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石油天然氣工業套管和油管的維護及使用

標 準 號: GB/T17745-1999
替代情況:
發布單位: 國家質量技術監督局
起草單位: 中國石油天然氣集團公司石油管材研究所
發布日期:
實施日期:
>
更新日期: 2008年10月05日

目次
  前言
  ISO前言
  ISO引言
  1 范圍
  2 引用標準
  3 定義
  4 套管的起下作業
  5 油管的起下作業
  6 運輸、裝卸和儲存
  7 使用過的套管和油管的檢驗與分類
  8 修復
  9 套管附件的現場焊接
  附錄A(提示的附錄) 引用標準信息
  前言
  本標準是根據ISO 10405∶1993《石油天然氣工業 套管和油管的維護及使用》制定的,在技術內容上與該國際標準等同。
  該國際標準是依據API RP 5C1《套管和油管的維護及使用推薦作法》、按特殊的“快軌程序”制定的。根據GB/T 1.1—1993規定,保留了該國際標準的前言、引言,刪去了該國際標準保留的“API前言”、“API政策性說明”以及“API出版物一覽表”等與技術條款無關的內容,同時增加了本標準的前言。
  該國際標準的引用標準,已經全部轉化為我國標準。
  為使用方便,本標準在數據表中同時給出了英制單位數據。
  本標準的附錄A是提示的附錄。
  本標準由原中國石油天然氣總公司提出。
  本標準由石油管材專業標準化委員會歸口并負責解釋。
  本標準起草單位:中國石油天然氣集團公司石油管材研究所。
  本標準主要起草人:賈立仁、王世宏
  ISO前言
  ISO(國際標準化組織)是由各國標準化團體(ISO成員團體)組成的世界性聯合會。制定國際標準的工作通常由ISO的技術委員會完成。各成員團體若對某技術委員會已確立的標準項目感興趣,均有權參加該委員會的工作。與ISO保持聯系的各國際組織(官方的或非官方的)也可參加有關工作。在電工技術標準化方面,ISO與國際電工委員會(IEC)保持密切合作關系。
  由技術委員會正式通過的國際標準草案須提交各成員團體表決。國際標準需取得至少75%參加表決的成員團體的同意才能正式發布。
  國際標準ISO 10405是由美國石油學會(API)依據API RP 5C1準備、ISO/TC 67技術委員會(石油天然氣工業 材料、設備和海上結構技術委員會)按特殊的“快軌程序”采納,并經ISO成員團體贊成通過。
  ISO引言
  國際標準ISO 10405∶1993在內容上與1988年API RP 5C1第16版相同。然而在對API文本認可的同時,也發現API文本的形式和內容在某些方面并不完全遵守現行的ISO規則。因此,ISO/TC 67相關的技術組織將在適當的時間,按ISO規則重審ISO 10405∶1993并重新發布。
  本標準無意排除使用本標準時正確工程判斷的需要,即在何時或何種情況下使用本標準。另外,本標準的使用者應認識到為滿足特定服役條件的需要,可能需要附加的或不同的要求。
  本標準中的引用標準有被其他能達到或超過引用標準要求的國際標準或國家標準代替的可能性。

 

  1 范圍
  本標準規定了石油天然氣工業用套管和油管的維護及使用指南。
  2 引用標準
  下列標準所包含的條文,通過在本標準中引用而構成為本標準的條文。本標準出版時,所示版本均為有效。所有標準都會被修訂,使用本標準的各方應探討使用下列標準最新版本的可能性。
  GB/T 5117—1995 碳鋼焊條
  GB/T 9253.2—1999 石油天然氣工業 套管、油管和管線管螺紋的加工、測量和檢驗
  SY/T 5199—1997 套管、油管和管線管螺紋脂
  SY/T 6194—1996 套管和油管
  SY/T 6328—1997 石油天然氣工業 套管、油管、鉆桿和管線管性能計算
  SY/T 6417—1998 套管、油管和鉆桿使用性能。
  API RP 7G 鉆柱設計和操作限度
  3 定義
  本標準采用下列定義。
  3.1 應 shall
  用于表示規定是強制性的。
  3.2 宜 should
  用于表示規定不是強制性的,而是推薦作為最佳作法。
  3.3 可 may
  用于表示規定是可選用的。
  4 套管的起下作業
  4.1 套管下井前的準備和檢驗
  4.1.1 新交貨的套管應按SY/T 6194所規定的方法檢驗并無缺陷。有些用戶發現,這些檢驗方法并不能檢出套管的所有缺陷,以致不能滿足少數條件荷刻的井的要求。因此,用戶采用各種無損檢驗方法,以保證高質量套管下入井內。鑒于這種情況,特建議用戶:
  a) 熟悉標準中規定的和各工廠所使用的檢驗方法,同時正確理解標準中“缺陷”的定義。
  b) 全面評價用戶自己對管子所要采用的任一種無損檢驗方法,以保證檢驗工作確能正確地指示出缺陷位置,并能將缺陷與其他非缺陷信號區別開來。采用這些檢驗方法時,出現不真實“缺陷”的原因可能是、也往往是這些非缺陷信號。
  4.1.2 所有的套管,不論是新的、使用過的或修復的,其螺紋部位宜始終戴上螺紋保護器。任何時間,套管都宜放在無石塊、砂子或污泥(正常鉆井液除外)的臺架上、木板面上或金屬面上。如不慎把套管拖入泥土中,最好重新清洗螺紋,并按4.1.7要求處理后方能再用。
  4.1.3 對長套管柱,推薦使用卡瓦式吊卡。卡盤和卡瓦宜保持潔凈,沒有損傷,并配合適當。對重套管柱,最好使用超長卡瓦。卡盤必須保持水平。
  注:卡瓦和大鉗的卡痕是有害的。宜使用最新式的設備,盡可能使這種損傷減少到最低限度。
  4.1.4 如果使用掛接箍吊卡,仔細檢查支承面:
  a) 是否有不均勻磨損,因為這種磨損可導致接箍一側升高,有接箍滑脫的危險。
  b) 當載荷作用于支承面時,負荷是否均勻分布。
  4.1.5 檢查卡盤和吊卡上的卡瓦,并注意使它們一起下放。否則,有可能使管子壓凹或滑脫。
  4.1.6 應注意,特別是下長套管柱時,卡瓦補心或卡瓦座要處于良好狀態。檢查大鉗鉸鏈銷和鉸鏈表面有無損傷。為避免大鉗與套管咬合面上產生不均勻的載荷,尾繩要正確系在尾繩樁上,最好使之與大鉗高度相同。尾繩的長度要適當,以保證施加在套管上的彎曲應力最低,并能使大鉗進行全擺程移動。
  4.1.7 套管下井前,宜采取下列措施準備螺紋:
  a) 下套管前,卸下套管兩端的螺紋保護器,徹底清洗螺紋。對其他套管重復上述作法,直至全部螺紋清潔為止。
  b) 仔細檢查螺紋。若發現螺紋有損壞,即便是輕微損傷,也宜挑出,除非有很好的措施修復螺紋。
  c) 下套管前,應測量每根套管的長度。測量時用精度為毫米的鋼卷尺,從接箍(或內螺紋接頭)最外端面測量到外螺紋接頭端指定位置。該位置是當機緊接頭時,接箍(或內螺紋接頭)終止的地方。在圓螺紋套管接頭上,該位置是管子螺紋消失的平面;在偏梯形螺紋套管上,該位置是三角印記的底線;在直連型套管上,該位置是外螺線端的臺肩面。這樣,測量的各根套管的長度總和代表套管柱的自然長度(無載荷時的長度)。對在井眼中處于拉伸狀態下套管的實際長度,可在有關管子手冊中查到。
  d) 檢查每個接箍是否上緊。如果外露螺紋異常,則檢查接箍是否裝緊。在徹底清洗螺紋以后、管子提升到鉆臺上之前,上緊所有松動的接箍,并在整個螺紋表面涂上新螺紋脂。
  e) 在管子螺紋對接前,內、外螺紋整個表面都涂上螺紋脂。推薦使用SY/T 5199規定的改進型高壓螺紋脂,但遇到條件苛刻的特殊情況時,推薦使用SY/T 5199規定的高壓硅酮螺紋脂。
  f) 在套管端部戴上干凈的螺紋保護器,以免管子在管架上滾動和提升到鉆臺上時螺紋受損傷。可以準備以幾個干凈的螺紋保護器,以便反復使用。
  g) 如果要下入混合管柱,需確認所有的套管是否容易進入管架。
  h) 對作為受拉和提升構件使用的連接管,宜認真檢查螺紋,以保證連接管安全地承受載荷。
  i) 上緊短節和連接管時,保證配對螺紋的尺寸和類型相互一致。
  4.2 套管通徑檢查
  4.2.1 建議每根套管下井前,用符合SY/T 6194的通徑規進行全長通徑檢驗。通徑檢驗不合格的套管不宜使用。
  4.2.2 小心下放或滾動每根套管,不要落下管架。要避免套管碰撞鉆臺或其他設備的任何部位。在鉆臺大門處備有緩沖繩。對于混合的或無標記的管柱,宜用通徑規或“通徑檢查器”穿過每根管子進行檢查,以免下入壁厚過大或內徑小于要求的套管柱。
  4.3 螺紋對接、上緊和下放
  4.3.1 在準備螺紋對接以前,套管端部的螺紋保護器不得卸下。
  4.3.2 如有必要,在螺紋對接之前,對螺紋整個表面涂抹螺紋脂。用于涂抹螺紋脂的刷子或用具不宜有異物。同時,螺紋脂不宜稀釋。
  4.3.3 螺紋對接時,小心下放套管,以免損傷螺紋。要垂直對接螺紋,最好有人站在套管扶正臺上幫助進行。螺紋對接后,如套管柱向一側傾斜,則提起來,清洗并用三角銼刀修理損傷的螺紋,然后仔細清除任何銼屑,并在螺紋表面重新準備上螺紋脂。螺紋對接好后,首先很緩慢地轉動套管,以保證螺紋正常嚙合,不發生錯位。如果使用長貓頭繩套,宜緊靠接箍纏繞。
  注:4.3.4、4.4.1、4.4.2和4.4.3中對套管上緊的推薦作法適合使用動力大鉗。對使用長貓頭繩套和普通大鉗上緊套管的推薦作法見4.4.4。
  4.3.4 使用動力大鉗上緊套管時,需要對每種規格、重量和鋼級的套管規定出推薦的扭矩值。早期的研究和試驗結果表明,扭矩值受許多參數的影響,如錐度、螺距、齒高、齒型、螺紋表面粗糙度、螺紋脂種類、螺紋長度、管子重量和鋼級等等。這些參數,不論單獨作用或復合作用,都將影響扭矩值和上緊位置的關系,因此,必須考慮所采用的扭矩和上緊位置。由于SY/T 6417中關于接頭滑脫強度公式包括了幾種影響扭矩的參數,因此,要用修正過的公式來確定扭矩值。試驗發現,按計算滑脫強度值的1%得出的扭矩值,與使用SY/T 5199改進型螺紋脂在井場進行試驗得出的扭矩值相差不大。因此,這種方法被用來確定表1和表2所列的最佳上緊扭矩值。表中的最小扭矩值取最佳扭矩的75%,最大扭矩值取最佳扭矩值的125%。全部數值圓整到10N·m。由于某些連接在扭矩要求方面還存在更多的變化因素,這些值應認為只是一種推薦值。正因為這一點,有必要將下面4.4中提出的套管現場上緊位置與扭矩聯系起來。表1所列的扭矩值適用于帶鍍鋅或磷化處理的接箍的套管。當用鍍錫接箍連接上緊時,表中所列值的80%可以作為推薦值,但表中所列扭矩值不適用于上緊帶聚四氟乙烯密封環的接箍。當上緊帶聚四氟乙烯密封環的圓螺紋管子接頭時,表中所列值的70%作為上緊扭矩值的推薦值。帶聚四氯乙烯密封環的偏梯形管子接頭,可以采用不同于標準偏梯形螺紋的扭矩值上緊。
  表1 8牙圓螺紋套管的推薦上緊扭矩
  


