1、油井管发展历史回顾油井管发展历史回顾q国外（美国）油井管发展历史国外（美国）油井管发展历史专利文献专利文献q我国油井管发展历史我国油井管发展历史油井管检验及失效分析油井管检验及失效分析19621962年以前年以前专利文献很多，很杂专利文献很多，很杂API SPEC 5BAPI SPEC 5B包含标准螺纹包含标准螺纹1962196219891989年年专利文献趋于集中专利文献趋于集中对对APIAPI标准螺纹性能研究标准螺纹性能研究19891989年至今年至今对对APIAPI标准螺纹性能研究很少标准螺纹性能研究很少特殊螺纹进一步集中特殊螺纹进一步集中国外油井管发展历史国外油井管发展历史7070年代
2、以前年代以前 进口前苏联油井管进口前苏联油井管 采用苏联标准采用苏联标准(GOST)(GOST)70708080年代年代 国产化开始（冶金部）国产化开始（冶金部）采用苏联标准（套管设计方法）采用苏联标准（套管设计方法）8080年代年代19961996年年 采用采用APIAPI标准标准 特殊螺纹试验特殊螺纹试验 国产化起步国产化起步国内油井管发展历史国内油井管发展历史19961996年年20002000年年国产国产APIAPI螺纹油井管技术趋于成熟，质量欠稳定螺纹油井管技术趋于成熟，质量欠稳定国产特殊螺纹接头开始起步国产特殊螺纹接头开始起步进口油井管仅局限于特殊钢种和特殊螺纹接头进口油井管仅局限
3、于特殊钢种和特殊螺纹接头20002000年今年今国产国产APIAPI螺纹油井管技术成熟，质量逐步稳定螺纹油井管技术成熟，质量逐步稳定特殊螺纹开发具有实质性进展，并开始批量使用特殊螺纹开发具有实质性进展，并开始批量使用特殊钢种国产化也开始起步特殊钢种国产化也开始起步油井管技术标准综述油井管技术标准综述r 油、套管技术标准包括油、套管技术标准包括 APIAPI系列：系列：API SPEC 5CTAPI SPEC 5CT，API SPEC 5BAPI SPEC 5B，API RP 5C1API RP 5C1，API BUL 5C2API BUL 5C2，API API BUL 5C3BUL 5C3，
4、API BUL 5C4API BUL 5C4，API RP 5C5API RP 5C5，API RP 5A3API RP 5A3。国标及行标系列：国标及行标系列：GBGBT9252.2T9252.2，GBGBT18052T18052（5B5B），），GBGBT19830T19830（5CT5CT）SY SYT5199T5199（5A35A3），），SYSYT5989T5989，SYSYT5990(T5990(国外套管订货技术条件），国外套管订货技术条件），SY/T6194SY/T6194（5CT5CT），），SY SYT6128T6128（5C55C5）国际标准系列：国际标准系列：ISO119
5、60ISO11960（5CT5CT），），ISO13678 ISO13678（5A35A3），），ISO13679ISO13679（5C55C5）r钻具及构件技术标准包括钻具及构件技术标准包括rAPIAPI系列：系列：API SPEC 5DAPI SPEC 5D，API SPEC 7API SPEC 7，API RP 7A1API RP 7A1r国标及行标系列：国标及行标系列：GBGBT9253.1T9253.1，SYSYT0544T0544（内涂层）（内涂层）SY SYT5051T5051（钻具稳定器），（钻具稳定器），SYSYT5144T5144（钻铤），（钻铤），SYSYT5146T51
