我國內(nèi)陸原油產(chǎn)量僅占世界總產(chǎn)量的5%左右,而且單口井產(chǎn)量低,井?dāng)?shù)多,耗管量高。隨著我國石油鉆采由東部向西部及沿海大陸架的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)移,油層的深度也由淺入深,井內(nèi)油氣壓力和溫度亦不 斷提高。有些油井壓力達(dá)到或超過100MPa,井底溫度超過200℃;有些油田是硫化氫、二氧化碳、負(fù)離子等共存的重腐蝕油氣。這樣的鉆采條件對油井管的要求很苛刻,一旦油井管選擇不當(dāng),造成脫扣、 壓潰和漏氣,將會使油井報(bào)廢(南疆、川西等地區(qū)的油氣井,一口井投資約3000萬-4000萬元,個(gè)別的高達(dá)1億元)。因此,對油井管質(zhì)量要求越來越高,特殊油井管的用量也越來越大。目前國內(nèi)特殊油井 管基本上是空白。因此,在我國大力高鋼級、特殊油井管勢在必行。 以下介紹幾種特殊油井管的特點(diǎn)。 1.超高強(qiáng)度油井管 為滿足深井和超深井的鉆采需要,API標(biāo)準(zhǔn)的鋼級通常為P110。國外已出比API5CT標(biāo)準(zhǔn)更嚴(yán)格、強(qiáng)度級別更高的油井管。超高強(qiáng)度套管都是特殊螺紋管。日本住友金屬工業(yè)公司的SM系列及G組、日本鋼管(NKK)公司的NK系列等均為超高強(qiáng)特殊螺紋套管。5000m以上的超深井,已使用NK-V150鋼級。這是由于我國有些油田的工況條件相當(dāng)惡劣,使用P110鋼級時(shí)可能會出現(xiàn)失效事故。 2.高壓潰套管 這種套管的下井深度*鋼級、同壁厚的普通套管,且管柱重量相對減輕、套管內(nèi)徑較大。用在3000m以上的油氣井、海洋油氣井中,其經(jīng)濟(jì)效果尤為顯著。目前,在我國的四川、新疆、長慶、勝利以及東海、渤海等油田,已使用日本住友金屬工業(yè)公司的Sm-95T,Sm-110T等高壓潰套管以及日本鋼管(NKK)公司的NK-T95,NK-T110等高壓潰套管。 3.防腐蝕套管 我國一些含硫油氣田,過去在使用API標(biāo)準(zhǔn)中的L80,C90鋼級的套管時(shí),易發(fā)生問題。近年已普遍使用日本住友金屬工業(yè)公司及日本鋼管(NKK)公司的系列防腐蝕套管,效果很好。防腐蝕套管也是特殊螺紋套管。 4.特殊螺紋油井管 國內(nèi)油套管螺紋普遍為V型、圓頂錐螺紋。這種螺紋對精度要求不高,易于加工,但連接強(qiáng)度低,密封性差。如國內(nèi)N80,P110套管,即使采用長螺紋連接,其連接率(即螺紋連接強(qiáng)度與套管管體強(qiáng)度之比)僅為65%-85%,并隨著套管鋼級的提高而降低,同時(shí),其連接的密封性能亦差。這種螺紋主要借助于API螺紋脂來實(shí)現(xiàn)密封。它僅使用在100℃以下的油井中,不能滿足深井的要求。 近年來,從國外進(jìn)口的特殊螺紋油套管在深井、超深井、高壓氣井以及稠油熱采井、定向井、重腐蝕井中廣泛使用。有人估計(jì)的特殊螺紋接頭油管和套管已占全部油、套管產(chǎn)量的21%。共同特點(diǎn)是接頭連接強(qiáng)度高,可以與管體等強(qiáng)度匹配,甚至有的高于管體,適用于深井、超深井。密封性能好,適用于高壓氣井、油井和熱采井??箯澞芰?qiáng),適用于斜井、大位移井、水平井。上扣容易,可快速上扣且不易錯(cuò)扣,適用于沙漠、海洋等惡劣環(huán)境下的鉆井作業(yè)。 5.連續(xù)管過去主要用于修井和完井作業(yè)。連續(xù)管鉆井技術(shù)是近年來的一個(gè)研究熱點(diǎn)。連續(xù)管是一種強(qiáng)度和韌性良好的鋼管,卷在滾筒上。主要采用ERW焊管,已成功試制無縫鋼管連續(xù)管。其材料也由碳鋼發(fā)展到低合金鋼(包括淬火回火鋼)及鈦合金。目前正在復(fù)合材料連續(xù)管。連續(xù)管的屈服強(qiáng)度一般為492MPa或562MPa,現(xiàn)已發(fā)展到703MPa。連續(xù)管用鋼必須有良好的強(qiáng)韌性匹配,以保證較高的低周疲勞壽命。安東石油公司與BJ公司合作,正在開展連續(xù)油管修井作業(yè),連續(xù)油管打撈,連續(xù)油管拖動酸化壓裂,連續(xù)油管鉆井、側(cè)鉆井等業(yè)務(wù)。 6.膨脹管 人們越來越體會到膨脹管帶來的好處。無論是鉆井還是采油,膨脹管都有廣闊的應(yīng)用。通過一種機(jī)械膨脹裝置,靠液體壓力推進(jìn),推進(jìn)過程中使井下管件經(jīng)過塑性變形達(dá)到擴(kuò)大管徑的目的。膨脹管分實(shí)體膨脹管和割縫膨脹管兩類。實(shí)體膨脹管主要用于老井的套管修補(bǔ)、側(cè)鉆以及多種類型的油井建井,實(shí)現(xiàn)單一井徑油井的建井。割縫膨脹管主要用于封隔復(fù)雜層段,代替常規(guī)割縫襯管和防砂。實(shí)體可膨脹套管的原理是利用坐放裝置將膨脹套管下入井內(nèi)后,根據(jù)金屬的彈塑性變形原理,在擴(kuò)管錐的作用下,于井下通過冷加工將石油管材擴(kuò)到所需要的尺寸。由于直徑膨脹,膨脹管的壁厚要減小2%-5%。其直徑可以膨脹約20%,其長度縮短約8%,塑性變形極限不超過30%。實(shí)體膨脹管膨脹后,其力學(xué)性能、尺寸精度等應(yīng)符合API有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。 7.抗CO2腐蝕油井管 主要用于CO2腐蝕嚴(yán)重井,有時(shí)還用于CO2、H2S、Cl-共存包括H2O的腐蝕介質(zhì)中。國外有比較成熟的產(chǎn)品。除APISpec5CT列有1個(gè)13Cr鋼級(L80-13Cr),各廠均建立了自己的非API鋼級。以川崎制鐵為例,其非API的13Cr有8個(gè)級,其中,后4個(gè)鋼級稱為超級13Cr。在CO2和H2S共存或H2S分壓未達(dá)臨界值但Cl-很高的使用環(huán)境中,13Cr鋼(包括超級13Cr)是不能滿足要求的,需要采用22Cr雙相不銹鋼(ASF2205)或超級雙相不銹鋼25Cr,甚至要采含Cr20%以上、含Ni30%以上的高Ni、Cr不銹鋼和Ni基合金。上述鋼級的管材價(jià)格昂貴,低產(chǎn)氣田一般無力承受。因此,近年來國內(nèi)外都在研究含Cr2-5%的經(jīng)濟(jì)型抗CO2腐蝕油井管。
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