ISO-13679-油套管接頭試驗(yàn)評(píng)價(jià)技術(shù)介紹

套管、油管接頭質(zhì)量及適用性評(píng)價(jià)

2024/5/291背景特殊接頭的開展評(píng)價(jià)方法開展試驗(yàn)評(píng)價(jià)內(nèi)容內(nèi)容提要2024/5/292背景油管柱和套管柱通常要承受幾十或上百兆帕的內(nèi)壓或外壓不均勻外壓拉伸/壓縮載荷彎曲、扭矩高溫/低溫腐蝕介質(zhì)腐蝕、應(yīng)力腐蝕、疲勞腐蝕等疲勞載荷溫度循環(huán)、載荷循環(huán)、振顫載荷的時(shí)效地層破壞后性質(zhì)變化、油氣長(zhǎng)期開采后成分變化2024/5/293背景油套管連接螺紋API螺紋非API螺紋圓螺紋偏梯形彈性密封金屬密封直連型整體連接特殊結(jié)構(gòu)螺紋質(zhì)量評(píng)價(jià)適用性評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)質(zhì)量、生產(chǎn)質(zhì)量、使用工況生產(chǎn)質(zhì)量、使用工況提高生產(chǎn)質(zhì)量、設(shè)計(jì)水平管材優(yōu)選為了滿足油田工況要求，油套管接頭類型也有了較大開展。2024/5/294油井管的質(zhì)量好壞和性能優(yōu)劣，直接影響著油公司的勘探開發(fā)效益和平安生產(chǎn)，對(duì)石油工業(yè)的開展關(guān)系重大。加工工藝、方法與質(zhì)量控制程序材料化學(xué)成分規(guī)格連接螺紋類型油井管結(jié)構(gòu)與密封性能背景幾何尺寸力學(xué)性能2024/5/295背景特殊接頭的開展評(píng)價(jià)方法開展試驗(yàn)評(píng)價(jià)內(nèi)容2024/5/296特殊接頭的開展每英寸10牙/8牙V型螺紋API1924每英寸8牙/10牙圓螺紋接頭每英寸8牙偏梯形螺紋接頭出現(xiàn)特殊螺紋接頭法國(guó)瓦魯瑞克等公司申請(qǐng)了專利有一百多種特殊螺紋扣型國(guó)內(nèi)近十家制造廠有或正在開發(fā)特殊螺紋隨后二十世紀(jì)四十年代目前API圓螺紋接頭易發(fā)生滑脫氣密封性能缺乏API偏梯形螺紋接頭連接強(qiáng)度高，密封性能缺乏2024/5/297特殊接頭的開展偏梯形螺紋+金屬密封面改進(jìn)偏梯形螺紋+金屬密封面楔形螺紋+金屬密封面不需螺紋脂的特殊接頭特殊環(huán)境應(yīng)用接頭同樣氣密封性能下抗高拉伸、彎曲、壓縮、疲勞能力提高提高可靠性、易操作性，滿足特殊應(yīng)用膨脹管接頭雙金屬管特殊接頭內(nèi)涂層用特殊接頭套管鉆井用接頭低應(yīng)力耐腐蝕接頭2024/5/298背景特殊接頭的開展評(píng)價(jià)方法開展試驗(yàn)評(píng)價(jià)內(nèi)容2024/5/299油井管服役條件機(jī)械作用（動(dòng)、靜）環(huán)境與介質(zhì)作用軸向力腐蝕內(nèi)壓外壓彎曲扭矩碰撞沖擊溫度（交變沖擊）跳鉆、套管射孔上扣、傳遞扭矩水平井分支井泥漿、巖鹽蠕動(dòng)不均勻泥漿、天然氣高壓注水壓裂酸化自重、摩擦沖刷、浮力H2S、CO2CL-、[O]高溫強(qiáng)度變形應(yīng)力腐蝕低溫變形斷裂韌性評(píng)價(jià)方法與以下因素開展相關(guān)油井管服役工況試驗(yàn)技術(shù)/方法試驗(yàn)設(shè)備評(píng)價(jià)方法開展2024/5/2910對(duì)溫度、腐蝕、密封性、磨損等特殊因素考慮較少或考慮時(shí)無(wú)技術(shù)依據(jù)。目前管柱設(shè)計(jì)基本上是強(qiáng)度設(shè)計(jì)，主要是抗拉、抗內(nèi)壓密封、抗外擠強(qiáng)度校核。導(dǎo)致的結(jié)果：一方面套管壁厚越來(lái)越厚、鋼級(jí)越來(lái)越高，按一般安全準(zhǔn)則幾乎沒(méi)有套管可選；尾管固井間隙越來(lái)越小，下不到設(shè)計(jì)井深就中途遇阻遇卡。