BG110T抗挤套管的试验研究(下)——残余应力、平均壁厚、屈服强度对临界抗挤强度的影响

结合BG110T和BG110TT套管的研制开发,系统研究了轧管热处理工艺对套管残余应力、壁厚公差、屈服强度以及临界抗挤压力的影响。研究结果表明,孔型设计采用壁厚正公差,采用多机架均整及严格控制回火温度与矫直温度,可使套管屈服强度提高,残余应力降低,从而有效地提高了套管的抗挤毁性能。当残余应力控制在100MPa以内,壁厚公差控制在+8%左右时,套管的临界抗挤压力可达到API标准值的1.6倍。

BT-110T高抗挤毁石油套管的研制

在充分了解油田实际使用工况的基础上,通过科研攻关成功开发了一种高抗挤毁石油套管BT—110T,并在国家石油管材质量监督检验中心进行了实物质量评价,结果表明工艺措施合理可行,各项指标均满足设计值和API系列标准要求,达到国内先进水平。

BT110T高抗挤毁石油套管热处理工艺研究

在开发BT110T高抗挤毁石油套管过程中,在实验室研究了不同热处理工艺对性能的影响规律,据此提出的推荐热处理工艺制度,在工业试制中应用,各项性能指标均达到设计要求。

BT110TS抗挤毁抗硫化氢腐蚀专用套管开发

文章设计的BT110TS高抗挤毁及抗硫化氢腐蚀专用套管钢种为26CrMoVNbRE,采用转炉冶炼、LF精炼、VD真空处理、圆坯连铸、环形炉加热、菌式穿孔机穿孔、PQF连轧、张减径、调质处理工艺进行小批量试制,对套管外径壁厚、力学性能、显微组织、残余应力、抗挤毁性能及SSC抗硫化氢腐蚀性能进行检测,各项指标均满足技术要求,抗挤毁强度标准推荐值38%以上,采用NACE 0177标准A法,加载应力606 MPa,720 h后试样未断裂,试样表面光滑无裂纹。

BT110TS抗挤毁抗H2S腐蚀套管钢种及工艺设计

根据BT110TS抗挤毁抗H_(2)S腐蚀专用套管技术要求,结合化学元素在钢中的作用,设计的钢种为26CrMoVNbRE;根据包钢生产低合金CrMo油套管的装备及工艺,设计了BT110TS抗挤毁抗H_(2)S腐蚀专用套管的生产工艺。试制结果表明,产品力学性能实现了高强度高韧性的技术要求,抗挤毁值高于技术要求52%以上,并且通过NACE 0177标准A法80%YS_(min) H_(2)S应力腐蚀门槛要求。

BSG110T SEW高抗挤套管生产工艺研究

为了解决BSG110T SEW高抗挤套管在生产时出现母材开裂、成型焊接控制不稳定、加热时弯曲、变形以及轧辊异常损坏等问题,分析确定了原料卷板优化目标,按照制定的目标进行了原料性能检验、焊管生产试制及热处理工艺验证。结果表明,采用P110钢级SEW套管原料卷板进行焊管生产可以解决母材开裂、成型焊接控制不稳定等问题。经热处理工艺验证,P110钢级SEW套管原料卷板经过“HFW制管+整体热处理工艺”可生产出合格的BSG110T SEW高抗挤套管。

P110抗挤毁套管材料成分的设计

从材料的设计原则入手,通过对合金元素作用的分析,拟定两种材料的设计思路,通过实验室试验和工业性试验,最终确定了生产P110抗挤毁套管的材料的化学成分。经过批量生产验证,确定的材料生产的抗挤毁套管,质量优良,完全满足标准和用户要求。

抗挤毁性能分析及高抗挤毁P110套管的设计

对包钢P110钢级石油套管抗挤毁性能及其主要影响因素(套管抗挤毁性能、材料力学性能、残余应力、尺寸精度等)进行了试验研究与分析。并针对正在开发的包钢P110钢级高抗挤毁石油套管BT-110T的各项主要技术指标进行了设计,明确了BT-110T的开发方向。

110钢级抗挤抗硫套管性能试验研究

对110钢级(屈服强度达到758MPa)抗挤抗硫套管、常规套管和高抗硫套管进行了材料性能试验和挤毁试验,并进行了性能对比分析。结果表明:通过降低S元素的含量、调整合金元素的配比以及增加几何尺寸精度,可以生产出具有高抗挤毁性能的抗硫套管。在高抗硫套管的加工过程中,提高几何尺寸精度并降低残余应力可以改善高抗硫套管的抗挤毁性能,进而保证高抗硫套管在使用中的安全性。

特殊通径抗硫化物应力腐蚀及抗挤毁套管的研发

分析了影响套管抗硫化物应力腐蚀(SSC)性能和抗挤毁性能的主要因素,指出抗SSC性能主要受材料组织结构、化学成分、硬度和强度、夹杂物等因素影响;抗挤毁性能主要受管体几何尺寸和力学性能的影响。介绍了一种特殊通径抗SSC及抗挤毁套管的研制过程及主要工序控制。经检验:生产的套管夹杂物少,力学性能稳定,尺寸精度高,满足特殊通径、抗SSC及抗挤毁套管的综合性能需求。

超高强度抗挤套管的开发

中原油田东濮凹陷地区发育相当成熟的岩层要求套管单轴抗挤强度不低于103MPa,以抵御恶劣的地质条件。为了能和上下管柱设计使用的API标准规格的Φ177.8mm×10.36mm以及Φ177.8mm×11.51mm套管方便地连接,设计了非API标准规格的Φ180mm×11.51mm套管。采用纯净钢技术制造了这种规格的BG160TT超高强度抗挤套管。试制结果表明:该套管屈服强度不低于1210MPa,冲击功不小于110J,抗挤强度不低于110MPa。该超高强度抗挤套管已在中原油田东濮凹陷地区成功下井使用。

含稀土高抗挤毁石油套管的研制

在充分了解油田实际使用工况的基础上,通过科研攻关,成功开发了一种含稀土高抗挤毁石油套管BT110T,并在国家石油管材质量监督检验中心进行了拉伸性能、冲击韧性、残余应力、金相分析、上卸扣试验、拉伸至失效试验、静水压试验、外压至失效试验等实物质量评价,结果表明,工艺措施合理可行,各项指标均达到设计值和API系列标准要求,两个试样的抗挤毁强度分别超过API BUL 5C2规定值的40%和46%,并在中石化西南油气分公司成功完成下井试验。

BSG-P110TT石油套管的研制

为提高石油套管的抗挤毁性能,以TG26T钢为材料,设计了P110钢级石油套管钢种的化学成分,通过对TG26T钢的相变点温度、淬透性、回火温度及时间的研究,制定了P110钢级Φ139.7 mm×10.54 mm高抗挤石油套管的热处理工艺,并进行了现场应用。试验结果表明,在淬火温度为900℃、保温40 min,回火温度600℃、保温60 min,空冷的条件下,开发的P110钢级BSG-P110TT石油套管各项力学性能、抗外压挤毁性能均满足API SPEC 5CT标准的要求,通过油田现场应用,符合施工及作业要求。

SEW-110T高抗挤石油套管试验研究

在充分了解油田实际工况的基础上,开发了SEW-110T高抗挤套管,通过力学性能测试、拉伸至失效、静水压至失效及外压至失效等手段测试了SEW-110T套管的性能。结果表明,SEW-110T套管的母材及焊缝区组织在具有高强度的同时,具有较高的韧性和塑性,因此表现出良好的抗拉伸、抗内压、抗挤毁性能。