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高强度稠油热采井专用套管TP110H的打算与开采

日期:2019-10-31 10:54 来源: 热采品

  钢管学会第五届三次年会论文集一产品开发 高强度稠油热采井专用套管TPl10H的设计与开发 (天津钢管集团有限公司,天津300301)摘要:介绍了天津钢管集团有限公司开发的高强度稠油热采井TPll0H钢级专用套管的开发背景、 性能指标、基本生产工艺、实际性能检验结果。经油田使用表明,TPll0H钢级套管完全满足井深在l500m 左右、注汽温度375"C、注汽压力21MPa的稠油热采井使用工况要求。 关键词:稠油:热采井;TPll0H钢级;套管; l开发背景 稠油是一种粘度高、流动性差的重质原油。目前,普遍采用的开采方法是单井吞吐注蒸汽法,注 蒸汽的平均温度在3200C左右,有的高达3750C。在向稠油热采井中注入蒸汽的过程中,套管受热 时由于受到约束而无法膨胀,从而受到较大的压应力的作用,而在停注采油的过程中,由于金属材 料的松弛和蠕变作用,套管又受到较大的拉应力作用。根据理论计算,这种拉.压应力非常大,严重 时超过700MPa。套管周期性承受如此高的拉.压应力作用,由此造成断裂(或螺纹连接滑脱)、变形, 这正是热采井套管损坏的主要原因。据有关专家统计,稠油热采井的套损率平均在30%以上,局部 区块达到70%,列于油田套管损坏率之首。 胜利油田有着较丰富的稠油资源,其稠油埋藏相对较深(1500m左右),注汽温度和压力分别为 375、21MPa,均高于目前国内其他油田。以前主要使用普通N80、P110套管,稠油热采井的套损 率超过30%。 根据胜利油田稠油热采井的井深、注汽温度高、注汽压力大的特点,通过调查分析该油田稠油 热采井套管损坏的主要形式,专门设计开发了一种适合该油田使用工况的稠油热采井专用套管 TPl10H。该套管在通过西安管材研究所的注蒸汽热模拟试验后,开始在胜利油田稠油热采井中试用, 取得了成功,胜利油田已批量使用。 2套管的性能指标 2.1力学性能指标 TPl10H钢级套管力学性能指标见表l。 TPll0H钢级套管力学性能指标2.2使用性能指标 TPl10H钢级套管使用性能指标见表2。 TPI10H钢级套管使用性能指标249 钢镣学会第五届_:次年会 论文集一产品开发 2.3与其他相关钢级套管使用性能对比 TPl 10H钢级套管与其链粳关锻级套管使震性麓对院见表3。 滑脱强度10001bs内屈服强度伊si 挤毁强度,Psi 抗压缩能力x10001bs TPI10H 零177。8x9.19 编撵889 10408 7800 869 pllO PllO ¥177。8x9.19 中177.810.36 TPll0H与同规格PllO对比 853955 1.04 9960ll220 1.04 6230 8530 1.25 793 900 1.10 TPll0H与高一规耩PllO对比0.93 0.93 0.91 O.97 TPIIOH 垂177。89。19 7239520 7800 723 pllO Pll0 中177.89.19 m177.8x10,36 TPll0H与同规格PllO对比 长圆 长圆 693 797 l+04 9520 9520 1.oo 6230 8530 1.25 693 797 1.04 TPIIOH与褰一瘦稳P110瓣毪 O.91 O,9le.9| 3生产工艺流程 管坯加热一定心。穿孔哼连轧一定径_冷却_锯切一矫直寸无损探伤_检验。(3)套管加工 调质处理_无损探伤_管端螺纹加工一接箍拧接寸通径_水压试验一另一管端螺纹加工一上保护 环专i樊l长称重_喷窜涂漆呻烘干寸入库。 4套管的实际质量水平 在生产过程中分别对化学成分、力学性能、金相检验、套管使用性能及高温性能进行跟踪和统 计分析,结果表臻,生产出酶套警各项性麓达到设诗要求,可以满足、洼匿实际使矮需要。 4.1常规性能检验结聚 TPll0H钢级套管力学性能结果见表4,金相检验结果见表5。 TPll0H钢级豢警力学性能检验缕鬃统计数 Rto.dMPa是.於《Pa 50956 836 887 066948 961 27 22 24 104 86 92 TPI10H钢级套繁金相检验结采夹杂物 晶粒度组织 MAX1.5 SEMIN 9.OS.O AV 0.4 S斟8.5注:样本数为28。 钢管学会第五届二次年会 论文集一产品开发 4。2高激性能检验结果 从嚣批生产酶套管中蘧梳抽样遴行高温拉律性麓试验,并与同规格酶迸露N80、Pll0钢级套管 的高温拉伸性能对比,根据这些试验结果绘制的高温性能曲线见图l。