另一方面螺紋接頭、管材防腐等方面仍存在較大的事故隱患。單純依據(jù)強(qiáng)度校核的管柱設(shè)計(jì)方法無(wú)法保證管柱經(jīng)濟(jì)、平安可靠性。評(píng)價(jià)方法開展2024/5/2911管柱選擇和驗(yàn)證評(píng)價(jià)是管柱設(shè)計(jì)的補(bǔ)充和完善，是保證管柱設(shè)計(jì)可靠性不可缺少的環(huán)節(jié)。管柱種類較多，性能差異很大，一些性能無(wú)法通過(guò)簡(jiǎn)單力學(xué)方法確認(rèn)，如管體的抗擠強(qiáng)度、接頭的連接強(qiáng)度和密封性能等，只有通過(guò)驗(yàn)證評(píng)價(jià)才能進(jìn)行確認(rèn)。標(biāo)準(zhǔn)給出的只是接頭單軸強(qiáng)度，套管的復(fù)合承載能力〔尤其是接頭的密封性和耐腐蝕性〕一般并沒(méi)有給出。對(duì)于特殊工況條件的油、氣井，需要模擬現(xiàn)場(chǎng)工況條件對(duì)所選套管的承載能力進(jìn)行評(píng)價(jià)，以確認(rèn)設(shè)計(jì)是否平安可靠。評(píng)價(jià)方法開展2024/5/2912評(píng)價(jià)方法開展在國(guó)外油公司管理體系中，具有一定強(qiáng)制性APIRP37(1st)APIRP37(2nd)APIRP5C5(1st)APIRP5C5(2nd)1958年1980年1990年1996年試驗(yàn)周期縮短油公司，評(píng)價(jià)方法的優(yōu)點(diǎn)試驗(yàn)分級(jí)規(guī)定試樣長(zhǎng)度及組合試驗(yàn)方法細(xì)節(jié)增加試驗(yàn)項(xiàng)目增加模擬井況針對(duì)美國(guó)南部高壓油氣井APIRP5C5（油、套管接頭評(píng)價(jià)方法）2024/5/291390年代中期國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織著手制定油井管柱設(shè)計(jì)驗(yàn)證評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)APIRP5C52nd2002年底《石油天然氣工業(yè)-套管和油管試驗(yàn)程序》APIRP5C53rd/ISO13679第1版密封包絡(luò)線和強(qiáng)度包絡(luò)線的概念介紹了需進(jìn)行特殊檢測(cè)的特殊工藝強(qiáng)化了不同井況條件下油、套管接頭性能驗(yàn)證修改補(bǔ)充ISO13679評(píng)價(jià)方法開展2024/5/2914評(píng)價(jià)方法開展APIRP5C5(1991、1996)《套管和油管接頭評(píng)價(jià)程序推薦作法》2024/5/2915評(píng)價(jià)方法開展APIRP5C5(2003)/ISO13679(2002)《套管和油管接頭評(píng)價(jià)程序推薦作法》試樣數(shù)量減少，試驗(yàn)難度增加2024/5/2916評(píng)價(jià)方法開展APIRP5C5/ISO13679(2009征求意見稿)《套管和油管接頭評(píng)價(jià)程序推薦作法》試樣數(shù)量再次減少，試驗(yàn)難度增加2024/5/2917評(píng)價(jià)方法開展為防止使用中發(fā)生失效，國(guó)外各大石油公司普遍制定了自己的油套管接頭質(zhì)量評(píng)價(jià)方法，并在訂貨補(bǔ)充條件中規(guī)定了必須進(jìn)行的關(guān)鍵試驗(yàn)內(nèi)容。