  表1(續)
  


  表1(續)
  


  表1(續)
  


  表1(續)
  


  表1(續)
  


  表1(續)
  


  表1(續)
  


  表1(續)
  


  表1(續)
  


  表1(完)
  


  表2 直連型套管的扭矩值
  


  表2(續)
  


  表2(完)
  


  注:對于有些材料(如馬氏體不銹鋼-9Cr和13Cr),在螺紋對接、提升、上緊或卸開時易發生損傷。防止這種螺紋損傷的措施主要有兩種:一是在制造時,對螺紋表面進行處理和精加工;另一種是在起下時小心操作,螺紋和螺紋脂必須潔凈。最好避免在水平位置組裝。在緩慢地進行機緊以前,宜用手工上緊到手緊位置。卸開時,其程序相反。
  4.4 現場上緊。
  下面是套管現場上緊的推薦作法。
  4.4.1 外徑為114~340mm的圓螺紋套管
  a) 從每個工廠運來的套管開始下井時,建議上緊足夠數量的接頭,以確定正常上緊所需扭矩。超過手緊位置的旋轉圈數見4.4.4。這些值可能與表1中推薦的最佳扭矩值有出入。如果選擇其他扭矩值,不要低于最佳扭矩值的75%,也不要高于最佳扭矩值的125%。
  b) 動力大鉗上宜裝配一個已知精度的可靠扭矩表。在上緊的初始階段,注意任何不正常的上緊或上緊速度,因為這些情況可以反映出螺紋錯位、污物、損傷或其他不利情況。為防止螺紋損傷,在現場連接上緊時,上緊速度不宜超過25r/min。
  c) 繼續上緊,并觀察扭矩表的指示值和接箍端面相對于套管螺紋消失點的大體位置。
  d) 表1所列的最佳扭矩值是選出的適用正常條件下上緊的最佳力矩。如果上緊后,接箍端面與螺紋消失點齊平,或者超前或滯后消失點兩圈螺紋,此扭矩值是合理的。
  e) 上緊時,如果螺紋消失點的覆蓋量已超過兩圈螺紋,而扭矩還未到表1所列的最小扭矩值,則該接頭宜按4.4.5處理。
  f) 如果扭矩值已經達到最佳扭矩值,而數圈螺紋還露在外面,則可加大扭矩繼續上緊,達到表1所列的最大扭矩值為止。如果扭矩值已達到最大扭矩值,而接箍端面距螺紋消失點的距離(即緊密距)仍大于3圈螺紋的間距,則該接頭宜按4.4.5處理。
  4.4.2 外徑為114~340mm的偏梯形螺紋套管
  外徑為114~340mm的偏梯形螺紋套管,通過仔細觀察開始幾根套管上緊到三角形標記底邊的扭矩來確定所需的扭矩值,然后用此扭矩值權衡管柱中各重量和鋼級套管的扭矩值。
  4.4.3 用于外徑為406mm、473mm和508mm的圓螺紋和偏梯形螺紋套管
  a) 外徑為406mm、473mm和508mm的套管,應上緊到每個接頭上的指定位置。該位置對8牙圓螺紋接頭來說是螺紋消失點,對偏梯形螺紋接頭來說是三角形標記底線。其扭矩以表1所列最小扭矩值為依據。
  在8牙圓螺紋套管上距每端L4+1.59mm處,打印有一個9.52mm的等邊三角形標記。在基本機緊時,該三角形標記底線有助于螺紋消失點的定位。但是接箍相對于三角形標記底線的位置不能作為產品驗收或拒收的依據。
  應當小心操作,以避免在這些較大管子連接開始時發生螺紋錯位。選擇的大鉗最好能達到整個下井過程中的較高扭矩(67 800N·m)。估計最大的扭矩值是上緊到推薦位置所遇到的最小扭矩的5倍。
  b) 4.4.1e或f所述有問題的接頭,宜卸下,放置一邊,并查找上緊不當的原因。管子的螺紋和匹配的接箍螺紋最好都檢查。已經損壞的螺紋或不符合規范要求的螺紋要修理。如果上緊不當的原因不是螺紋損壞或超差,那么最好調節上緊扭矩,以便達到正常上緊連接(見4.4.1a)。要注意,采用與規定摩擦系數不同的螺紋脂可能是上緊不當的原因。
  4.4.4 當使用普通大鉗上緊套管時,上緊程度要適當。對于外徑為114.3~117.8mm的套管,接頭的上緊位置宜至少超過手緊位置3圈;對于外徑為193.7mm和更大的套管,至少宜超過3. 5圈.但外徑為244.5mm、273.1mm、鋼級為P110和外徑為508mm、鋼級為J55、K55的套管,其接頭的上緊位置宜超過手緊位置的4圈。當使用長貓頭繩套時,有必要比較手工上緊程度與旋繩上緊程度。為了做到這一點,將最初一二個接頭上緊到手緊位置,然后卸開,再用旋繩上緊到旋繩上緊位置。比較這兩種上緊的相對位置,并利用該數據確定接頭上緊時超過手緊位置的推薦圈數。
  4.4.5 對上緊程度有問題的套管,宜卸下接箍,放倒進行檢查和修理。這項工作完畢后,仔細檢查匹配的外螺紋端螺紋有無損傷。卸下的接箍不經檢修或重新測量,絕不能重新使用,即使損傷很小也不例外。
  4.4.6 如果套管在上緊時,其上部過分擺動,可能是螺紋與套管不同軸,可降低上緊速度,以免損傷螺紋。如果降低上緊速度后,套管仍擺動,則可將該套管卸下檢查。如果該套管是位于管柱中承受較大拉伸載荷的部位,宜慎重考慮。
  4.4.7 在現場上緊接頭時,可能會出現由工廠機緊的接箍端仍轉動上緊。這并不表明工廠機緊的接箍太松,而只說明接箍的現場端已達到工廠端的上緊程度。
  4.4.8 宜小心提升和下放套管柱、放置卡瓦,以避免突變載荷。管柱墜落,即使是很短的距離,也可能使管柱底部的接箍松動。宜小心下放套管柱,避免套管柱接觸井底或受壓,否則套管柱在井內有彎曲的可能,特別是在井眼擴大部位。
  4.4.9 設計套管柱時,宜有明確的說明,包括各種鋼級、重量和螺紋類型的套管在管柱中的正確位置。在下放管柱時,宜按設計程序正確而仔細地操作。若某根管子標記不清楚,宜擱置一邊,直到鋼級、重量或螺紋型式能夠確定為止。
  4.4.10 為便于下套管和保證有足夠的流體靜壓控制油層壓力,在下套管過程中,宜定期灌注鉆井液。鉆井液的灌注次數與許多因素有關,如在井眼中的管子重量、鉆井液密度、油層壓力等等。絕大多數情況下,每6~10根管子灌注一次即可。不能因為灌注次數太少而影響油層壓力的靜壓平衡。為加快鉆井液的灌注,宜選用適當密度的鉆井液,并使用合適尺寸的鉆井液軟管,這種軟管放置在操作方便的地方。鉆井液軟管上的快速開關塞閥,有利于操作和防止外溢。如果選用橡膠軟管,建立在連接軟管的鉆井液管線處安裝快閉閥,而不能安裝在軟管的出口處。同時還建議至少讓另外一個排泄接頭在鉆井液循環系統上開著,以防止當快閉閥關閉而鉆井液泵仍在運轉時,壓力增加過多。在鉆井液軟管的一端可以使用一個銅短接頭,以避免在灌注鉆井液時損壞接箍螺紋。
  注:如果使用自動灌注式套管引鞋和浮箍,上述鉆井液灌注作法可以不采用。
  4.5 套管聯頂方法
