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石油套管

石油套管

石油套管是用于支撑油、气井井壁的钢管,以保证钻井过程进行和完井后整个油井的正常运行。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。


定义

石油专用管主要用于油、气井的钻探及油、气的输送。它包括石油钻管、石油套管、抽油管。石油钻管主要用于连接钻铤和钻头并传递钻井动力。石油套管主要用于钻井过程中和完井后对井壁的支撑,以保证钻井过程的进行和完井后整个油井的正常运行。抽油管主要将油井底部的油、气输送到地面。


石油套管是维持油井运行的生命线。由于地质条件不同,井下受力状态复杂,拉、压、弯、扭应力综合作用作用于管体,这对套管本身的质量提出了较高的要求。一旦套管本身由于某种原因而损坏,可能导致整口井的减产,甚至报废。


按钢材本身的强度套管可分为不同钢级,即J55、K55、N80、L80、C90、T95、P110、Q125、V150等。井况、井深不同,采用的钢级也不同。在腐蚀环境下还要求套管本身具有抗腐蚀性能。在地质条件复杂的地方还要求套管具有抗挤毁性能。


折叠编辑本段制备

27MnCrV是生产TP110T钢级石油管套的新型钢种,常规生产TP110T钢级石油管套钢种是29CrMo44和26CrMo4。相对于后两者,27MnCrV含有较少的Mo元素,可以极大地降低生产成本。然而采用正常的奥氏体化淬火处理工艺生产27MnCrV后存在明显的高温回火脆性,造成冲击韧性偏低且不稳定。


解决此类问题通常采用两种方法处理:一是采用回火后快速冷却的方法避免高温脆性,获取韧性。、二是亚温淬火法通过钢种的不完全奥氏体化以有效地改善有害元素及杂质,提高韧性。第一种方法,对热处理设备要求相对严格,需要添加额外成本。


27MnCrV钢的AC1=736℃,AC3=810℃,亚温淬火时加热温度在740-810℃之间选取。亚温淬火选取加热温度780℃,淬火加热的保温时间15min;淬火后回火选取温度630℃,回火加热保温时间50min。由于亚温淬火在α+γ两相区加热,在保留部分未溶解铁素体状态下进行淬火,在保持较高强度的同时,韧性得到提高。


同时低温淬火较常规温度低,减小了淬火的应力,从而减小了淬火的变形,这样保证了热处理的生产的顺利操作,而且为后续的车丝加工等提供了很好的原料。


该工艺在天津钢管集团的管加工厂已得以应用,质保数据表明,热处理后的钢管屈服强度Rt0.6在820-860MPa,抗拉强度Rm在910-940MPa,冲击韧性Akv在65-85J间,抗毁性能100%合格。数据表明,27MnCrV钢管已是相当优质的高钢级石油套管,另一方面也表明了亚温淬火工艺是钢制品生产中避免高温脆性时的一种极好方法。


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