2024/5/2918隨著新的鉆完井技術(shù)和油井管技術(shù)出現(xiàn)，接頭評(píng)價(jià)技術(shù)也需開展可膨脹管連續(xù)柔性管套管鉆井評(píng)價(jià)方法開展2024/5/2919背景特殊接頭的開展評(píng)價(jià)方法開展試驗(yàn)評(píng)價(jià)內(nèi)容2024/5/2920一般過(guò)程確定油井管服役工況分析油井管可能的失效類型，即結(jié)構(gòu)失效和密封失效試驗(yàn)評(píng)價(jià)內(nèi)容2024/5/2921油井管服役條件機(jī)械作用（動(dòng)、靜）環(huán)境與介質(zhì)作用軸向力腐蝕內(nèi)壓外壓彎曲扭矩碰撞沖擊溫度（交變沖擊）跳鉆、套管射孔上扣、傳遞扭矩水平井分支井泥漿、巖鹽蠕動(dòng)不均勻泥漿、天然氣高壓注水壓裂酸化自重、摩擦沖刷、浮力H2S、CO2CL-、[O]高溫強(qiáng)度變形應(yīng)力腐蝕低溫變形斷裂韌性確定油井管服役工況試驗(yàn)評(píng)價(jià)內(nèi)容2024/5/2922分析油井管可能的失效類型，即結(jié)構(gòu)失效和密封失效，包括以下類型變形：彎曲、壓扁、凹陷、失穩(wěn)等破裂：管體爆裂、接箍縱裂、管體斷裂、錯(cuò)斷、應(yīng)力腐蝕開裂、疲勞或腐蝕疲勞斷裂外表?yè)p傷：腐蝕、磨損、磨損、螺紋粘結(jié)螺紋連接失效：泄漏、滑脫、粘扣、跳扣、斷裂。試驗(yàn)評(píng)價(jià)內(nèi)容2024/5/2923試驗(yàn)評(píng)價(jià)內(nèi)容有限元分析室內(nèi)模擬評(píng)價(jià)試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用評(píng)價(jià)確定油井管服役工況2024/5/2924API5C5/ISO13679接頭質(zhì)量評(píng)價(jià)API5C5/ISO13679：規(guī)定接頭的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)質(zhì)量驗(yàn)證試驗(yàn)內(nèi)容，為一般的質(zhì)量檢測(cè)涉及載荷少：均勻內(nèi)壓、外壓，軸向拉伸/壓縮，彎曲，溫度為管柱強(qiáng)度設(shè)計(jì)提供數(shù)據(jù)參數(shù)極限性能、載荷包絡(luò)線工況模擬試驗(yàn)：盡可能接近實(shí)際工況：溫度、內(nèi)壓/外壓、彎曲、軸向載荷、沖擊、振動(dòng)、腐蝕受設(shè)備、技術(shù)限制，多種工況不能模擬：超高壓/高溫/高速下的沖蝕、振顫試驗(yàn)評(píng)價(jià)內(nèi)容2024/5/2925APIRP5C5/ISO13679:2002規(guī)定的試驗(yàn)內(nèi)容試驗(yàn)分級(jí)CAL〔接頭級(jí)別〕Ⅳ〔8個(gè)試樣〕：適用最苛刻的用途。氣井生產(chǎn)和注采用的油管、套管，使接頭承受各種循環(huán)載荷，包括內(nèi)壓、外壓，拉伸、壓縮與彎曲作用。使接頭經(jīng)受180℃〔356℉〕高溫和氣體壓力下的熱/壓力-拉伸循環(huán)。在壓力-軸向力圖的四個(gè)象限里都要進(jìn)行極限載荷試驗(yàn)CAL(接頭級(jí)別)Ⅲ〔6個(gè)試樣〕：適用苛刻的用途。油、氣井生產(chǎn)和注采用的油管、套管。其試驗(yàn)程序是使接頭承受各種循環(huán)載荷，包括內(nèi)壓、外壓，拉伸和壓縮作用。彎曲作用是可選擇的載荷。溫度和溫度/壓力-拉伸循環(huán)試驗(yàn)條件不如CALⅣ那么嚴(yán)格，在135℃〔275℉〕高溫和氣體壓力下試驗(yàn)5個(gè)h。在壓力-軸向力圖的四個(gè)象限里都要進(jìn)行極限載荷試驗(yàn)。試驗(yàn)評(píng)價(jià)內(nèi)容2024/5/2926APIRP5C5/ISO13679:2002規(guī)定的試驗(yàn)內(nèi)容試驗(yàn)分級(jí)CAL〔接頭級(jí)別〕Ⅱ〔4個(gè)試樣〕：適用較不苛刻的用途。適用于油、氣井生產(chǎn)和注采并承受有限外壓的油管、套管及技術(shù)套管。其試驗(yàn)程序是使接頭承受各種循環(huán)載荷，包括內(nèi)壓、拉伸和壓縮作用〔無(wú)外壓〕。彎曲可選。135℃〔275℉〕高溫和氣體壓力下試驗(yàn)。