  要注明水泥凝固后的套管柱受力狀態和恰當的聯頂方法。其目的是防止在油井開采期間出現臨界應力,即過度和不安全拉應力。在決定適當的拉應力和正確的聯頂方法時,宜考慮所有的因素,如井溫、井壓、水泥的水化作用而產生的溫度、鉆井液溫度和采油作業期間的溫度變化等。所設計管柱的原拉伸應力的安全系數選用是否影響聯頂方法,宜予以考慮。若認為不需要提出特殊聯頂方法(該方法可能適用于絕大多數已鉆成的油井),那么,當水泥塞到達最低點即注好水泥時,宜將套管調整到套管頭懸掛套管的準確位置。
  4.6 井內套管的保護
  鉆桿下入有套管的井內時,宜裝有合適的鉆桿護箍。
  4.7 套管的回收
  4.7.1 大鉗宜位于靠近接箍但不很近的地方,因為若套管連接較緊或套管壁厚較薄或兩者都存在時,在大鉗牙板接觸管子表面處不可避免地出現輕微壓扁現象。在接箍和大鉗之間若保持相當于管子直徑在1/3~1/4的距離,通常可避免不必要的螺紋磨損。錘擊接箍使其松開的作法是有害的。如果需要輕敲,用榔頭的平端,決不可使用尖端。在任何情況下都不宜使用大鐵錘。輕敲接箍中間及其四周,決不能在端部或僅在相對的兩側敲擊。
  4.7.2 在套管提出以前,宜格外小心地松開全部螺紋。不能讓套管從接箍中突然跳出。
  4.7.3 全部螺紋宜清洗,并加潤滑油或涂上防腐材料,使其盡可能減少腐蝕。管子下鉆臺前,宜戴上干凈的螺紋保護器。
  4.7.4 套管在存放或重新使用前,宜檢查管體和螺紋,對有缺陷的接頭作出標記,以便交付檢修并重新測量。
  4.7.5 當套管因斷裂而回收時,須對斷裂原因進行深入的失效分析,以免再次發生類似事故。設法收回已經失效的斷裂樣品。
  4.7.6 鉆臺上的套管宜排放在堅固的木架上,并不戴螺紋保護器。因為絕大多數螺紋保護器在設計時,并沒有要求有支承螺紋或立起來不使現場上緊端螺紋受損壞的能力。
  4.8 套管故障原因
  套管發生故障的常見原因如下。
  4.8.1 服役的井深和壓力不合適。
  4.8.2 對每根套管或現場修理的螺紋檢查不嚴。
  4.8.3 在工廠、運輸途中和現場裝卸套管時操作不當。
  4.8.4 起下套管時沒有遵守正確的操作規程。
  4.8.5 現場修理螺紋時磨削不當。
  4.8.6 更換和增添的接箍質量低劣。
  4.8.7 存放時維護不當。
  4.8.8 為使套管通過井眼縮小部位而采取措施出現扭矩過高。
  4.8.9 提拉管柱太猛(為使管柱松動)。這可以使管柱頂部的接箍松動,在最后下管柱以前,宜用大鉗重新上緊。
  4.8.10 在套管內鉆進時套管轉動。注水泥后,調整套管所用拉力不適當是造成這種失效的最主要原因之一。
  4.8.11 在有套管的定向井眼中繼續鉆進時,鉆桿對套管的磨損尤為明顯。斜井中過分的狗腿彎曲,或在采取糾正措施的直井中偶然出現的狗腿彎曲會導致套管集中彎曲,而這種彎曲反過來導致套管內壁過分地磨損。當井內狗腿彎曲較大時,這種磨損更為嚴重。
  4.8.12 抽吸原油或頓鉆鉆進時,鋼絲繩對套管的磨削。
  4.8.13 聯頂時大量釋放拉力,經鉆井液沖刷的未注水泥井段的套管發生彎曲。
  4.8.14 突然下落套管柱,即使是很短的距離。
  4.8.15 在外壓或內壓作用下,接頭滲漏是常見的故障,其原因可能是:
  a) 螺紋脂選用不當。
  b) 螺紋未上緊。
  c) 螺紋上有污物。
  d) 由于污物、螺紋對接不小心、螺紋碰傷、旋轉過快、螺紋連接過緊或轉動及大鉗操作時套管擺動等原因使螺紋粘結。
  e) 現場修理螺紋時磨削不當。
  f) 提拉管柱太猛。
  g) 突然下落管柱。
  h) 上卸螺紋次數過多。
  i) 夾鉗位置太高,尤其是卸開時,因為這樣產生的彎曲作用使螺紋粘結。
  j) 接頭在工廠上緊不當。
  k) 套管不圓。
  l) 聯頂操作不當,使螺紋連接處的應力超過屈服點。
  4.8.16 腐蝕。腐蝕能損壞套管的內壁和外壁,管子上存在的麻點或小孔就是腐蝕引起的。管子的外壁腐蝕是由于接觸腐蝕液或地層,或者泄漏電流通過套管流入周圍液體或地層所致。硫酸鹽還原菌也能產生嚴重的腐蝕。油井中的腐蝕液通常導致套管內壁的腐蝕損壞,但抽油設備對套管的磨損以及有些氣舉井中高速流體的沖刷作用能加速套管腐蝕損壞。內壁腐蝕也可能是由于泄漏電流(電解作用)或緊密接觸的不同金屬(雙金屬腐蝕)作用引起。由于腐蝕是許多因素共同作用的結果,因此,沒有一個簡單的或通用的補救措施可加以控制。每種腐蝕問題必須作為單獨事件,并按照已知腐蝕因素和操作條件來考慮解決。套管的情況可以用目視檢驗或光學儀器檢驗來確定。若沒有這些檢驗手段,可用內徑測量儀測量套管內徑,以確定內表面腐蝕狀況。對于井內套管外表面腐蝕狀況,迄今還沒有設計出合適的工具來確定。套管內徑的測量能說明腐蝕的范圍、位置和嚴重程度。根據目前的生產經驗,下列作法和措施可用來控制套管的腐蝕:
  a) 若已知發生套管外表面腐蝕,或經泄漏電流測量表明有比較高的電流流入井內時,可采用下面作法:
  1) 優化注水泥操作,包括使用扶正器、刮泥器和適量的水泥,以防止套管外壁與腐蝕液接觸。
  2) 裝配絕緣法蘭,使出油管和油井絕緣,以降低或防止電流流入井內。
  3) 使用高堿性鉆井液或經殺菌劑處理過的鉆井液(即完井液),可減輕因硫酸鹽還原菌所造成的腐蝕。
  4) 采用與輸送管防蝕相似的陰極保護系統,以減輕套管外表面腐蝕。套管保護準則與輸送管不同。建議查閱有關套管外表面腐蝕的文獻,或請教這方面的專家,以確定可靠的保護措施。
  b) 若已知套管內表面存在腐蝕,可采用下面作法:
  1) 在自噴井中,用清水或低鹽堿的鉆井液填充環形空間。(在有些自噴井中,依靠緩蝕劑保護套管和油管內壁可能效果更好一些)。
  2) 在抽油井中,避免使用套管泵抽油。通常,抽油泵宜安裝在油井的最底部,使腐蝕液對套管的損壞減少到最低程度。
  3) 使用緩沖劑防止套管內壁腐蝕。
  c) 為了確定上述作法和措施的價值與效果,可對采用控制措施以前和以后的費用及設備損耗記錄進行比較。對于緩蝕劑的效果,可采用測徑儀測量,或對容易接近的幾個設備進行外觀檢查,或分析水中鐵含量來確定。掛片也許有助于測量緩蝕劑是否充分發揮作用。當使用上述任一種方法而又缺乏經驗時,宜慎重使用,限制在一定范圍內,直到對各個具體操作條件有充分的估計為止。
  d) 通常認為,新地區都存在腐蝕的可能性,在油井開采初期,宜開始進行調查研究,并定期反復進行,以便在發生侵蝕性損壞以前發現并確定腐蝕位置。這些調查研究,并定期反復進行,以便在發生侵蝕性損壞以前發現并確定腐蝕位置。這些調查研究工作宜包括:
  1) 對流出的水進行全面化學分析,包括pH值、鐵、硫化氫、有機酸以及影響或表明腐蝕程度的其他任何物質。另外,分析井內氣體中的二氧化碳和硫化氫含量也是必要的。
