P110抗挤毁套管的研究开发
|
摘要
P110抗挤毁套管是油田上用于深井、超深井和地层条件复杂的对油层套管。由于工作环境复杂，钢管受到强大的内、外挤压力，因此要求具有良好的力学性能和较强的抵抗内、外压挤毁性能。
本文采用对比优化的方法设计了P110抗挤毁套管材料的化学成分，确定了生产P110抗挤毁套管的材料HS110T1。根据P110抗挤毁套管的性能要求及生产厂的生产机组的特点，确定了P110抗挤毁套的生产工艺路线为炼钢+水平连铸→热轧→成品热处理。讨论了材料性能、尺寸精度、残余应力等对套管抗挤毁性能的影响。在生产过程中，采用合理的成品热处理工艺、最优的加工工艺路线并提高工模具精度、采用在线热矫直技术等，可提高套管的尺寸精度和抗挤强度。
实际应用结果表明：设计的HS110T1成份和确定的轧制工艺及热处理工艺是可行的，生产出的P110套管力学性能和抗挤毁性能都能满足API标准，并优于API标准要求，完全能满足用户要求，且提高了成材率，大大地降低了生产成本。
Collapse casing P110 is the production casing used in the deep well, super-deep well and complicate formation condition of the oil field. Because work condition is complex and casing worked under the huge internal and external pressure, it is to require the excellent mechanical performaces and good anti-collapse properties for internal and external pressur.
In the paper, we designed the chemical composition of collapse casing P110 and introduced the comparision optimization method for material research。Finally, we determined the material (HS110T1) for producing collapse casing P110. According to performance requirement of collapse casing P110 and characteristics of manufacuturing plant, we defined the process route for producing this casing: "Steel Making+Horizontal Continous Cast→Hot Rolling→Finishing Heattreatment". This paper discussed the relative factors such as: material performance, dimensional precision, residual stress, which will affect the anti-collaspe performance of casing. During the production, some of technical solutions are applied such as: heat treatment for finishing optimization, best process route selection and enhance of tooling precision, use of online hot straightening, which advanced the material yield strength, promoted the dimensional precision of casing and limited the residual stress of casing, the above of methods have a assurance and improvement for the tensile strength of casing and can meet the quality requirement of products.
The researching result indicated that, the designed chemical composition (HS110T1), roling process and heattreatment technology are feasible. The mechanical performances and anti-collapse properties of collapse casing P110 can meet and exceed the API standard. It completely satisfied custom's requirement and elevated the yield ration and greatly reduced the production costs.
本文采用对比优化的方法设计了P110抗挤毁套管材料的化学成分，确定了生产P110抗挤毁套管的材料HS110T1。根据P110抗挤毁套管的性能要求及生产厂的生产机组的特点，确定了P110抗挤毁套的生产工艺路线为炼钢+水平连铸→热轧→成品热处理。讨论了材料性能、尺寸精度、残余应力等对套管抗挤毁性能的影响。在生产过程中，采用合理的成品热处理工艺、最优的加工工艺路线并提高工模具精度、采用在线热矫直技术等，可提高套管的尺寸精度和抗挤强度。
实际应用结果表明：设计的HS110T1成份和确定的轧制工艺及热处理工艺是可行的，生产出的P110套管力学性能和抗挤毁性能都能满足API标准，并优于API标准要求，完全能满足用户要求，且提高了成材率，大大地降低了生产成本。
Collapse casing P110 is the production casing used in the deep well, super-deep well and complicate formation condition of the oil field. Because work condition is complex and casing worked under the huge internal and external pressure, it is to require the excellent mechanical performaces and good anti-collapse properties for internal and external pressur.
In the paper, we designed the chemical composition of collapse casing P110 and introduced the comparision optimization method for material research。Finally, we determined the material (HS110T1) for producing collapse casing P110. According to performance requirement of collapse casing P110 and characteristics of manufacuturing plant, we defined the process route for producing this casing: "Steel Making+Horizontal Continous Cast→Hot Rolling→Finishing Heattreatment". This paper discussed the relative factors such as: material performance, dimensional precision, residual stress, which will affect the anti-collaspe performance of casing. During the production, some of technical solutions are applied such as: heat treatment for finishing optimization, best process route selection and enhance of tooling precision, use of online hot straightening, which advanced the material yield strength, promoted the dimensional precision of casing and limited the residual stress of casing, the above of methods have a assurance and improvement for the tensile strength of casing and can meet the quality requirement of products.
The researching result indicated that, the designed chemical composition (HS110T1), roling process and heattreatment technology are feasible. The mechanical performances and anti-collapse properties of collapse casing P110 can meet and exceed the API standard. It completely satisfied custom's requirement and elevated the yield ration and greatly reduced the production costs.