只在內(nèi)壓-軸向力圖的兩個(gè)象限內(nèi)進(jìn)行極限載荷試驗(yàn)。CAL(接頭級(jí)別)Ⅰ〔3個(gè)試樣〕：適用最不苛刻的用途。適用于油井。其試驗(yàn)程序是使接頭承受各種循環(huán)載荷，包括內(nèi)壓，拉伸和壓縮作用〔無(wú)外壓〕，用液體做試驗(yàn)壓力介質(zhì)，彎曲可選，室溫。只在內(nèi)壓-軸向力圖的兩個(gè)象限內(nèi)進(jìn)行極限載荷試驗(yàn)試驗(yàn)評(píng)價(jià)內(nèi)容2024/5/2927APIRP5C5/ISO13679:2002規(guī)定的試驗(yàn)內(nèi)容試樣準(zhǔn)備：接頭按規(guī)定極限公差加工。試驗(yàn)評(píng)價(jià)內(nèi)容1槽口最小0.2mm〔0.008in〕深，兩個(gè)互成180度角2對(duì)兩個(gè)槽口進(jìn)行打磨以防粘扣發(fā)生，槽口不能穿過(guò)金屬密封面。標(biāo)準(zhǔn)值試樣1、5、6試樣2試樣3試樣4、7、82024/5/2928試樣準(zhǔn)備：a)管體應(yīng)來(lái)自同一批材料；b)接箍應(yīng)來(lái)自同一批材料；c)整體接頭所有材料應(yīng)來(lái)自同一批；d)所有材料均應(yīng)滿足相應(yīng)材料標(biāo)準(zhǔn)的要求；e)管體實(shí)測(cè)最小壁厚應(yīng)不大于試樣管體的名義壁厚。1夾持固定端2彎曲用應(yīng)變片3應(yīng)變片與接頭間距離：≥應(yīng)變片與夾持端距離：≥〕4外螺紋5內(nèi)螺紋管體最小無(wú)支撐長(zhǎng)度Lpj試驗(yàn)評(píng)價(jià)內(nèi)容2024/5/2929試樣準(zhǔn)備：試樣長(zhǎng)度及應(yīng)變片位置1夾持固定端2彎曲用應(yīng)變片3應(yīng)變片與接頭間距離：≥應(yīng)變片與夾持端距離：≥〕4外螺紋5內(nèi)螺紋管體最小無(wú)支撐長(zhǎng)度Lpj試驗(yàn)評(píng)價(jià)內(nèi)容2024/5/2930試驗(yàn)評(píng)價(jià)內(nèi)容每根試樣的試驗(yàn)內(nèi)容2024/5/2931試驗(yàn)評(píng)價(jià)內(nèi)容如果上述局部試驗(yàn)內(nèi)容，不必整套試驗(yàn)，已足以驗(yàn)證接頭對(duì)特定用途的適用性；或者其它規(guī)格試樣的經(jīng)驗(yàn)和相關(guān)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以利用，實(shí)際操作中可對(duì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的試驗(yàn)做改動(dòng)：預(yù)計(jì)的改動(dòng)已預(yù)先清楚地記錄在案；相關(guān)各方一致同意；在試驗(yàn)研究報(bào)告中，要清楚地說(shuō)明這些變動(dòng)。2024/5/2932試驗(yàn)室及設(shè)備要求進(jìn)行全尺寸試驗(yàn)的試驗(yàn)室應(yīng)由認(rèn)可的國(guó)家或國(guó)際檢定組織授權(quán)。壓力傳感器、應(yīng)變計(jì)和熱電偶之類的檢測(cè)和記錄裝置，應(yīng)定期標(biāo)定。確保所有使用的試驗(yàn)機(jī)架整機(jī)都經(jīng)過(guò)了合法標(biāo)定。溫度、壓力、拉伸/壓縮載荷在標(biāo)定范圍內(nèi)相對(duì)誤差應(yīng)不超過(guò)±1.0%。根據(jù)試驗(yàn)載荷的需要或過(guò)去的使用狀況，應(yīng)具有試驗(yàn)過(guò)程中的設(shè)備標(biāo)定能力。試驗(yàn)室的標(biāo)定標(biāo)準(zhǔn)和標(biāo)定操作均應(yīng)記錄，可追溯。建議進(jìn)行預(yù)演試驗(yàn)。