6、46（加重钻杆），（加重钻杆），SYSYT5200T5200（转换接头），（转换接头），SY SYT5290T5290（钻杆接头），（钻杆接头），SY/T5987SY/T5987（国外钻杆订货技术条件），（国外钻杆订货技术条件），SY SYT5198T5198（7A17A1），），SYSYT6407T6407（7 7）r国际标准系列：国际标准系列：ISO11961ISO11961（5D5D），），ISO13678ISO13678（7A17A1）API SPEC 5CTAPI SPEC 5CT（ISO11960 ISO11960，GBGBT19830T19830，SY/T6194 SY/T619
7、4）规）规定了油、套管及附件的交货技术条件，为产品标准；定了油、套管及附件的交货技术条件，为产品标准；API SPEC 5BAPI SPEC 5B（GB GBT18052T18052）规定了）规定了APIAPI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；API RP 5C1API RP 5C1规定了油、套管的维护和使用指南；规定了油、套管的维护和使用指南；API RP 5A3API 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；API BUL 5C3API BUL 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
8、；API BUL 5C2API BUL 5C2给出了由给出了由API BUL 5C3API BUL 5C3公式计算出的油、套管的公式计算出的油、套管的最低使用性能；最低使用性能；API BUL 5C4API BUL 5C4给出了由给出了由API BUL 5C3API BUL 5C3公式计算出的圆螺纹油、公式计算出的圆螺纹油、套管在内压、拉伸和弯曲复合加载条件下的最低使用性能；套管在内压、拉伸和弯曲复合加载条件下的最低使用性能；API RP 5C5API RP 5C5规定了油、套管接头的试验方法，结合规定了油、套管接头的试验方法，结合API RP API RP 5A35A3要求，综合检验油、套管
9、能否达到规定最低使用性能。要求，综合检验油、套管能否达到规定最低使用性能。API RP 5C5API RP 5C5的第的第3 3版与版与ISO13679ISO13679完全相同。完全相同。API SPEC 5DAPI SPEC 5D（ISO11961 ISO11961）给出了钻杆规范；）给出了钻杆规范；API SPEC 7 API SPEC 7（SYSYT6407T6407）给出了钻柱构件规范）给出了钻柱构件规范API RP 7A1API RP 7A1（ISO13678 ISO13678，SY SYT5198T5198）给出了钻具螺）给出了钻具螺纹脂规范纹脂规范SYSYT5051T5051给出
10、钻具稳定器规范，给出钻具稳定器规范，SYSYT5144T5144（钻铤），（钻铤），SYSYT5146T5146（加重钻杆），（加重钻杆），SYSYT5200T5200（转换接头），（转换接头），SYSYT5290T5290（钻杆接头），（钻杆接头），r 符合性与适用性不同符合性与适用性不同 检验与使用不同检验与使用不同r 油井管柱设计验证及正确选择油井管柱设计验证及正确选择r 油井管质量控制油井管质量控制 保证油井管的使用性能保证油井管的使用性能实物评价必要性实物评价必要性西部某油田在下入日本某厂生产的西部某油田在下入日本某厂生产的APIAPI套管时，套管时，发生掉井事故，后对剩余套管取样，
11、进行滑脱发生掉井事故，后对剩余套管取样，进行滑脱试验，结果发现，试验，结果发现，3 3个试样的平均滑脱载荷刚好个试样的平均滑脱载荷刚好达到规定值，其中两个试样的滑脱载荷未达到达到规定值，其中两个试样的滑脱载荷未达到规定值。规定值。辽河油田辽河油田8080年代末年代末9090年代初出现了大面积的热采年代初出现了大面积的热采井套损，通过对工况调查，制定了套管柱设计评价方井套损，通过对工况调查，制定了套管柱设计评价方案，对套管性能进行了评价。在众多的特殊螺纹接头案，对套管性能进行了评价。在众多的特殊螺纹接头中，选择了中，选择了NSCCNSCC。在试验的。在试验的1919口井中，油井安全生产口井中，油