  2) 使用與井內材料相同的掛片進行腐蝕速度試驗。
  3) 使用測徑儀或光學檢測儀器進行檢查。在易發生腐蝕的地方,宜請教有資格的防腐蝕工程師。尤其是在那些地下設備的預期壽命短于油井開采壽命的地方,宜特別注意降低腐蝕速度。
  e) 當井液中含有硫化氫時,高屈服強度的套管易受硫化氫腐蝕而開裂。引起不同強度材料開裂的硫化氫濃度還沒有明確規定,宜查閱有關硫化氫腐蝕的文獻,或請教這方面的專家。
  5 油管的起下作業
  5.1 油管下井前的準備和檢驗
  5.1.1 新交貨的油管應按SY/T 6194所規定的方法檢驗并無缺陷。有些用戶發現,這些檢驗方法并不能檢出油管的所有缺陷,以致不能滿足少數條件苛刻的井的要求。因此,用戶采用各種無損檢驗方法,以保證高質量油管下入井內。鑒于這種情況,特建議用戶:
  a) 熟悉標準中規定的和各工廠使用的檢驗方法,同時正確理解標準中“缺陷”的定義。
  b) 全面評價用戶自己對管子所要采用的任一種無損檢驗方法,以保證檢驗工作確能正確地指示出缺陷位置,并能將缺陷與其他非缺陷信號區別開來。采用這些檢驗方法時,出現不真實“缺陷”的原因可能是、也往往是這些非缺陷信號。
  注:用戶注意,由于外徑允許公差適用于油管非加厚部位,所以,在安裝環繞密封式懸掛器于按正公差制造的油管時,可能會出現一些困難。因此,建議用戶對裝在油管柱頂部的油管接頭加以選擇。
  5.1.2 所有的油管,不論是新的、使用過的或修復的,其螺紋部位宜始終戴上螺紋保護器。任何時候,油管都宜放在無石塊、砂子或污泥(正常鉆井液除外)的臺架上、木板面上或金屬面上。如不慎把油管拖入泥土中,最好重新清洗螺紋,并按5.1.9要求處理后方能再用。
  5.1.3 在油管第一次下井之前,宜用通徑規進行通徑檢驗,以保證抽油泵、抽油活塞和封隔器通過。
  5.1.4 準備好吊卡,兩上吊環長度宜相等。
  5.1.5 當下放特殊間隙接箍,尤其是那些下端開坡口的接箍時,推薦使用卡瓦式吊卡。
  5.1.6 檢查吊卡,注意閂合件是否完好。
  5.1.7 宜使用不擠壞油管的卡盤卡瓦。在使用前檢查這些卡瓦是否一起工作。
  注:卡瓦和大鉗的卡痕是有害的。宜使用最新式的設備,盡可能使這種損傷減少到最低限度。
  5.1.8 為避免不必要的管壁刮削,在油管管體上宜使用不擠壞油管的油管鉗,并使其配合適當。油管鉗板牙宜裝配合適,與油管曲率一致。不推薦使用手管鉗。
  5.1.9 對油管螺紋宜采用下列措施進行準備:
  a) 下油管前,卸下油管兩端螺紋保護器,徹底清洗螺紋。對其他油管重復上述作法,直至全部螺紋清潔為止。
  b) 仔細檢查螺紋,若發現螺紋有損壞,即使是輕微損傷,也應挑出,除非有很好的措施修復螺紋。
  c) 在下油管前,應測量每根管的長度。測量時宜采用精度為毫米的鋼卷尺,從接箍(或內螺紋接頭)最外端面測量到外螺紋接頭端指定位置。該位置是當機緊接頭時,接箍(或內螺紋接頭)終止的地方。這樣,測量的各根油管的長度總和代表了油管柱的自然長度(無載荷的長度)。對在井眼中處于拉伸狀態下油管的實際長度,可在有關管子手冊中查到。
  d) 在油管端部戴上干凈的螺紋保護器,以免管子在管架上滾動和提升到鉆臺上時螺紋受損傷。可以準備幾個干凈的螺紋保護器,以便反復使用。
  e) 檢查每個接箍是否上緊。如果外露螺紋異常,則檢查接箍是否裝緊。在徹底清洗螺紋以后、管子提升到鉆臺上之前,上緊所有松動的接箍,并在整個螺紋表面涂上新螺紋脂。
  f) 在管子螺紋對接前,內、外螺紋整個表面都涂上螺紋脂。推薦使用SY/T 5199規定的改進型高壓螺紋脂。但在遇到條件苛刻的特殊情況時,推薦使用SY/T 5199規定的高壓硅酮螺紋酯。
  g) 對作為受拉和提升構件使用的連接管,宜認真檢查螺紋,以保證連接管安全地承受載荷。
  h) 上緊短節和連接管時,保證配對螺紋的尺寸和類型相互一致。
  5.1.10 對高壓井或凝析油井,為保證接頭密封不漏,宜采用下列預防措施:
  a) 卸下接箍,徹底清洗并檢查由加工廠裝好接箍端的油管螺紋和接箍螺紋。為便于這種操作,可要求工廠將油管接箍上緊到超過手緊位置一圈的程度,或要求工廠將接箍與油管分裝運輸。
  b) 油管內、外螺紋宜涂上螺紋脂,接箍宜重新上緊。井場上緊端的油管螺紋和匹配接箍螺紋宜在對接前涂上螺紋脂。
  5.1.11 油管提上鉆臺時,小心不要使油管彎曲,不要碰傷接箍或螺紋保護器。
  5.2 螺紋對接、上緊和下放
  5.2.1 在準備對接螺紋以前,油管端部的螺紋保護器不得卸下。
  5.2.2 如有必要,在螺紋對接之前,可對螺紋表面涂抹螺紋脂。用于涂抹螺紋脂的刷子或用具不宜有異物。同時,螺紋脂不宜稀釋。
  5.2.3 螺紋對接時,小心下放油管,以免損傷螺紋。要垂直對接螺紋,最好有人站在扶正臺上幫助進行。螺紋對接后,如油管柱向一側傾斜,則提起來,清洗并用三角銼刀修理損傷的螺紋,然后仔細清除任何銼屑,并在螺紋表面重新涂上螺紋脂。下雙根或三根油管時,小心操作,以避免因油管過重而引起彎曲和對中誤差。為了防止油管彎曲,可在鉆臺上安置中間支架。
  5.2.4 螺紋對接好后,開始用手或普通油管鉗或動力油管鉗緩慢上緊。在井場上緊接頭時,為防止螺紋粘結,上緊速度不宜超過25r/min。對于高壓井或凝析油井,建議使用動力油管鉗,以保證均勻上緊及接頭緊密接觸。接頭宜上緊到約超過手緊位置2圈,并小心不要使螺紋粘結。對高壓井或凝析油井,若采用更多預備和檢驗措施時,接箍將會“浮動”或兩端同時上緊到超過手緊位置的正常圈數。在管架上用68N·m的扭矩上緊幾個接頭,然后注意檢查外露螺紋的圈數,這樣可以確定出手緊位置。
  5.3 現場上緊
  5.3.1 在現場反復上緊的情況下,油管接頭的壽命與所采用的上緊扭矩成反比。因此,在那些對防漏要求不很嚴格的油井中,宜采用最小現場上緊扭矩值,以延長接頭壽命。在油管上緊操作中采用動力大鉗時,需要對每種規格、重量和鋼級的油管確定推薦扭矩值。表3列出不加厚、外加厚和整體接頭油管的推薦最佳扭矩值。它是根據SY/T 6328規定的8牙圓螺紋套管的接頭滑脫強度公式確定的,即取接頭計算滑脫強度的1%為最佳扭矩值。所列最小扭矩值是最佳扭矩值的75%,最大扭矩值是最佳扭矩值的125%。全部數值圓整到10N·m。表3所列扭矩值適用于帶鍍鋅或經磷化處理接箍的油管。當用鍍錫接箍連接上緊時,表中所列數值的80%可以作為依據。當上緊聚四氟乙烯密封環的圓螺紋管子接頭時,推薦采用表中所列扭矩值的70%。與標準接箍一樣,上緊位置應控制。帶聚四氟乙烯密封環的偏梯形螺紋接頭,可以采用不同于標準偏梯形螺紋的扭矩值上緊。
  表3 圓螺紋油管的推薦上緊扭矩
  