在正式試驗(yàn)前用簡(jiǎn)化的程序檢驗(yàn)接頭設(shè)計(jì)、試驗(yàn)程序和試驗(yàn)室能力。正式試樣宜在預(yù)演試驗(yàn)后進(jìn)行螺紋加工。金屬密封過(guò)盈量較小的試樣應(yīng)進(jìn)行壓力密封試驗(yàn)，金屬密封過(guò)盈量較大的試樣應(yīng)用來(lái)檢測(cè)接頭對(duì)粘扣的敏感性。試驗(yàn)評(píng)價(jià)內(nèi)容2024/5/2933上/卸扣試驗(yàn)試驗(yàn)的上/卸方法及螺紋脂宜和油田現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)一致試驗(yàn)設(shè)備必須能記錄扭矩-圈數(shù)關(guān)系曲線分為抗粘扣上/卸扣試驗(yàn)、循環(huán)上/卸扣試驗(yàn)、最終上扣制造廠推薦最大及最小螺紋脂用量最小扭矩：<設(shè)計(jì)最小扭矩的105%最大扭矩：>設(shè)計(jì)最大扭矩的95%上扣速度：>制造廠推薦最大速度的90%宜垂直上扣試驗(yàn)評(píng)價(jià)內(nèi)容2024/5/2934試驗(yàn)評(píng)價(jià)內(nèi)容上/卸扣試驗(yàn)每次卸扣后應(yīng)仔細(xì)檢查接頭，并作記錄。評(píng)估并記錄扭矩-圈數(shù)曲線與觀測(cè)到的接頭粘扣的相關(guān)性，并在扭矩-圈數(shù)曲線圖上記錄所有對(duì)改進(jìn)其他上扣有益的現(xiàn)象和變化每次卸扣后，內(nèi)、外螺紋僅可采用接頭制造廠為油田使用而制定的技術(shù)方法進(jìn)行修復(fù)。所有修復(fù)及修復(fù)時(shí)間都應(yīng)完整記錄。2024/5/2935氣〔液〕密封性試驗(yàn)A系試驗(yàn)：拉伸/壓縮+內(nèi)壓/外壓循環(huán)試驗(yàn)B系試驗(yàn)：拉伸/壓縮+內(nèi)壓+彎曲循環(huán)試驗(yàn)C系試驗(yàn)：拉伸+內(nèi)壓+熱循環(huán)試驗(yàn)為平安考慮，氣體壓力試驗(yàn)的試樣宜填充芯棒，芯棒應(yīng)采用不含空隙能很快釋放壓力的材料，以免影響試驗(yàn)結(jié)果。以不泄漏作為試驗(yàn)通過(guò)的判定準(zhǔn)那么試驗(yàn)評(píng)價(jià)內(nèi)容2024/5/2936氣〔液〕密封性試驗(yàn)內(nèi)壓泄漏收集方法O型圈檢漏裝置軟塞檢漏裝置接箍開孔檢漏裝置試驗(yàn)評(píng)價(jià)內(nèi)容2024/5/2937氣〔液〕密封性試驗(yàn)內(nèi)壓檢測(cè)收集方法外壓泄漏檢測(cè)氣泡法內(nèi)壓泄漏檢測(cè)通過(guò)泄漏試驗(yàn)和靈敏性檢查來(lái)檢定內(nèi)壓泄漏檢測(cè)系統(tǒng)。對(duì)泄漏檢測(cè)系統(tǒng)施加0.014MPa壓力的空氣或氮?dú)鈦?lái)檢驗(yàn)系統(tǒng)密封性。在壓力穩(wěn)定后，關(guān)閉氣源，觀察氣壓表兩分鐘內(nèi)的穩(wěn)定性，壓力下降那么表示系統(tǒng)泄漏。氣體壓力至少保持2min不變。用注入空氣、檢測(cè)氣泡試管出氣量的方法判斷靈敏性。以1cm3的增量至少注入10cm3氣泡。計(jì)算平均出氣量和進(jìn)氣量的關(guān)系。試驗(yàn)評(píng)價(jià)內(nèi)容刻度0.1cm3或更小刻度的量筒2024/5/2938氣〔液〕密封性試驗(yàn)氣泡法內(nèi)壓泄漏檢測(cè)保壓期〔穩(wěn)定期〕內(nèi)滿足下述要求可認(rèn)為沒(méi)有泄漏。15min保壓有四個(gè)連續(xù)5min保壓；前三個(gè)5min保壓期和后三個(gè)5min保壓期〔兩個(gè)連續(xù)滾動(dòng)的15min〕水面變化總計(jì)都沒(méi)有超過(guò)0.9cm3；5min保壓期內(nèi)水位未顯出有變化的趨勢(shì)。