12、井安全生产寿命（单井吞吐次数）至少比过去增加了寿命（单井吞吐次数）至少比过去增加了3 3倍以上。倍以上。p 柯深柯深101101井完钻井深井完钻井深68506850米，目的层地层压力超过米，目的层地层压力超过130130兆兆帕，温度达到帕，温度达到150150，关井压力，关井压力9494兆帕，井口油压兆帕，井口油压43.543.5兆帕，井身结构采用兆帕，井身结构采用13-9-7-513-9-7-5。p 通过对通过对77套管柱设计进行强度校核，并对拟选套管接头套管柱设计进行强度校核，并对拟选套管接头密封性进行全尺寸试验，提出了柯深密封性进行全尺寸试验，提出了柯深101101井用套管技术井用套管技
13、术条件，保证了套管柱安全可靠性，取得了很好的效益。条件，保证了套管柱安全可靠性，取得了很好的效益。类似例子还有：大北一井、依南类似例子还有：大北一井、依南4 4井、乌深一井等井、乌深一井等r符合性与适用性统一符合性与适用性统一r油井管的正确选择油井管的正确选择r油井管柱设计验证油井管柱设计验证r油井管质量控制油井管质量控制实物评价目的实物评价目的API RP 5C5（油、套管接头评价方法）（油、套管接头评价方法）API RP 37(1st)API RP 37(2nd)API RP 5C5(1st)API RP 5C5(2nd)1958年年1980年年1990年年1996年年试验周期缩短试验分级
14、规定试样长度及组合试验方法细节增加试验项目增加模拟井况针对美国南部 高压油气井 各油公司评价方法的优点9090年代中期年代中期国际标准化组织国际标准化组织着手制定油井管柱设计验证评价标准着手制定油井管柱设计验证评价标准API RP 5C5API RP 5C520022002年底年底石油天然气工业石油天然气工业-套管和油管试验程序套管和油管试验程序ISO13679ISO13679第第1 1版版密封包络线和强密封包络线和强度包络线的概念度包络线的概念推荐了特殊工艺推荐了特殊工艺井条件下的评价井条件下的评价方法方法强化了不同井况强化了不同井况条件下油、套管条件下油、套管柱性能验证柱性能验证修改补充修
15、改补充ISO13679演化API RP 5C5(ISO 13679)API RP 5C5(ISO 13679)接头试验接头试验 CAL 1:CAL 1:液体服役环境（最不苛刻的试验）液体服役环境（最不苛刻的试验）无热循环无热循环3 3个试样个试样CAL 2:CAL 2:限制外压的气体限制外压的气体/液体服役环境液体服役环境在在135 C135 C温度条件下承受温度条件下承受5 5小时累积气体压力小时累积气体压力4 4个试样个试样CAL 3:CAL 3:气体气体/液体服役环境液体服役环境在在135 C135 C温度条件下承受温度条件下承受5 5小时累积气体压力小时累积气体压力6 6 个试样个试样
16、CAL 4:CAL 4:气体气体/液体服役环境（最苛刻的试验）液体服役环境（最苛刻的试验）在在180 C180 C温度条件下承受温度条件下承受5050小时累积气体压力小时累积气体压力弯曲弯曲8 8个试样个试样试样加工试样加工试试样样号号试验目的试验目的上扣条件上扣条件螺纹螺纹过过盈盈 量量密封密封过过盈盈 量量外螺外螺纹纹锥锥 度度内螺内螺纹纹锥锥 度度最终最终上、上、卸卸 扣扣1 1密封性能密封性能最小密封过最小密封过盈量盈量高高低低缓缓陡陡最小最小2 2密封性能密封性能最大抬肩扭最大抬肩扭矩矩低低低低缓缓陡陡最大最大3 3密封性能密封性能最大机紧最大机紧高高高高正常正常正常正常最大最大4
