油井管腐蝕疲勞

油井管在服役工況下常常受到腐蝕介質(zhì)和交變載荷（彎曲、振動）的共同作用，會發(fā)生嚴(yán)重的腐蝕疲勞破環(huán)。

分析了環(huán)境、力學(xué)狀態(tài)和材料特性等因素對腐蝕疲勞的影響，介紹了油井管腐蝕疲勞的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀、裂紋萌生機(jī)理和裂紋擴(kuò)展機(jī)理。

裂紋萌生機(jī)理包括點(diǎn)蝕坑處應(yīng)力集中、構(gòu)件幾何不連續(xù)、駐留滑移帶和表面膜破裂等,裂紋擴(kuò)展機(jī)理包括陽極溶解、活性因子、表面能減小、產(chǎn)物轉(zhuǎn)移和產(chǎn)物膜因素等。

指出油井管腐蝕疲勞研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)是腐蝕環(huán)境下的腐蝕疲勞機(jī)理，應(yīng)深入研究服役工況下各種影響因素之間的耦合作用對油井管腐蝕疲勞的影響。

以現(xiàn)場測試數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，結(jié)合試驗(yàn)和數(shù)值模擬方法進(jìn)行腐蝕疲勞研究，可為油井管的斷裂理論奠定基礎(chǔ),也可為油氣井安全生產(chǎn)提供保障。

還根據(jù)用戶需求開發(fā)出了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的系列套管，如天津鋼管公司開發(fā)出了TP系列的抗擠毀套管、抗腐蝕套管、抗高溫?zé)岵删锰坠?、超深井用套管以及特殊扣氣密性套管，其中TPl30TT高抗擠毀套管其抗擠毀強(qiáng)度達(dá)到167MPa以上；TPll0TSS高抗擠毀抗腐蝕套管在氯化鈉5%、醋酸0．5%的氧化性腐蝕溶液中，720小時不斷裂；TP140V套管下井深度達(dá)到6936米（近期這一紀(jì)錄還將被打破）；NC一3Cr抗二氧化碳腐蝕套管已經(jīng)批量發(fā)往塔里木油田下井使用。

另外寶鋼、成都無縫也都開發(fā)出了自己的系列產(chǎn)品。雖然中國無縫鋼管行業(yè)在油井管方面取得了舉世矚目的成績，但在一些高端產(chǎn)品開發(fā)方面尚沒有過關(guān)，如13Cr、超級13Cr鋼的夾雜物及S、P含量的控制（S小于10ppm，P小于15ppm），熱處理的性能控制以及絲扣加工中的質(zhì)量控制等還存在一系列問題，柔性油管、膨脹套管的開發(fā)尚屬空白。

石油工業(yè)發(fā)展迅猛, 對油井管的需求量與日俱增。2006 年, 全世界共消耗油井管約1150 萬t。根據(jù)我國統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，實(shí)際鉆井每鉆進(jìn)1 m，約需油井管62 kg，其中套管48kg、油管10 kg、鉆桿3 kg、鉆鋌0.5 kg。

2006 年全國共消耗油井管218.9 萬t。油田裝備資產(chǎn)中，油井管約占60%。

油井管在石油工業(yè)中占有重要的位置, 是石油工業(yè)的基礎(chǔ)。油井管在石油工業(yè)中的地位, 不僅表現(xiàn)為用量大、花錢多, 更主要的是其質(zhì)量、性能與石油工業(yè)發(fā)展的關(guān)系重大。

油井管服役條件惡劣, 例如油管柱和套管柱通常要承受幾百甚至上千個大氣壓的內(nèi)壓或外壓, 幾百噸的拉伸載荷, 還有高溫及嚴(yán)酷的腐蝕介質(zhì)的作用。

我國每年僅鉆柱斷裂掉井事故即達(dá)1 000 起左右，據(jù)鉆井承包商協(xié)會（ IADC） 統(tǒng)計(jì)，每起鉆柱斷裂事故平均直接損失10.6 萬美元。鉆柱或套管柱損壞有時會導(dǎo)致油井報(bào)廢。

我國西部油田1 口油井的成本約幾千萬元甚至上億元人民幣。套管的壽命直接決定油井的壽命，油井的壽命又決定了油田壽命。油井管的安全可靠性、使用壽命和經(jīng)濟(jì)性與石油工業(yè)關(guān)系極其重大。

美國能源部對國際上的井深趨勢統(tǒng)計(jì)表明，自1978 年以來，全球石油天然氣平均井深增加了1倍，并且繼續(xù)呈現(xiàn)快速增長趨勢。井深的增加和溫度、壓力的提高, 對油井管提出了許多新的、更高的要求。

中國油井管國內(nèi)市場占有率已經(jīng)超過80%，并且已連續(xù)2年成為凈出口產(chǎn)品。在品種開發(fā)方面，國內(nèi)不少企業(yè)勇于創(chuàng)新，不僅生產(chǎn)出了按API標(biāo)準(zhǔn)要求的K、N、C、P鋼級套管。

我國已經(jīng)成為油井管生產(chǎn)大國，然而我國油井管在出口持續(xù)增長的同時，每年還要進(jìn)口。

最近進(jìn)口量一直保持在國內(nèi)總需求量的15%～20%。我國出口的油井管大多屬于低端產(chǎn)品, 而進(jìn)口的基本都是高技術(shù)含量、高附加值的高端油井管產(chǎn)品，例如高強(qiáng)韌性油井管、抗H2S腐蝕油井管、不銹鋼及鎳基合金油套管、特殊螺紋接頭油套管、膨脹套管及連續(xù)管等。

這表明我國還不算油井管生產(chǎn)強(qiáng)國。加快高性能油井管的國產(chǎn)化進(jìn)程，是我國油井管行業(yè)一項(xiàng)艱巨而光榮的任務(wù)。

油井由自噴轉(zhuǎn)為電泵抽油以后, 原來的生產(chǎn)規(guī)律和流動特征發(fā)生變化, 因而自噴井的管理方法已不適應(yīng)電泵井管理的需要。為了提高電泵抽油效果, 延長電泵機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)壽命, 加強(qiáng)電泵井管理是非常必要的。

油井管道用鋼材是一種可以終止破裂傳播的抗SSC性能優(yōu)異的油井管道用鋼材。

所述鋼材，以質(zhì)量%計(jì)，含有C：0.10～0.35%、Si：0.10～0.50%、Mn： 0.10～0.80%、P：0.030%以下、S：0.010%以下、Cr：0.30～1.20%、Mo：0.20～ 1.00%、V：0.005～0.40%、Al：0.005～0.100%、N：0.0100%以下、H：0.0010%以下、Ca：0～0.01%、Ti：0～0.050%、Nb：0～0.050%、B：0～0.0050 %，余量由Fe元素和雜質(zhì)組成，所述Cr、Mo、V的含量與結(jié)晶粒度 GS的關(guān)系滿足式(1)：0.7≤(1.5×Cr 2.5×Mo V)-GS/10≤2.6 (1)。2100433B