60min保壓已連續(xù)進(jìn)行13個(gè)5min保壓期；前12個(gè)5min保壓期和后12個(gè)5min保壓期〔兩個(gè)連續(xù)滾動(dòng)的60min〕水面變化總計(jì)都沒(méi)有超過(guò)0.9cm3/15min；5min保壓期內(nèi)水位未顯出有變化的趨勢(shì)。試驗(yàn)評(píng)價(jià)內(nèi)容60min保壓15min保壓2024/5/2939氣〔液〕密封性試驗(yàn)氣泡法內(nèi)壓泄漏檢測(cè)溫度循環(huán)保載時(shí)，5min內(nèi)水面只允許有0.3cm3〔0.9cm3/15min=0.3cm3/5min〕的變化，此類試驗(yàn)泄漏準(zhǔn)那么如下：在任何一個(gè)5min保溫期內(nèi)，假設(shè)一個(gè)試樣捕集到超過(guò)0.3cm3的氣泡，那么應(yīng)再延長(zhǎng)10min，總計(jì)保溫15min；如果15min保溫期內(nèi)氣泡管中水面變化大于0.9cm3，那么應(yīng)保溫1h來(lái)評(píng)估泄漏，并每5分記錄一次水面變化值。試驗(yàn)評(píng)價(jià)內(nèi)容2024/5/2940氣〔液〕密封性試驗(yàn)氦氣質(zhì)譜儀法檢測(cè)泄漏每次試驗(yàn)前要用氮?dú)饣蚣佑泻獾牡獨(dú)庾⑷朐囼?yàn)系統(tǒng)，然后通過(guò)對(duì)整個(gè)管線和檢漏裝置進(jìn)行氣體嗅探來(lái)檢驗(yàn)系統(tǒng)，檢查氣體中氦氣含量，確定各管線沒(méi)有堵塞。整個(gè)系統(tǒng)應(yīng)使用設(shè)備供給商推薦的標(biāo)定泄漏源進(jìn)行標(biāo)定，并且每年至少一次。標(biāo)定時(shí)使用標(biāo)定源代替試樣和泄漏檢測(cè)系統(tǒng)的其他局部。試驗(yàn)評(píng)價(jià)內(nèi)容2024/5/2941試驗(yàn)評(píng)價(jià)內(nèi)容加載軸向載荷加載速率：105MPa/min.(15000psi/min)或更小壓力速率：105MPa/min(15000psi/min)或更低彎曲載荷：用應(yīng)變片測(cè)量彎矩，一個(gè)管體上至少應(yīng)粘貼四個(gè)雙向應(yīng)變片，并在同一截面上呈玫瑰狀布置〔最好兩根管體上都有〕，可采用三種彎曲加載方式：四點(diǎn)彎曲固定四點(diǎn)彎曲時(shí)，在試樣兩端約束之間等距離放置2個(gè)彎曲加載機(jī)具，且確保它們施加相等的載荷；三點(diǎn)彎曲在接箍中間加力，得到的彎曲應(yīng)變數(shù)據(jù)要按從外載荷作用點(diǎn)到接箍中心的距離與外載荷作用點(diǎn)到應(yīng)變片中心距離的比值進(jìn)行修正，修正后的彎矩為作用于接箍的彎矩值；旋轉(zhuǎn)固定端的均衡彎曲氣〔液〕密封性試驗(yàn)2024/5/29426.1A系密封性試驗(yàn)〔I、II級(jí)無(wú)外壓〕195%VME管體屈服強(qiáng)度包絡(luò)線〔和接頭效率有關(guān)〕2推薦試驗(yàn)載荷路徑按逆時(shí)針、順時(shí)針、再逆時(shí)針?lè)较蜻M(jìn)行3次循環(huán)加載。試驗(yàn)評(píng)價(jià)內(nèi)容2a2024/5/29436.2B系密封性試驗(yàn)〔I級(jí)無(wú)彎曲，II、III級(jí)彎曲可選〕195%VME管體屈服強(qiáng)度包絡(luò)線2試驗(yàn)時(shí)，按逆時(shí)針、順時(shí)針、再逆時(shí)針?lè)较蜻M(jìn)行3次循環(huán)加載；試驗(yàn)評(píng)價(jià)內(nèi)容2a2024/5/29446.3C系密封性試驗(yàn)試驗(yàn)評(píng)價(jià)內(nèi)容5次常溫內(nèi)壓/拉伸循環(huán)試驗(yàn)(95%)高溫下60分鐘保載(80%)載荷穩(wěn)定

溫度循環(huán)5次高溫內(nèi)壓/拉伸循環(huán)試驗(yàn)(80%)