17、4密封面粘扣和密密封面粘扣和密封性能封性能最大密封过最大密封过盈量盈量低低高高陡陡缓缓最大最大5 5密封性能密封性能最小密封过最小密封过盈量盈量高高低低缓缓陡陡最小最小6 6螺纹粘扣和密封螺纹粘扣和密封性能性能最小密封过最小密封过盈量盈量高高低低缓缓陡陡最大最大7 7密封面粘扣和密密封面粘扣和密封性能封性能最大密封过最大密封过盈量盈量低低高高陡陡缓缓最小最小8 8密封面粘扣和密密封面粘扣和密封性能封性能最大密封过最大密封过盈量盈量低低高高陡陡缓缓最小最小项目项目正（正（+）公差）公差负（负（-）公差）公差最大螺纹直径最大螺纹直径不限不限0.025mm(0.001in)0.025mm(0.001
18、in)最大密封直径最大密封直径不限不限0.025mm(0.001in)0.025mm(0.001in)最小螺纹直径最小螺纹直径0.025mm(0.001in)0.025mm(0.001in)不限不限最小密封直径最小密封直径0.025mm(0.001in)0.025mm(0.001in)不限不限螺纹锥度最大（陡）螺纹锥度最大（陡）最小（缓）最小（缓）不限不限0.025mm/25.4mm0.025mm/25.4mm(0.001in/1in)(0.001in/1in)0.025mm/25.4mm(0.0.025mm/25.4mm(0.001in/1in)001in/1in)不限不限在整个螺纹上，都应
19、按规定锥度公差加工。在整个螺纹上，都应按规定锥度公差加工。试验流程试验流程上上卸卸扣扣试试验验试样说明试样说明螺纹脂螺纹脂扭矩扭矩B B端上、端上、卸扣条件卸扣条件4 4级评价试验级评价试验3 3级评价试验级评价试验2 2级评价级评价试验试验1 1级评价试级评价试验验试试样样号号公差公差A A端端螺螺纹纹密密封封面面MUMUM/BM/BFMUFMUMUMUM/M/B BFMFMU U2-42-4级级1 1级级A AB BC CLLLLA AB BC CLLLLB BC CLLLLB BLLLLB B端端A A端端B B端端1 1H HL LMin.SLMin.SLH HH HL LL LFMU
20、FMUFMUFMUB BC CLP1LP1B BC CLP1LP1B BC CLPLP1 1B BLPLP1 12 2L LL LLow SLLow SLH HL LH HH HH HH HRRGRRGFMUFMUA AC CLP2LP2A AC CLP2LP2B BC CLPLP6 6B BLPLP6 63 3H HH HHigh SLHigh SLH HL LH HH HH HH HRRGRRGMBGMBGB BC CLP3LP3B BC CLP3LP3B BC CLPLP3 3B BLPLP3 34 4L LH HMax.SLMax.SLH HL LH HH HH HH HMBGMBGA
21、 AC CLP4LP4A AC CLP4LP4B BC CLPLP5 55 5H HL LMin.SLMin.SLH HL LH HL LH HL LRRGRRGA ALP5LP5A ALP5LP56 6H HL LMin.SLMin.SLH HL LH HH HH HH HRRGRRGB BLP6LP6B BLP6LP67 7L LH HMax.SLMax.SLH HL LH HL LH HL LMBGMBGA ALP7LP78 8L LH HMax.SLMax.SLH HL LH HL LH HL LMBGMBGB BLP8LP8A A、B B端进行上、卸扣试验端进行上、卸扣试验的试样总计
22、的试样总计A A端上扣端上扣MU(only)MU(only)8 86 64 43 3B B端抗粘扣上、卸扣端抗粘扣上、卸扣MBGMBG3 31 11 11 1B B端抗粘扣循环上、卸扣端抗粘扣循环上、卸扣RRGRRG4 44 42 20 0B B端最终上、卸扣端最终上、卸扣FMUFMU8 86 64 43 3每个试验级别试样总数每个试验级别试样总数8 86 64 43 3MUMU：上扣：上扣 L L：厂家推荐最小值：厂家推荐最小值M/BM/B：上、卸扣：上、卸扣 LL LL：极限载荷试验：极限载荷试验MBGMBG：抗粘扣上、卸扣：抗粘扣上、卸扣 SL SL由局部或整体密封接触压力决定的密封过盈