引文
[1] 殷国茂主编．中国钢管50年[M]．成都：四川科学技术出版社，2004：58-66．
[2] 李鹤林．油井管发展动向及若干热点问题(上)[J]．钢管，2005，34(6)：1-6．
[3] 陈鸿番主编．石油工业通论[M]．北京：石油工业出版社，1995：79-86．
[4] 李诚铭．新编石油钻井技术手册[M]．北京：中国知识出版社，2006：32-45．
[5] API Spec 5CT．套管和油管规范[J]．ISO 11960，2004：3-5．
[6 刘天佑．钢材质量检验[M]．北京：冶金工业出版社，2004：79-103．
[7] 杨秀琴．关于我国钢管行业发展战略的思考[J]．钢管，2006，35(2)：10-14．
[8] 张毅，李鹤林，陈诚德．我国油井管现状及存在的问题[J]．焊管，1999，22(5)：1-11．
[9] 李连诗．钢管塑性变形原理(上册)[M]．北京：冶金工业出版社，1985：86-87．
[10] 张毅，宋箭平．BG110T抗挤毁套管的试验研究(下)[J]．钢管，2002，31(2)：13-16．
[11] 李勤，肖功业．TP110TT高抗挤毁套管的开发[J]．天津冶金，2005，125(1)：16-19．
[12] 李勤，张传友等．高抗挤毁石油套管的试制[J]．钢管，2004，33(4)：28-31．
[13] 韩建增，李中华等．几何缺陷对套管抗挤毁强度影响的有限元分析[J]．天然气工业，2004，24(5)：71-72．
[14] 李东进．用有限元方法分析石油套管矫直产生的残余应力[J]．钢管，2002，35(2)：31-33．
[15] 张毅，吉玲康．国内外C-90套管的成分、组织与性能[J]．焊管，1998(1)：15-17．
[16] 黄淳，高连新．优质高抗挤套管WSP110T的研制[J]．钢管，2002，36(2)：22-25．
[17] 褚武扬，王燕斌等．抗H_2S石油套管的设计[J]．金属学报，1998，31(10)：16-19．
[18] 《合金钢手册》编写组．合金钢手册(上)[M]．北京：冶金工业出版社，1984：67-75．
[19] 李连诗．钢管塑性变形原理(上册)[M]．北京：冶会工业出版社，1985：115．
[20] 严泽生，高德利．一种新型高抗挤套管的研制[J]．钢铁，2004，39(7)：35-39．
[21] Bcrgen. The Control and Monitoring of Polymer Quenchant Sytems[J]. Heat Treatment of Metals, 1991, 2: 37-40.
[22] 李连诗，韩观昌．小型无缝钢管生产(上册)[M]．北京：冶金工业出版社，1989：398-411．
[23] 李阳华．三辊轧管机轧制的钢管表面裂纹缺陷分析[J]．轧钢，2002，2：18-20．
[24] 刘永铨．钢的热处理[M]．北京：冶金工业出版社，1981：61．
[25] 黄春峰．钢的热处理经验公式[J]．航空制造技术，2004，4：5-10．
[26] 李美林．热处理工件淬火裂纹的探讨[J]．株洲工学院学报，1999，2：12-14．
[27] 宋维锡．金属学[M]．北京：冶金工业出版社，1989：203-210．
[28] 崔忠圻，刘北兴．金属学与热处理原理[M]．哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，1998：
[2] 李鹤林．油井管发展动向及若干热点问题(上)[J]．钢管，2005，34(6)：1-6．
[3] 陈鸿番主编．石油工业通论[M]．北京：石油工业出版社，1995：79-86．
[4] 李诚铭．新编石油钻井技术手册[M]．北京：中国知识出版社，2006：32-45．
[5] API Spec 5CT．套管和油管规范[J]．ISO 11960，2004：3-5．
[6 刘天佑．钢材质量检验[M]．北京：冶金工业出版社，2004：79-103．
[7] 杨秀琴．关于我国钢管行业发展战略的思考[J]．钢管，2006，35(2)：10-14．
[8] 张毅，李鹤林，陈诚德．我国油井管现状及存在的问题[J]．焊管，1999，22(5)：1-11．
[9] 李连诗．钢管塑性变形原理(上册)[M]．北京：冶金工业出版社，1985：86-87．
[10] 张毅，宋箭平．BG110T抗挤毁套管的试验研究(下)[J]．钢管，2002，31(2)：13-16．
[11] 李勤，肖功业．TP110TT高抗挤毁套管的开发[J]．天津冶金，2005，125(1)：16-19．
[12] 李勤，张传友等．高抗挤毁石油套管的试制[J]．钢管，2004，33(4)：28-31．
[13] 韩建增，李中华等．几何缺陷对套管抗挤毁强度影响的有限元分析[J]．天然气工业，2004，24(5)：71-72．
[14] 李东进．用有限元方法分析石油套管矫直产生的残余应力[J]．钢管，2002，35(2)：31-33．
[15] 张毅，吉玲康．国内外C-90套管的成分、组织与性能[J]．焊管，1998(1)：15-17．
[16] 黄淳，高连新．优质高抗挤套管WSP110T的研制[J]．钢管，2002，36(2)：22-25．
[17] 褚武扬，王燕斌等．抗H_2S石油套管的设计[J]．金属学报，1998，31(10)：16-19．
[18] 《合金钢手册》编写组．合金钢手册(上)[M]．北京：冶金工业出版社，1984：67-75．
[19] 李连诗．钢管塑性变形原理(上册)[M]．北京：冶会工业出版社，1985：115．
[20] 严泽生，高德利．一种新型高抗挤套管的研制[J]．钢铁，2004，39(7)：35-39．
[21] Bcrgen. The Control and Monitoring of Polymer Quenchant Sytems[J]. Heat Treatment of Metals, 1991, 2: 37-40.
[22] 李连诗，韩观昌．小型无缝钢管生产(上册)[M]．北京：冶金工业出版社，1989：398-411．
[23] 李阳华．三辊轧管机轧制的钢管表面裂纹缺陷分析[J]．轧钢，2002，2：18-20．
[24] 刘永铨．钢的热处理[M]．北京：冶金工业出版社，1981：61．
[25] 黄春峰．钢的热处理经验公式[J]．航空制造技术，2004，4：5-10．
[26] 李美林．热处理工件淬火裂纹的探讨[J]．株洲工学院学报，1999，2：12-14．
[27] 宋维锡．金属学[M]．北京：冶金工业出版社，1989：203-210．
[28] 崔忠圻，刘北兴．金属学与热处理原理[M]．哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，1998：