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1、大 气j -业 Z U U b # Z月 AP I j 5 5套管的膨胀性能分析 * 张建兵h 王长宁。 袁孟嘉。 ( 1 西安交通 大学2 长庆石油勘探局) 张建兵等 AP I J 5 5套管的膨胀性能分析 天- 然气工业 ， 2 0 0 6 ， 2 6 ( 2 ) ： 8 8 9 1 摘 要 可膨胀的套管管材是膨胀套 管技 术的核心技术之 一。模拟 井眼中的套管 膨胀 力 学环境 ， 对 3根 国产 1 1 4 3 mm AP I J 5 5套管( 壁厚 6 3 5 mm) 在 原始状态和热处理状 态下分别进 行 了径 向 6 2 及 1 6 5 的膨胀试 验， 对膨胀前 后套 管的几何
2、精度 、 材料相关性 能及套 管 的实物性 能进行 了检验 。发现标 准 AP I 5 5套管在 进行 幅 度为 1 6 5 的径 向膨胀后 ， 仍然具有较好 的基本 性能指标 ， 但 同时发 现该 种套 管 由于材料性 能方 面的原因， 存在 变 形困难的问题， 还发现套管在膨胀后抗挤强度下降显著。分析结果对于可膨胀套管管材研究具有重要参考价值。 主题 词 钻井 固井 膨胀套 管 AP I 材料 试验 膨胀套管技术是近年来在油气井建井及修井工 程领域内出现的重大新兴技术之一， 国外专家预言， 这一技术将 对钻井 工程技 术产生革命性的影 响n ， 它将彻底改变现有 的油气井井身结构设计方法
3、， 极 大地节约建井成本 ， 经济有效地修 复腐蚀套损 井。 在钻井技术发达的美国， 膨胀套管技术 已经有了近 5 年的应用历史。在我 国， 中国石油及 中国石化的有 关研究机构 目前都 在积极开展 此项技术 的应 用研 究 。 膨胀套管的基本原理基于油气井井筒内的金属 管材冷扩径技术 ， 通过机械挤胀的方法对下入井筒 内的管柱进行径向膨胀 ， 使其发生永久塑性变形 ， 从 而使下入井眼的管柱所引起 的可利用 的井眼直径 的 减小达到最低限度 。寻求膨胀性能良好的适宜 的 套管管材是膨胀套管技术的关键技术之一。 长庆油 田积极跟踪这一世界先进技术 ， 尝试采 用膨胀套管技术修复腐蚀套损井 。认
4、为对可膨胀套 管管材的研究指导思想 ， 主要 以满足本油 田的基本 需要为出发点 ， 又要力求管材低 成本 易获取。在研 究思路上要循序渐进 ， 首先对现有管 材进行优选研 究 ， 积累认识 ， 最终研究出性能满足需要的可膨胀套 管。考虑 到陇东 油 田油层 套管 普 遍采 用 j z 1 3 9 7 mm J 5 5 套管的现实情况， 决定对标准 AP I J 5 5 套管 的膨胀性能进行试验分析研究 ， 为下 一步可膨胀套 管研究提供参考依据。 一 、AP I j 5 5套 管的膨胀试验 试验 随机 选取 了国内某企业 生产的 1 1 4 3 mm AP I J 5 5套管 ( 壁厚 6
5、3 5 mm) 3根 ， 该企业 j 5 5 套管的熔炼分析化学成分( 内控标准) 见表 1 。 表 1 某企业 j 5 5套管钢 的化 学成 分 元素 C S i Mn P S A 1 W t ( ) l 0 3 5 o + 4 0 0 2 O 0 3 5 1 2 5 1 4 5 o 3 s k ： o 3 5 o o ： 膨胀前对 3根套管的几何外形 、 材料力学性 能 等按照相关标准进行了测量检验 。对不 同热处理状 态下 的试验结果进行对比， 任选其 中两根套 管进行 了热处理 ， 热处理温度为 8 4 0 - + - 1 0， 热处理时间为 1 4 mi n ， 出炉后空冷 至常温。
6、任选 1根进行 了热处 理的套管进行径向变形量为 1 6 5 ( 内径变形量， 下 同) 的扩径膨 胀， 对 另两根 套管进 行径 向变形量 为 6 2 的扩径膨 胀。膨胀 是在 3 5 0 t 拉拔机上进行 的。扩径后对 3根套管 的几何 外形 、 材料力学性能 及套管实物性能进行了测量检验。 *本文受中 国石油天然气集 团公 司石油科技 中青年创新基金 ( 0 3 E 7 0 3 7 ) 资助 。 作者简介 ： 张建 兵 ， 1 9 7 4年生 ； 2 0 0 3年 7 月毕业 于原西南石 油学院油气 井工程专业 ， 获工学博士 学位 ； 现在西安 交通 大学 博士后流动站与长庆局博士后科研工作站从事材料科学与石油工程交叉学科的研究工作。地址： ( 7 1 0 0 2 1 ) 陕西省西安市未央 路 l 5 1号。电话 ： ( 0 2 9 ) 8 6 5 9 4 6 2 6 。E m a i l ： z h j b p e o p l e ma i l c o rn c n 8 8 - 维普资讯 http:/ 免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 免费标准下载网( w w w . f r e e b z . n e t ) 无需注册, 即可下载