23、量由局部或整体密封接触压力决定的密封过盈量FMUFMU：最终上扣：最终上扣 RRG RRG：抗粘扣循环上、卸扣试验：抗粘扣循环上、卸扣试验HH：厂家推荐最大值：厂家推荐最大值对螺纹和接箍接头，所有对螺纹和接箍接头，所有A A端必须和上述的端必须和上述的B B端几何外形相同，且应按端几何外形相同，且应按7.2.27.2.2规定仅进行一次上扣。规定仅进行一次上扣。注：注：所有整体连接螺纹接头标记为所有整体连接螺纹接头标记为B B端。端。A A系列系列B B系列系列c c系列系列极限加载试验极限加载试验 API RP 37API RP 37的名称为接头设计验证（的名称为接头设计验证（Proof-Te
24、stProof-Test）的评价程序，）的评价程序，API RP 5C5API RP 5C5的名的名称为接头评价（称为接头评价（EvaluationEvaluation）程序，）程序，ISO13679ISO13679的名称为接头试验的名称为接头试验(Test)(Test)程序。由程序。由名称的变化可以看出，全尺寸试验的发展经历了设计验证、接头评价及性能检测名称的变化可以看出，全尺寸试验的发展经历了设计验证、接头评价及性能检测三个阶段。由于三个阶段。由于ISO13679ISO13679的附录给出了不同井况条件下接头性能评价程序，因此，的附录给出了不同井况条件下接头性能评价程序，因此，该标准更加全
25、面。该标准更加全面。由于侧重点的变化，由于侧重点的变化，API RP 37API RP 37的试验没有分级别，的试验没有分级别，API RP 5C5 API RP 5C5 和和ISO13679ISO13679对试对试验进行了分级，而且验进行了分级，而且API RP 5C5API RP 5C5的分级更详细。的分级更详细。API RP 37API RP 37和和 API RP 5C5 API RP 5C5强调实验结果，而强调实验结果，而ISO13679ISO13679须具有结论性的语言。须具有结论性的语言。rAPI RP 37API RP 37第第1 1版要求版要求1212根试样，并考虑高钢级、大
26、壁厚及极限公差情况。根试样，并考虑高钢级、大壁厚及极限公差情况。rAPI RP 37API RP 37第第2 2版要求版要求1818根试样，考虑标准符合性及极限公差情况。根试样，考虑标准符合性及极限公差情况。rAPI RP 5C5API RP 5C5按照评价级别的高低，依次要求按照评价级别的高低，依次要求3 3、1212、2424、2727根试样，并给出了根试样，并给出了各种组合试样加工公差。各种组合试样加工公差。rISO13679ISO13679按照评价级别的高低，依次要求按照评价级别的高低，依次要求8 8、6 6、4 4、3 3根试样，并给出了各种组根试样，并给出了各种组合试样加工公差。合
27、试样加工公差。试样的数量不断减少，而加工公差不断明晰化，试样组合覆盖了整个产品在使用试样的数量不断减少，而加工公差不断明晰化，试样组合覆盖了整个产品在使用过程中可能发生的情况。过程中可能发生的情况。API RP 37API RP 37要求首先通过试验确定最大和最小上扣扭矩。第要求首先通过试验确定最大和最小上扣扭矩。第1 1版要求油管在最小版要求油管在最小上扣扭矩条件下能够承受上扣扭矩条件下能够承受2020次上、卸扣，对套管没有要求。第次上、卸扣，对套管没有要求。第2 2版要求在最小上版要求在最小上扣扭矩条件下油管能够承受扣扭矩条件下油管能够承受1010次上、卸扣，而套管能够承受次上、卸扣，而套