从图l可以看出,TPllOH 套管的高温拉伸性能明显优-于N80和Pll0钢级,在375"C-FTPll0H钢级套管仍有较高的屈服强度。 100200 300 400 TPll0H麓N80、Pll0钢锾謇管蹇漫毽缝麴线整管使用性能评价试验结果 从首批生产的0177.8mmx9,19mmTPll0H钢级套管中随机抽样进行整管使用性能评价试验, 试验续暴见表6。 表6整管使用性能评价试验结果 注:Ar'lBul.5C2推荐值。 5热模拟评价试验 隧桃抽样刭中国石油天然气集譬公霹莲安营材研究所进行热模拟试验,以考核该套警在胜利油 田稠油热采工艺条件下的使用性能和涛命。试验条件由油田与西安管材所的技术人员根据套管的使 用工况菸同提出,在两安管材所管柱力学室联合力学试验机上进行。详细试样情况见表7。 TPt10H钢缀套警热横锨谭{套试验试群基本售淀按APIlip 5C5标准的有关规定进行上扣。对于BC套管(即试样T1)按“三角形”标记底边控 制上扣;对于LC套管(即试样S1、W1)按APIRP 5C1标准推荐的最佳扭矩控制上扣。试验在从 美国摩尔公司进口的立式拉伸试验机上进行,采用陶瓷加热片的方式对试样进行加热。 高滏条件下拉.医艨力循环试验圭要对试样施热辘向拉应力囊辎巍压应力,每施麴1次拉应力、 1次压应力作为1个{7螽环,其中拉应力在室温下进行,压应力在用户温度(3750C)下进行。应力水 平按最低500MPa开始进行第1次循环,以后每增加一次循环,应力增加50MPa,直至试样失效(断 裂、滑脱)或出现严重变形则终止试验。但最大不超过800MPa。 251 _dl9-皂《钢管学会第无届一次年会 论文集一声晶开发 3澍试徉联l、W1。、S1)进行了赢瀑条辞下控.压波力循环试验,蒸中试样Tl究成了5个拉.压弦 环,在藏力承平这瓢700MPa爨誊,试撵靠近攘箍豹管棒出现变形焉终止试验;试掸W1瓷避行繁1 个拉.愿威力循环时,经过500MPa的压应力黯,试样靠近接箍的管体出现一定变形,继续施加拉应 力时,当应力达到317MPa时从螺纹部位发生滑脱失效后终止试验;试样Sl在进行第1个拉.压威 力循环时,经过500MPa的压照力惑,试样靠近接箍的管体粥现一定变形鬣终止试验。试验后试襻 瘸2试群Tl试验簧剡秀戴霹秘照冀(TPll0国藿3漩徉W1试验轰割嚣鼗蠢秘爨麓(N80)黧4浚麟S1试验轰捌殍鼗蓑皱瓣篾pll国从试验结晨来看,零l试榉经过5个拉。箍应力循环薏,在3750C温度下承受700MPa麴瘦力才 獭现变形,而W1和Sl试样均在第1个循环时即发生严重变形,谯375oC温度下承受的成力仅为 500MPa,尤其是W1试样(N80套管>在375oC滠度下经过500MPa压威力质,在承受的拉应力 仅为317MPa辩虢从螺纹部位游脱失效,萁对照豹失效载赞为l544kN,远低予该裁格APIBUL5C2 瓶定靛最低连接强度2309kN。 6油田使用情况 至2006年8月底,油豳共购买天津锻管集团有限公罨q)177.8mm9。19ramBCTPil0H钢级套 警近5万t,先后全部下井使霜,现来凳壶予套管失散导致漓弗报褒蠛蒙。 7结论 (1)TPll0H钢级套管的制管材料的热稳定性较好,在375环境温度条件下,其屈服强度明 显高予溷规格的迸蜀pllO和N80锶级套管。 (2)TPlIOH钢级套管的熬管使臻经懿饶良,超过了霹规格Pll0钢缴襄管的API牲麓推荐魏。 (3)按蠹錾黧实际使建条件锚定的热模拱试验缩祭表装,TPll0H钢级套管在3750C的熬采条律 下无论是从承受应力的高低(达到700MPa),还是承受拉.压应力的循环次数(达到5次),均优于 其他逃飚同规格的N80钢级套管和Pll0钢级套管,即TPllOH钢级套管更邋合在热采条件下使黑。 (5)采藤Cr-Mo钢酶TPlIOH钢级套管鸯霹上耐离温的离级玛斯褥螺纹密封脂,在菇溢下其密瓣能超过C.Mn商套管。 8参考文献 Tsum.E,Kohyama,F,Ogasawaea,M,ThermalStressandRelaxationSimulationofTubularConnectioninSteam InjectionWell,PVP-V01.172,1989. APISPEC.5CT《第8激,2004。4余露,强雪冬+热栗磐套管损坏枫璎及辚治方法。石演专麓罄,1999,(i):57。 作者简介 声,j、痰(t965-),募,高级工鼹魉,-g期从事菇潦套管的叁足守译价、失效分析浚赫产品秀发盖棒。 252

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