  表3(續)
  


  表3(續)
  


  表3(續)
  


  表3(完)
  


  注:對于有些材料(如馬氏體不銹鋼-9Cr和13Cr),在螺紋對接、提升、上緊或卸開時易發生損傷。防止這種螺紋損傷的措施主要有兩種:一是在制造時,對螺紋表面進行處理和精加工;另一種是在起下時,小心操作。螺紋和潤滑油必須潔凈,最好避免在水平位置組裝。在緩慢地進行機緊以前,宜用手工上緊到手緊位置。卸開時,其程序相反。
  5.3.2 卡盤卡瓦和吊卡宜經常清洗,卡瓦無損傷。
  5.3.3 宜了解井底情況,油管下放時不能太猛。
  5.4 油管的起出
  5.4.1 在起出已磨損的油管柱之前,采用測徑儀測量將是快速檢出磨損嚴重管段的方法。
  5.4.2 油管鉗宜位于靠近接箍的地方。錘擊接箍使其松開的作法是有害的。如果需要輕敲,用榔頭的平端,決不可使用尖端。輕敲接箍中間及其四周,決不能在端部或僅在相對的兩側敲擊。
  5.4.3 油管提出以前,宜格外小心地松開全部螺紋。不能讓油管從接箍中突然跳出。
  5.4.4 鉆臺上的油管宜排放在堅固的木架上,并不戴螺紋保護器。因此絕大多數螺紋保護器在設計時,并沒有要求有支承接頭或立起來不使現場上緊端螺紋受損壞的能力。
  5.4.5 當油管從井眼中取出時,要避免污染或損傷螺紋。
  5.4.6 排放在鉆臺上的油管宜適當支撐,以避免過度的彎曲。外徑為60mm和更大的油管,最好連接成長度約為18m的立柱或相當于兩根2級長度油管的立柱提升。外徑為48.3mm或更小的油管立柱和長度大于18m的油管立柱,宜有中間支撐。
  5.4.7 在離開原位以前,油管要一直穩固地拴在油管立柱盒內。
  5.4.8 在重新下井以前,要確保螺紋干凈、無損傷,并涂好螺紋脂。
  5.4.9 為避免油管和接頭不均勻磨損,每次起出油管后,都要將上部一根油管換到最下部。
  5.4.10 為了防止泄漏,所有接頭都宜重新上緊。
  5.4.11 當油管被卡時,最好的作法是使用有刻度的指重表。不要將油管柱的伸長誤認為是解卡。
  5.4.12 強拉使油管柱解卡后,拉出的全部接頭宜重新上緊。
  5.4.13 全部螺紋宜清洗、并加潤滑油或涂上防腐材料,使其盡可能減少腐蝕。在儲存前,油管宜戴上干凈的螺紋保護器。
  5.4.14 油管在存放或重新使用前,宜檢查管體和螺紋,對有缺陷的接頭作出標記,以便交付檢修并重新測量。
  5.4.15 當油管因斷裂而回收時,須對斷裂原因進行深入的失效分析,以免再次發生類似事故。設法收回已經失效的斷裂樣品。
  5.5 油管故障原因
  油管發生故障的常見原因如下。
  5.5.1 對強度和使用壽命選擇不當,尤其是在需要加厚油管的地方使用了不加厚油管。
  5.5.2 在工廠和使用現場對管子檢驗不足。
  5.5.3 裝、卸和運輸過程中不小心。
  5.5.4 因螺紋保護器松動或脫落而損壞螺紋。
  5.5.5 儲存時管理不善,維護不當。
  5.5.6 過分錘擊接箍。
  5.5.7 使用已經磨損的和型號不配套的作業設備、卡盤、大鉗、鉗板牙和管子扳手。
  5.5.8 起下油管時,沒有遵守正確的操作規則。
  5.5.9 接箍磨損及抽油桿對管內壁的磨損。
  5.5.10 抽油桿損壞嚴重。
  5.5.11 螺紋最后嚙合時引起的螺紋表面疲勞失效。這種失效尚無有效的補救措施,用外加厚油管代替不加厚油管的方法,可最大限度地延遲這種故障的發生。
  5.5.12 用非標準接箍替換已經磨損的接箍。
  5.5.13 突然下落管柱,即使是很短的距離。這樣可能使管柱底部的接箍松開。宜起出管柱,仔細檢查所有接頭,然后重新下入。
  5.5.14 在內壓和外壓作用下,接頭泄漏是常見的故障,其原因可能如下:
  a) 螺紋脂選用不當或使用不當,或兩者情況都存在。
  b) 螺紋上有污物,或因使用防腐材料而污損螺紋。
  c) 螺紋未上緊或上緊過度。
  d) 由于臟物、螺紋錯位、螺紋損傷、螺紋脂質量差或稀釋過等原因使螺紋粘結。
  e) 現場修理螺紋時磨削不當。
  f) 接箍因錘擊而凹陷。
  g) 提拉管柱太猛。
  h) 反復起下次數過多。
  5.5.15 腐蝕。油管的內壁和外壁可能因腐蝕而損壞。損壞常以麻點、內磨損、應力腐蝕開裂和硫化物應力開裂等形式出現,但象腐蝕——侵蝕、環狀磨損和卡鉗劃痕等局部侵蝕也可能發生。麻點和抽油桿接頭引起的磨損情況可用測徑儀檢查確定。磁粉探傷可以幫助探測裂縫。腐蝕產物可能附于管壁,也可能不附于管壁。腐蝕通常是井內腐蝕液引起的。但抽油設備的磨損以及氣舉井中高速流體的沖刷作用能加快油管腐蝕。緊密接觸的不同金屬(雙金屬腐蝕)、不同金相組織結構、不同表面狀況和沉積(濃差電池腐蝕)等因素都能影響腐蝕。由于腐蝕是許多因素共同作用的結果,并且具有不同的形式,所以還沒有一種簡單的、通用的補救措施加以控制。每種腐蝕問題必須作為單獨事件,并按照已知腐蝕因素和操作條件來考慮解決。
  a) 若已知油管內、外表面腐蝕并正產生腐蝕液,可以采取下列措施:
  1) 堵塞自噴井中的環形空間,將腐蝕液限制在油管內部。也可在油管內部使用特殊襯套、涂層或緩蝕劑加以保護。在情況嚴重時,可使用特種合金鋼管或玻璃纖維管。合金鋼管往往不能消除腐蝕。當井液中含有硫化氫時,高屈服強度的油管可能因硫化氫腐蝕而斷裂。引起不同強度材料斷裂的硫化氫濃度還沒有明確規定。宜查閱有關硫化氫腐蝕的文獻,或請教有關專家。
