规格尺 寸代号重量代号外径Dmm壁厚Smm内径dmm计算重量平式(带螺纹和接箍)外加厚(带螺纹和接箍)平端kg/m因端部加工而增减的重量kg平式(带螺纹和接箍)外加厚标准接箍特殊间隙接箍1.9002.752.9048.263.6840.94.050.270.91-2-3/84.604.7060.324.8350.666.6
5、10.731.811.342-7/86.406.5073.025.5162.009.171.452.541.712-7/88.608.7073.027.8257.3812.571.182.271.433-1/29.209.3088.906.4576.0013.122.274.172.453-1/212.7012.9588.909.5269.8618.641.813.722.00410.7011.00101.606.6588.3015.57-4.81-4-1/212.6012.75114.306.88100.5418.232.72-4、加厚油管的加厚端形状及尺寸常用规格加厚油管的加厚端形状见图2
6、、加厚端尺寸见表2。加厚油管全部为外加厚。 图2 加厚端形状表2 常用加厚油管加厚端尺寸Leu尺寸代号重 量代 号外径Dmm壁厚Smm加厚端尺寸加厚端外径+1.590D4 mm管端至加厚厚度开始减小处长度0-25.4Leu mm管端至加厚厚度减小终止处长度La mm管端至加厚消失处最大长度Lbmm1.9002.9048.263.6853.1968.26-2-3/84.7060.324.8365.89101.60152.40254.002-7/86.5073.025.5178.59107.95158.75260.362-7/88.7073.027.8278.59107.95158.75260.3
7、63-1/29.3088.906.4595.25114.30165.10266.703-1/212.9588.909.5295.25114.30165.10266.70411.00101.606.65107.95114.30165.10266.704-1/212.75114.306.88120.65120.65171.45273.055、油管长度油管的长度范围见表3,国内通常按二级长度R2某一范围定尺交货,如9.4-9.6m是常见的油管交货长度,长短差太大不利于油管下井操作。表3 油管长度范围一级长度R1二级长度R2三级长度R3总长度范围6.10-7.328.53-9.7511.58-12.8
8、0100车载量长度范围的最大变化量0.610.610.616、油管的钢级油管钢级有:H40、J55、N80、L80、C90、T95、P110。N80分为N80-1和N80Q,二者的相同点是拉伸性能一致,二者的不同点是交货状态和冲击性能区别,N80-1按正火状态交货或当终轧温度大于临界温度Ar3且张力减径后经过空冷时,又可用热轧找替正火,冲击功和无损检验均不作要求;N80Q必须经过调质(淬火加回火)热处理,冲击功应符合API 5CT规定,且应进行无损检验。L80分为L80-1、L80-9Cr和L80-13Cr。它们的力学性能和交货状态均相同。不同之处表现在用途、生产难度和价格上,L80-1为普通
9、型,L80- 9Cr和L80-13Cr均为高抗腐蚀性油管,生产难度大,价格昂贵,通常用于重腐蚀油井。C90和T95均分为1型和2型,即C90-1、C90-2和T95-1、T95-2。7、油管及其接箍料的牌号、化学成分和交货状态API 5CT标准对油管化学成分要求见表4,这是一个范围很宽的指导性要求,其中J55、N80、P110等钢级油管只规定了硫、磷含量要求,其它主要元素均由生产厂家根据性能和使用要求而自行规定。因此,各制造厂均有自已的油管牌号,表5列出了各钢级的油管及其接箍的交货状态。淬火加回火称为调质。表4 油套管化学成分 钢级类型碳锰钼铬镍Max铜Max磷Max硫Max硅maxminMa
10、xMinMaxMinMaxminmaxJ55-0.0300.030-N801-0.0300.030-N80Q-0.0300.030-L801-0.43-1.90-0.250.350.0300.0300.45L809Cr-0.150.300.600.901.108.0010.00.500.250.0200.0101.00L8013Cr0.150.220.251.00-12.014.00.500.250.0200.0101.00C901-0.35-1.000.250.75-1.200.99-0.0200.010-C902-0.50-1.90-NL-NL0.99-0.0300.010-T951-0.