2024/5/2945試驗(yàn)評(píng)價(jià)內(nèi)容極限性能試驗(yàn)

1滿足如下條件時(shí)，試驗(yàn)可以終止

a)試樣發(fā)生失效

b)試樣長(zhǎng)度變化量超過(guò)3%

c)試樣體積變化量超過(guò)6%

d)試樣發(fā)生持續(xù)泄漏

2各級(jí)別極限性能試驗(yàn)

a)III、Ⅳ級(jí)按圖示編號(hào)進(jìn)行試驗(yàn)

b)II級(jí)：LP1、LP3、LP5、LP6

c)I級(jí)：LP1、LP3、LP6拉伸至失效拉伸條件下內(nèi)壓至失效高內(nèi)壓拉伸至失效低內(nèi)壓拉伸至失效外壓擠毀壓縮條件下外壓擠毀內(nèi)壓條件下壓縮至失效外壓條件下壓縮至失效2024/5/2946試驗(yàn)評(píng)價(jià)內(nèi)容評(píng)判準(zhǔn)那么上/卸扣試驗(yàn)結(jié)果沒(méi)有觀察到粘扣現(xiàn)象，或者觀察到制造廠規(guī)定修復(fù)范圍內(nèi)的損傷并已修復(fù)，且接頭沒(méi)有發(fā)生泄漏，那么認(rèn)為上/卸扣試驗(yàn)是可接受的；在制造廠規(guī)定的修復(fù)范圍內(nèi)，發(fā)生在密封面和/或螺紋上的輕微粘扣都應(yīng)按照推薦的方法進(jìn)行修復(fù)，修復(fù)之后，繼續(xù)進(jìn)行后續(xù)試驗(yàn)；除上面已討論的輕微粘扣可接受外，粘扣是不能被接受的。任何嚴(yán)重的粘扣都應(yīng)評(píng)估其原因。粘扣的評(píng)估應(yīng)說(shuō)明粘扣的原因是否來(lái)自設(shè)計(jì)缺陷。如果能夠證明粘扣的原因不是來(lái)自于設(shè)計(jì)缺陷，那么至少用與以前試樣相同的兩個(gè)備用試樣重新進(jìn)行上/卸扣試驗(yàn)，從而確定是否能通過(guò)上/卸扣試驗(yàn)。并且用一個(gè)單獨(dú)試樣進(jìn)行密封和極限載荷試驗(yàn)。如果粘扣問(wèn)題沒(méi)有解決，那么應(yīng)終止試驗(yàn)。2024/5/2947試驗(yàn)評(píng)價(jià)內(nèi)容評(píng)判準(zhǔn)那么載荷密封試驗(yàn)結(jié)果如果滿足此試驗(yàn)規(guī)定的壓力密封要求且未發(fā)生結(jié)構(gòu)失效，那么認(rèn)為載荷包絡(luò)線試驗(yàn)可接受。在保載期間，載荷保持恒定；采集時(shí)間不低于15min，泄漏速率小于1×10-3cm3/s(相當(dāng)于3.6cm3/h，或0.9cm3/15min)；泄漏速率沒(méi)有明顯增加的趨勢(shì)。如果載荷包絡(luò)線試驗(yàn)結(jié)果沒(méi)有到達(dá)接頭適用級(jí)別的要求，可采取如下措施進(jìn)行處理：進(jìn)行接頭設(shè)計(jì)審核，重新進(jìn)行全尺寸試驗(yàn)；審核試驗(yàn)載荷值，然后找出不滿足審核后的試驗(yàn)載荷要求的試樣，重新進(jìn)行試驗(yàn)。如果極限載荷試驗(yàn)失?。骸紫葘徍嗽O(shè)計(jì)，然后重新進(jìn)行全尺寸試驗(yàn)；——審核載荷密封試驗(yàn)的試驗(yàn)載荷值。如果試驗(yàn)結(jié)果到達(dá)審核后的極限載荷和載荷密封試驗(yàn)的試驗(yàn)載荷值要求，不必再做試驗(yàn)。所有的極限載荷都應(yīng)超出試驗(yàn)載荷包絡(luò)線。2024/5/2948APIRP5C5/ISO13679側(cè)重于接頭設(shè)計(jì)驗(yàn)證，評(píng)價(jià)接頭結(jié)構(gòu)強(qiáng)度及氣密封性能是否滿足軸向載荷、均勻外壓/內(nèi)壓載荷、彎曲和溫度的作用下設(shè)計(jì)及生產(chǎn)要求。適用一般工況不涉及旋轉(zhuǎn)扭矩下的復(fù)合載荷作用和非軸對(duì)稱〔面、線、點(diǎn)接觸〕載荷。