  2) 在抽油井和氣舉井中,用緩蝕劑填充套管和油管之間的環形空間,可有效地防止腐蝕。在這種井中,尤其是抽油井中,較好的操作方法也能延長油管的壽命,即使用抽油桿防護裝置,轉動油管以免腐蝕集中在某一位置,采用較長的抽油沖程和較慢的抽油沖次等等。
  b) 為了確定上述作法和措施的價值與效果,可對采用控制措施以前和以后的費用及設備損耗記錄進行比較。對于緩沖劑的效果,可采用掛片、用測徑儀測量或對容易接近的幾個設備進行外觀檢查來確定。分析比較采用緩蝕劑處理后的水中鐵含量,也可以顯示出腐蝕速度。當使用上述任一種方法而又缺乏經驗時,宜慎重使用,限制在一定范圍內,直到對各個具體的操作條件有充分的估計為止。
  c) 通常認為,新地區都存在腐蝕的可能性,在油井開采初期進行調查研究,并定期反復進行,以便在發生侵蝕性損壞以前發現并確定腐蝕位置。這些調查研究包括:
  1) 硫化氫、二氧化碳氣體產量的分析,廢液的pH值、鐵含量、有機酸、氯離子總量以及認為影響個別問題的其他物質。
  2) 使用與井內材料相同的掛片進行腐蝕速度試驗。
  3) 使用測徑儀或光學檢測儀器進行檢查。在易發生腐蝕的地方,宜請教有資格的防腐蝕工程師,尤其是在那些地下設備的預期壽命短于油井開采壽命的地方,宜特別注意降低腐蝕速率。
  6 運輸、裝卸和儲存
  通常,管材尤其是螺紋是經過精密加工制造的。因此,要小心裝卸,不論是新的、用過的或修復的,都宜戴好螺紋保護器才能裝卸。
  6.1 運輸
  6.1.1 水上運輸
  管子供應商或其代理人宜在裝卸管子時進行適當的監督,以便:
  a) 避免因墊塊不適當或支撐不充分而在船傾斜時引起管子移動;
  b) 避免管子堆放處存在污水、有害化學物質或其他腐蝕材料;
  c) 避免沿管堆拖拽管子;
  d) 避免接箍與螺紋保護器鉤在一起,避免管子撞擊船艙、沖擊船上欄桿等。
  6.1.2 鐵路運輸
  當用貨車裝運管子時,宜在貨車的底部橫放枕木,以支撐管子,為提升時提供間隙,也可避免污染管子。如果貨車底部不平整,宜在枕木底部加墊片,使上部在同一平面上。管子的接箍或加厚部分不宜放在枕木上。貨物宜捆扎并適當分隔,以免移動。
  6.1.3 卡車運輸
  卡車運輸時采用下列措施:
  a) 管子放在墊木上,并用鏈條捆扎。搬運長管子時,宜在中間另加一根鏈條。
  b) 所有管子的帶接箍端裝在卡車的同一端。
  c) 小心裝卸,避免接頭臺肩相互磨損。
  d) 卡車裝載量不能太大,以免發生危險,甚至運不到目的地就需要卸貨。
  e) 貨物運走一小段距離以后,重新捆緊因貨物下沉而松弛的鏈條。
  6.2 裝卸
  裝卸管子時宜注意下列事項:
  a) 卸管子前,螺紋保護器在原位擰緊。裝卸長管子時,推薦使用每端帶有阻氣門吊索的橫棒。
  b) 避免草率裝卸,防止管體凹痕或壓痕。不圓度將嚴重降低管子的抗擠強度。
  c) 卸管子時不允許拋扔。每次卸一根、二根或三根,取決于能否完全控制數量。當用手卸時,可使用繩套。當沿滑架溜放時,管子平行于管堆滾動。不允許管子集中沖下,或撞擊端部。因為即使有螺紋保護器保護,也可能造成螺紋損壞。
  d) 每根管子到達前一根管的位置以前,要停下,然后用手推到恰當的位置。
  6.3 儲存
  管子儲存時推薦采用下列作法:
  a) 不要將管子直接堆放在地面、鐵軌、鋼板或水泥地面上。為避免管子潮濕或污染,第一層管子距地面的距離不宜小于500mm。
  b) 為了防止管子彎曲或螺紋損壞,管子宜放在間隔適當的支架上。枕木宜放在同一平面上,并保持一定的水平度,同時足以承受全部管垛載荷而不下沉。
  c) 為避免接箍承受載荷,在管子各層間放置木條作為隔離物。要求至少每層有3處放置隔離木條。
  d) 為防止管子彎曲,隔離木條垂直于管子排放,并上下對正。
  e) 在每層中,管子交錯排列時,相鄰管子的錯開量要大于一個接箍的長度。
  f) 在隔離木條的兩端分別設置1個或2個木塊,以阻攔管子。
  g) 為了安全,并易于檢驗和裝卸,管子堆放高度不宜超過3m。在井場上堆放的管子不宜超過5層。
  h) 儲存的管子宜定期檢查。必須防腐時,涂上防護涂層。
  7 使用過的套管和油管的檢驗與分類
  以下為使用過的套管和油管的檢驗標準和分類方法。
  7.1 檢驗和分類方法
  7.1.1 檢驗方法
  目前能采用管體部位檢驗方法有:目視法、機械計量法、電磁法、渦流法、超聲波法和γ射線法。這些檢驗技術只限于確定裂紋、麻點以及其他表面缺欠的位置。由服役引起的缺陷可認為是代表用過管子的缺陷。這些缺陷是:內、外表面腐蝕損傷,內表面鋼絲繩損傷(縱向),外表面縱向、橫向卡瓦和大鉗劃痕,內表面鉆桿磨損(僅限套管),橫向裂紋(僅限油管)和內表面抽油桿磨損(僅限油管)。
  7.1.2 管子壁厚的測量(最小壁厚)
  僅能用來測量管子壁厚的儀器有壁厚千分尺,聲脈沖-回波探測儀和γ射線儀。這些儀器的誤差不大于2%。使用的試塊尺寸應接近管子壁厚。
  7.1.3 方法
  使用過的油管和套管宜根據表4所列公稱壁厚的損失量分類。
  表4 使用過的套管和油管的分類及著色規則
  