11、35-1.200.250.850.401.500.99-0.0200.010-T952-0.50-1.90-0.99-0.0300.010-P110-0.0300.030-表5 油管及其接箍的钢级及交货状态钢级交货状态J55油管平式油管:热轧代替正火加厚油管:加厚以后全长正火N80-1油管平式油管:热轧代替正火加厚油管:加厚以后全长正火N80-Q油管全长调质L80-1油管全长调质P110油管全长调质J55接箍热轧在线常化N80接箍全长调质L80-1接箍全长调质P110接箍全长调质8、油管及其接箍的力学性能油管及其接箍的力学性能见表6规定。表6 油管及其接箍力学性能钢级屈服强度MPa抗拉强度MP
12、a洛氏硬度HRC布氏硬度HBJ55379-552517-N80-1552-758689-N80-Q552-758689-L80-1552-65565523241L80-9Cr552-65565523241L80-13Cr552-65565523241C90621-72468925.4255T95655-75872425.4255P110758-965862-9、油管的连接型式平式油管、加厚油管和整体接头油管的连接形式分别见图3、图4、图5。 10、油套管及其接箍色标油套管及其接箍应逐支喷凃色标,以区别不同钢级。油套管色标是在距任一端600mm处喷凃色环,接箍是在整个外表面喷凃顔色,然后再喷凃色
13、环。油套管及其接箍的色标见表7。表7 油套管及其接箍色标钢级油套管色环接箍顔色整个接箍色带H40由制造厂选择不标色或黑色带无与管子同J55油管一条明亮绿色明亮的绿色无J55套管一条明亮绿色明亮的绿色一条白色K55两条明亮绿色明亮的绿色无M65一条明亮绿色、一条蓝色M65钢级管子使用L80钢级1类接箍N80-1一条红色红色无N80-Q一条红色、一条明亮绿色红色绿色L80-1一条红色、一条棕色红色一条棕色L80-9Cr一条红色、一条棕色、两条黄色红色两条黄色L80-13Cr一条红色、一条棕色、一条黄色红色一条黄色C90-1一条紫色紫色无C90-2一条紫色、一条黄色紫色一条黄色T95-1一条银色银色
14、无T95-2一条银色、一条黄色银色一条黄色C95一条棕色棕色无P110一条白色白色无Q125-1一条橙色橙色无Q125-2一条橙色、一条黄色橙色一条黄色Q125-3一条橙色、一条绿色橙色一条绿色Q125-4一条橙色、一条棕色橙色一条棕色三、 套管1、套管的分类及作用套管是支撑油、气井井壁的钢管。每一口井根据不同的钻井深度和地质情况,要使用几层套管。套管下井后要采用水泥固井,它与油管、钻杆不同,不可以重复使用,属于一次性消耗材料。所以,套管的消耗量占全部油井管的70以上。套管按使用情况可分为:导管、表层套管、技术套管和油层套管,它们在油井中的结构见图1。 导套:主要用于海洋、沙漠中钻井,用以隔开
15、海水和砂子,保证钻井顺利进行,这层套管的主要规格为:762mm(30in ) 25.4mm、762mm(30in) 19.06mm。 表层套管:主要用于第一次开钻,钻开地表松软地层到基岩,为了封隔这部分地层不致坍塌,需用表层套管进行封固。表层套管的主要规格:508mm(20in)、406.4mm(16in)、339.73mm(13-3/8in)、273.05mm(10-3/4in)、244.48mm(9-5/9in)等。下管深度取决于松软地层的深度,一般为801500m。其承受的外压和内压都不大,一般多采用K55钢级或N80钢级。 技术套管 技术套管用在复杂地层的钻进过程中,当遇到坍塌层、油层
16、、气层、水层、漏失层、盐膏层等复杂部位时,都需要下技术套管封固,否则钻井就无法进行。有的井地层深而复杂,而且下井深度达数千米,这种深井需要下好几层技术套管,其力学性能和密封性能要求都很高,采用的钢级也较高,除K55以外,更多是采用N80和P110钢级,有些深井还采用Q125甚至更高的非API钢级如V150。技术套管的主要规格有:339.73mm(13-3/8in)、273.05mm(10-3/4in)、244.48mm(9-5/8in)、219.08mm(8-5/8in) 193.68mm(7- 5/8in) 、177.8mm(7in)等。 油层套管 当钻井钻到目的层(含油、气的层位),需用油
17、层套管将油气层及上部裸露地层全部封住,油层套管内部是油层。油层套管在各类套管中下井深度最深,其力学性能和密封性能要求也是最高,采用钢级有K55、N80、P110、Q125、V150等。油层套管的主要规格有:177.8mm(7in)、168.28mm(6-5/8in)、139.7mm(5-1/2in)、127mm(5in)、114.3mm(4-1/2in)等。2、套管规格套管常用规格见表8。表8 套管常用规格尺寸代号重量代号外径Dmm壁厚Smm内径dmm计算重量平端kg/m因端部加工螺纹而增减的重量,kg短圆螺纹长圆螺纹标准偏梯形螺纹4-1/29.50114.35.21103.8814.021.
18、914-1/211.60114.36.35101.6016.911.541.722.09513.00127.06.43114.1419.122.182.632.99515.00127.07.52111.9622.161.912.362.635-1/214.00139.76.20127.3020.412.455-1/215.50139.76.98125.7422.852.182.632.905-1/217.00139.77.72124.2625.132.02.452.635-1/220.00139.79.17121.3629.522.02.095-1/223.00139.710.54118.62
19、33.571.451.54723.00177.88.05161.7033.703.634.724.99726.00177.89.19159.4238.213.274.264.35729.00177.810.36157.0842.783.633.72732.00177.811.51154.7847.202.993.087-5/826.40193.688.33177.0238.086.898.629.349-5/840.00244.4810.03224.457.999.7113.6113.159-5/843.50244.4811.05222.463.6112.7912.349-5/847.0024
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