不適用于中、短曲率半徑油氣井〔>20°/30m〕不適用于地?zé)岷驼羝邷赜蜌饩?gt;180℃〕未考慮接頭密封面驟冷〔淬火〕。未考慮接頭結(jié)構(gòu)與環(huán)境介質(zhì)作用。未考慮各種可能損傷對(duì)接頭性能的影響。為考慮管柱整體的性能。試驗(yàn)評(píng)價(jià)內(nèi)容工況模擬試驗(yàn)ISO13679與實(shí)際工況脫節(jié)2024/5/2949工況模擬試驗(yàn)主要圍繞管柱工況和標(biāo)準(zhǔn)開展管柱設(shè)計(jì)載荷：上卸扣、內(nèi)壓/外壓、軸向載荷、彎曲、溫度管柱可能腐蝕：H2S,Cl-,CO2等介質(zhì)，縫隙、應(yīng)力、疲勞等腐蝕標(biāo)準(zhǔn)：API5B、API5C5/ISO13679、API5CT、ISO13680產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)、訂貨技術(shù)條件管柱可靠性分析及壽命期內(nèi)可靠性開展變化試驗(yàn)評(píng)價(jià)內(nèi)容2024/5/2950工況模擬試驗(yàn)?zāi)康脑u(píng)價(jià)材料對(duì)環(huán)境適應(yīng)性評(píng)價(jià)接頭對(duì)工況與環(huán)境的適應(yīng)性評(píng)價(jià)管柱結(jié)構(gòu)對(duì)工況與環(huán)境的適應(yīng)性試驗(yàn)評(píng)價(jià)內(nèi)容2024/5/2951試驗(yàn)評(píng)價(jià)內(nèi)容材料的選擇與評(píng)價(jià)化學(xué)成分力學(xué)性能金相組織材料與環(huán)境作用：腐蝕點(diǎn)蝕、縫隙、應(yīng)力〔硫化物、氯化物〕、疲勞、振顫、電化學(xué)、沖蝕磨損涂鍍層老化與損傷2024/5/2952材料的選擇與評(píng)價(jià)重點(diǎn)是：化學(xué)成分；金相組織；強(qiáng)度硬度；腐蝕性能。腐蝕性能腐蝕環(huán)境設(shè)計(jì)：應(yīng)考慮中后期環(huán)境的變化腐蝕類型：介質(zhì)與溫度腐蝕，電化學(xué)腐蝕，縫隙、應(yīng)力〔硫化物、氯化物〕、疲勞、磨振、沖蝕試驗(yàn)評(píng)價(jià)內(nèi)容2024/5/2953試驗(yàn)評(píng)價(jià)內(nèi)容接頭的選擇與評(píng)價(jià)接頭拉伸/壓縮效率接頭內(nèi)壓密封效率接頭與環(huán)境作用：腐蝕縫隙、應(yīng)力〔硫化物、氯化物〕、電化學(xué)、沖蝕、磨振腐蝕磨損內(nèi)外表涂鍍層在接頭臺(tái)肩處理2024/5/2954接頭的選擇與評(píng)價(jià)載荷作用下接頭內(nèi)應(yīng)力分布有限元、試驗(yàn)檢測(cè)載荷作用下接頭強(qiáng)度與密封有限元、試驗(yàn)檢測(cè)接頭操作便利性接頭結(jié)構(gòu)與材料交互作用試驗(yàn)檢測(cè)縫隙腐蝕應(yīng)力〔硫化物、氯化物〕腐蝕疲勞腐蝕磨振腐蝕沖蝕接頭處內(nèi)外表涂鍍層處理試驗(yàn)評(píng)價(jià)內(nèi)容2024/5/2955接頭的選擇與評(píng)價(jià)試樣準(zhǔn)備試樣應(yīng)保證檢測(cè)出最差性能。試樣準(zhǔn)備應(yīng)考慮但不局限于如下參數(shù)：密封直徑；螺紋中徑；螺紋錐度；外表硬度：對(duì)耐腐蝕性有影響；外螺紋鼻端厚度。具體參數(shù)參照API5C5質(zhì)量評(píng)價(jià)的試樣準(zhǔn)備。井場(chǎng)或庫(kù)房的隨機(jī)取樣也可以，這樣不能保證檢測(cè)出最差性能，但具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。為了保證使用平安，必須增加試樣數(shù)。試驗(yàn)評(píng)價(jià)內(nèi)容2024/5/2956試驗(yàn)評(píng)價(jià)內(nèi)容接頭的選擇與評(píng)價(jià)