  這些百分率代表著管體實際壁厚比管體公稱壁厚的損失量。管體壁厚損失對管體沿內表面或外表面(或兩者)計算的管體面積有影響。無論管端是帶螺紋、外加厚或整體接頭,螺紋部分或加厚部分(或這兩部分)的壁厚減小的管子,不能根據表4分類。在超加厚部分的壁厚損失量允許再大些,但要取決于以后的服役條件。若損傷或壁厚減小(或兩者)將影響管子端部的螺紋時,則需要根據用戶提出的預期服役條件單獨考慮。
  著色規則:在距管子內螺紋端約300mm處,環繞管子噴涂寬度約為50mm的合適顏色的色帶,除了表4所列的管體壁厚損失分類外,表5給出了通常用來表明各種狀況的著色識別方法。
  表5 著色識別
  


  7.1.4 使用性能
  新套管、油管和鉆桿的使用性能通常是依據SY/T 6328中的公式得出的。但是,迄今還沒有一個能計算使用過的套管和油管使用性能的標準方法。API RP 7G提供了計算使用過的鉆桿使用性能的推薦作法。鉆桿的磨損通常發生在外表面。因此,用過的鉆桿使用性能是以內徑不變為依據,外徑和壁厚則是隨不同磨損程度而變。
  套管和油管的磨損(金屬損耗)和腐蝕通常發生在內表面,使用性能可以外徑不變為依據。如果外表面有明顯的腐蝕,則該因素也必須考慮。小的凹坑或其他局部金屬損耗可根據管子應用情況不認為是損傷,但這類金屬損耗宜由管子所有者考慮和評價。
  如果在檢驗一根管子時發現了裂紋,并經驗證具有足夠的長度,能用肉眼、光學儀器或磁粉檢驗所查明,則這一根管子應予報廢,不得再用。
  7.2 一般原則
  下列條款是有關管子壁厚損失和螺紋狀況的原則意見:
  7.2.1 管壁
  用過的套管和油管,其金屬損耗通常發生在內表面,而其特性范圍包括分散的凹坑、擦傷或切口,以及由于機械磨損或流體沖刷造成的大量耗損。磨損發生在套管和襯管內壁,這是由于鉆進時鉆柱旋轉和運動所致。即使鉆桿采用橡膠保護圈也會使套管內壁出現磨損。磨損量隨鉆進時間的延長而增加。磨損往往發生在一側,即在井內處于較低位置的套管側。使用性能可用剩余壁厚計算。經驗表明,就破裂率而言,鋼絲繩磨損比鉆桿磨損的影響更大。事實表明,如果壁厚減小是由鋼絲繩造成的,其破裂壓力也減小。
  金屬損耗的類型可能影響使用過的套管和油管的再使用。有凹坑的管子不能用于腐蝕環境,但若腐蝕不是主要因素時,仍可以使用。因機械磨損使金屬損耗較均勻的管子,不易受腐蝕條件的影響,但須按最小剩余壁厚降級使用。
  7.2.2 螺紋
  當檢查使用過的套管和油管螺紋時,宜檢查下列各項:拉裂的圓螺紋,粘結螺紋和最后螺紋嚙合的疲勞裂紋。若最后螺紋嚙合處的螺距增大,則說明螺紋已經伸長。原因是載荷超過了接頭的屈服強度。它們可能在下次上緊時仍能配對,但將不能達到預期的連接強度,且密封性不好。螺紋粘結是接頭卸開時常見的一種情況,尤其是接箍上裝有支撐物時,在重復上緊時也可能發生。油管和鉆柱承受交變拉應力,往往導致最后嚙合螺紋的根部產生疲勞裂紋,使承載能力下降,或導致再次使用時發生失效。出現這種情況時,要將螺紋部分進行修理,直到能夠再用。修理過的螺紋經機緊后不可能仍嚙合的很好,因此其公差與規定值稍有差別也宜接受。
  7.2.3 外螺紋呈錐形變小
  油管在井中經過多次起下,如同鉆桿一樣可能使外螺紋端直徑減小。這是由于反復上緊而形成連續的塑性變形。這種狀況將削弱接頭承載能力和密封性能。嚴重時可導致外螺紋端在上緊時接近接箍中心位置。
  7.3 服役等級
  一根管子繼續使用的最終服役等級要考慮內徑、管壁狀況和剩余壁厚,以評價管體抗擠、抗裂和承載能力;考慮螺紋狀況,以評價密封性能;考慮外螺紋端直徑變化情況,以評價上緊能力。
  根據實際情況和緊急需要,螺紋測量可與通常檢查壁厚一并考慮,以確定最終使用性能。用過的套管和油管,最好根據以往對井況與環境因素的經驗作出判斷后,方能加以利用。
  8 修復
  因使用或濫用而造成損傷的管材,往往通過修理后還可再用。修整必須按SY/T 6194進行。修整后螺紋的可用性宜按GB/T 9253.2進行測量和檢驗后確定。
  9 套管附件的現場焊接
  9.1 引言
  9.1.1 套管用鋼的選擇受許多因素的制約,而這些因素又受套管服役特征的支配,最適合于現場焊接的鋼不一定具備使用性能。因此,在選擇套管用鋼時,其可焊性不作為主要考慮因素。這樣造成的后果是焊接時影響各鋼級套管的性能,尤其是對J55鋼級以上的套管影響更大。
  9.1.2 焊接產生的熱量可能影響高強度套管的機械性能。在熱影響區,可能出現裂紋和脆性區,從而引起斷裂,尤其是當套管受到鉆桿接頭磨損時更為突出。為此,盡量避免對高強度套管進行焊接。
  9.1.3 推薦使用不需要焊接的設備,如可用水泥或鎖緊件代替焊接法固定接頭底部,以防接頭松動。同樣,提倡使用機械方法連接扶正器和刮泥器。
  9.1.4 對高強度套管雖然不推薦進行焊接,但不阻止在一定條件下用戶采用焊接方法。施焊時,若采用必要的作法,可使焊接的有害作用減少到最低限度。本章的意圖就在于概述這些方法,以指導現場工作人員。
  9.1.5 套管柱的關鍵部位不推薦施焊,因為這些部位的抗拉、抗內壓和抗擠性能最好予以保證。如果確需焊接,建議限制在注水泥區段的最低部位。當需要焊接套管接箍的引鞋接頭時,建議慎重地使用本章所述的工藝。
