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特殊油井管的種類和應用
我國內陸原油產量僅占世界總產量的5%左右，而且單口井產量低，井數多，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略轉移，油層的深度也由淺入深，井內油氣壓力和溫度亦不 為滿足深井和超深井的鉆采需要，API標準的鋼級通常為P110。國外已開發出比API5CT標準更嚴格、強度級別更高的油井管。超高強度套管都是特殊螺紋管。日本住友金屬工業公司的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惡劣，使用P110鋼級時可能會出現失效事故。 這種套管的下井深度超過同鋼級、同壁厚的普通套管，且管柱重量相對減輕、套管內徑較大。用在3000m以上的油氣井、海洋油氣井中，其經濟效果尤為顯著。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。 我國一些含硫油氣田，過去在使用API標準中的L80，C90鋼級的套管時，易發生問題。近年已普遍使用日本住友金屬工業公司及日本鋼管(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。 國內油套管螺紋普遍為V型、圓頂錐螺紋。這種螺紋對精度要求不高，易于加工，但連接強度低，密封性差。如國內N80，P110套管，即使采用長螺紋連接，其連接率(即螺紋連接強度與套管管體強度之比)僅為65%－85%，并隨著套管鋼級的提高而降低，同時，其連接的密封性能亦差。這種螺紋主要借助于API螺紋脂來實現密封。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。有人估計全球生產的特殊螺紋接頭油管和套管已占全部油、套管產量的21%。共同特點是接頭連接強度高，可以與管體等強度匹配，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。抗彎能力強，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扣，適用于沙漠、海洋等惡劣環境下的鉆井作業。 連續管過去主要用于修井和完井作業。連續管鉆井技術是近年來的一個研究熱點。連續管是一種強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管。其材料也由碳鋼發展到低合金鋼（包括淬火回火鋼）及鈦合金。目前正在研制復合材料連續管。連續管的屈服強度一般為492MPa或562MPa，現已發展到703MPa。連續管用鋼必須有良好的強韌性匹配，以保證較高的低周疲勞壽命。安東石油公司與BJ公司合作，正在開展連續油管修井作業，連續油管打撈，連續油管拖動酸化壓裂，連續油管鉆井、側鉆井等業務。 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用。通過一種機械膨脹裝置，靠液體壓力推進，推進過程中使井下管件經過塑性變形達到擴大管徑的目的。膨脹管分實體膨脹管和割縫膨脹管兩類。實體膨脹管主要用于老井的套管修補、側鉆以及多種類型的油井建井，實現單一井徑油井的建井。割縫膨脹管主要用于封隔復雜層段，代替常規割縫襯管和防砂。實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后，根據金屬的彈塑性變形原理，在擴管錐的作用下，于井下通過冷加工將石油管材擴到所需要的尺寸。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%。實體膨脹管膨脹后，其力學性能、尺寸精度等應符合ＡＰＩ有關標準的規定。 主要用于CO2腐蝕嚴重井，有時還用于CO2、H2S、Cl-共存包括H2O的腐蝕介質中。國外有比較成熟的產品。除APISpec5CT列有１個13Cr鋼級(L80-13Cr)，各生產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個級，其中，后4個鋼級稱為超級13Cr。在CO2和H2S共存或H2S分壓未達臨界值但Cl-很高的使用環境中，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。上述鋼級的管材價格昂貴，低產氣田一般無力承受。因此，近年來國內外都在研究開發含Cr2-5%的經濟型抗CO2腐蝕油井管。 |