28、管能够承受3 3次上、卸扣。次上、卸扣。rAPI RP 5C5API RP 5C5要求制造商提供上扣扭矩，并要求在最大上扣扭矩条件下油管能够要求制造商提供上扣扭矩，并要求在最大上扣扭矩条件下油管能够承受承受9 9次上、卸扣，套管承受次上、卸扣，套管承受2 2次上、卸扣。次上、卸扣。rISO13679ISO13679对上、卸扣试验做出了更详细的规定，除对上、卸扣试验做出了更详细的规定，除API RP 5C5API RP 5C5规定上、卸扣试规定上、卸扣试验外，增加了轮换组合条件下的上、卸扣试验，要求在最大上扣扭矩条件下油管验外，增加了轮换组合条件下的上、卸扣试验，要求在最大上扣扭矩条件下油管能够
29、承受能够承受4 4次上、卸扣，套管承受次上、卸扣，套管承受2 2次上、卸扣。次上、卸扣。r由此可以看出，确保油、套管的使用性能，是上、卸扣试验发展的趋势。由此可以看出，确保油、套管的使用性能，是上、卸扣试验发展的趋势。r API RP 37API RP 37第第1 1版主要试验项目有：静水压、静气压、水压拉伸、规定压力下的热循版主要试验项目有：静水压、静气压、水压拉伸、规定压力下的热循环和外压试验。环和外压试验。r 第第2 2版增加了内压压缩、内压压缩弯曲、内压拉伸弯曲、外压拉伸、外压版增加了内压压缩、内压压缩弯曲、内压拉伸弯曲、外压拉伸、外压拉伸弯曲，其热循环试验最高温度由拉伸弯曲，其热循环
30、试验最高温度由180180F F增加到增加到325325F F，载荷条件由单纯的内压改，载荷条件由单纯的内压改为内压拉伸。为内压拉伸。r API RP 5C5 API RP 5C5主要试验项目有：气压循环、压力热循环、压缩内外压循环，内压主要试验项目有：气压循环、压力热循环、压缩内外压循环，内压拉伸条件下的热循环，拉伸内压循环，拉伸内外压循环及米赛思应力圆的一、二象拉伸条件下的热循环，拉伸内压循环，拉伸内外压循环及米赛思应力圆的一、二象限加载试验。限加载试验。r ISO13679 ISO13679主要试验项目有：拉伸压缩内外压循环，即米赛思应力圆加载试验、主要试验项目有：拉伸压缩内外压循环，即
31、米赛思应力圆加载试验、拉伸压缩内压弯曲及内压拉伸条件下的热循环。拉伸压缩内压弯曲及内压拉伸条件下的热循环。r ISO13679ISO13679含盖了含盖了API RP 37 API RP 37 和和API RP 5C5API RP 5C5的所有试验，更加注重集成，由原来的分的所有试验，更加注重集成，由原来的分项目变为一个项目，试验难度加大，试验条件更为苛刻。项目变为一个项目，试验难度加大，试验条件更为苛刻。r值得注意的是，值得注意的是，API RP 5C5API RP 5C5前两版没有的弯曲试验在前两版没有的弯曲试验在ISO13679ISO13679重新出现。重新出现。r API RP 37A
32、PI RP 37只有拉伸和压缩试验只有拉伸和压缩试验r API RP 5C5 API RP 5C5增加了内压至失效和高低内压拉伸至增加了内压至失效和高低内压拉伸至失效失效r ISO13679 ISO13679删掉压缩至失效增加了压缩外压至失效、删掉压缩至失效增加了压缩外压至失效、外压至失效、外压压缩至失效、拉伸内压至失效、内外压至失效、外压压缩至失效、拉伸内压至失效、内压压缩至失效。压压缩至失效。钻柱构件实物评价技术钻柱构件实物评价技术还没有形成公认的或发布的标准还没有形成公认的或发布的标准国外钻具生产厂均拥有实物试验设备国外钻具生产厂均拥有实物试验设备进行疲劳寿命预测进行疲劳寿命预测进行产品改进和产品开发进行产品改进和产品开发 对油井管发展历史进行了简要回顾对油井管发展历史进行了简要回顾油井管技术标准综述油井管技术标准综述油井管实物评价必要性及目的论述油井管实物评价必要性及目的论述油井管实物评价技术发展历史油井管实物评价技术发展历史油井管实物评价技术介绍油井管实物评价技术介绍欢迎批评指导谢谢大家