  9.1.6 焊接由用戶承擔,焊接質量受焊工的熟練程度所制約。各種規格和鋼級的套管,其可焊性變化很大,因此,焊工負有重大責任。經驗證明,寧可派遣一名合格的焊工,也不就近任用一名技術不熟練的人。現場負責人要檢查焊工的資格證,必要時,可由焊工本人說明或操作表演,以證實其確能勝任該項工作。
  9.2 焊縫要求
  9.2.1 焊縫宜有足夠的機械強度,以防止接頭松動。在服役中,焊縫要能經受住震動、沖擊、擺動以及套管所經受的其他苛刻條件。抗彎能力往往也是很重要的,為了滿足這一點,焊縫要有足夠的韌性,而且無裂紋、脆性區或硬點等。
  9.2.2 防漏不是焊縫處的重要因素,焊接的目的是連接附件,或防止接頭松動,而防漏是靠接頭本身保證的。
  9.2.3 若焊接是為了套管懸掛器的密封時,則焊縫處的防漏性能必須保證。
  9.3 工藝
  焊接普遍采用溶化極電弧焊或氧炔焊。釬焊合金熔點不超過650℃,具有良好的機械性能,可用氧炔或氧丙烷焊炬架熱。使用火焰釬焊可避免焊接合金鋼套管時產生脆性區或裂紋,但其強度有可能下降。
  9.4 電弧焊焊條
  當使用金屬電弧焊時,推薦使用低氫焊條。低氫焊條包括GB/T 5117—1995中所列的E××15、E××16和E××18型號。低氫焊條在使用前不宜暴露于空氣中。焊條開封后,必須立即保存在65~150℃的烘箱中。焊條取出烘箱后,必須在30min內使用。若在規定的時間期限內未用,則必須丟棄或置于315~370℃環境中烘干1h,再存放于烘箱中。
  9.5 基體金屬的處理
  待焊接的區域宜是干燥的,并要刷凈或擦凈,沒有任何多余的涂漆、油脂、水垢、鐵銹或污物。
  9.6 預熱及冷卻
  9.6.1 焊接各鋼級套管時,預熱是很重要的。焊接兩側75mm內宜預熱到205~315℃。焊接時宜保持預熱溫度(用“測溫棒”即溫度敏感炭棒檢查溫度)。
  9.6.2 應避免焊縫迅速冷卻。不宜使焊縫受急劇變化的氣候條件影響(如嚴寒、下雨、大風等)。經過焊接的套管下井前,宜將焊縫在空氣中冷卻至121℃(用測溫棒測量)。冷卻所需時間通常約為5min。
  9.7 焊接方法
  9.7.1 當預熱到規定溫度時,焊接宜立即開始。焊接作業時,宜避開大風、吹起的塵土和砂子,以及下雨等。
  9.7.2 若使用金屬電弧焊,宜使用直徑不大于4.18mm的電焊條。最好采用雙層焊,這樣第二層焊縫容易控制,只需堆焊在焊縫金屬上,而不需擴大到套管。第二層焊縫的作用是使下面的焊縫及其鄰近金屬得到回火或退火。如果第二層焊縫擴大到套管上,則該目的達不到。在清理好第一層焊縫后,宜迅速焊第二層焊縫,以免被第一層焊縫加熱的金屬迅速冷卻而變脆焊縫的橫向擺動宜降低到最小,電流宜在焊條制造廠推薦的低值范圍內。要盡量防止咬邊。
  9.7.3 在焊接下一層焊道以前,鏟除或磨掉留在焊層上的任何焊渣或焊劑。
  9.7.4 附件安裝時,盡可能貼近套管表面。
  9.7.5 電弧不應在套管上起弧,因為每處電弧灼傷都會產生硬塊,并且損傷套管。裂紋往往是由于在套管上起弧造成的。電弧宜在附件上起弧,因附件所用的鋼材不易損傷。如必須在套管上起弧時,宜在焊接部位進行。
  9.7.6 焊接電纜宜謹慎地在套管上接地。接地線要牢固地夾緊在被焊接的套管上,或固定在管子卡瓦之間適當位置,不宜焊在套管上。接觸不良可能產生火花,進而產生硬點,硬點下面可能產生初始裂紋。焊接電纜不宜在鉆臺、轉盤底座或套管架上接地。
  9.7.7 焊接盡可能在套管架上進行,而不要在鉆臺上或套管正懸掛在井內時進行。這樣做有雙重優點:
  a) 在比較有利的條件下施焊;
  b) 焊縫冷卻速度可以減慢,且易于控制。
  9.7.8 在焊接接箍、浮箍或引鞋時,為了防止螺紋松動,宜熔敷上足夠的金屬。如果套管在轉盤內要對浮箍和套管接箍進行焊接時,或者如果不進行全周長焊接時,則對244.5mm的套管,宜每隔120°焊一條75mm長的焊縫,對大于244.5mm的套管,宜每隔120°焊一條100mm長的焊縫,對小于244.5mm的套管,宜每隔120°焊一條50mm長的焊縫。
  9.7.9 如果焊縫長度達100~150mm,則分段退焊是有利的。例如:一道焊縫已從左向右焊上了150mm長,則操作者在已焊焊縫左側約150mm處開始,向已焊焊縫的開始點施焊。
  9.7.10 整個角焊縫上的焊腳尺寸宜基本一致。注意避免咬邊。優先選用雙層焊接法,第二層焊接前宜清理底層焊道。
  9.7.11 當焊片被焊在套管上時,焊縫宜圍繞焊片端部向外延伸。在焊片端部附近起弧,焊接該端,并使焊縫回到焊片中心,這是一種較好的操作方法。電弧瞬間中斷,會將焊片割斷或燒掉一段,要把未焊接的一端從套管上用鐵錘打下來。隨后焊接圍繞第二個端部繼續進行,電弧中斷前回到焊縫處。用這種方法,既可以不在端部起弧,又可以不在端部熄弧,還可把各端焊好。
  9.7.12 在套管上焊接扶正器和刮泥器時,焊縫長度最短為50mm,焊縫間隔為50mm。
  9.7.13 在套管上焊接旋轉刮泥器時,各端要焊足長度。在前邊兩個相同間隔焊19mm,在后邊中心焊19mm就完全滿足了。
  附錄A
  (提示的附錄)
  引用標準信息
  API RP 7G 鉆柱設計和操作限度 石油工業出版社,1995.10,第1版

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