石油套管

石油套管是用於支撐油、氣井井壁的鋼管，以保證鑽井過程進行和完井後整個油井的正常運行。每一口井根據不同的鑽井深度和地質情況，要使用幾層套管。套管下井後要採用水泥固井，它與油管、鑽桿不同，不可以重複使用，屬於一次性消耗材料。所以，套管的消耗量占全部油井管的70%以上。

套管按使用情況可分為：導管、表層套管、技術套管和油層套管。

基本介紹

• 中文名：石油套管
• 外文名：Oil casing
• 作用：用於支撐油，氣井井壁的鋼管。
• 功能：保證整個油井的正常運行

定義

石油專用管主要用於油、氣井的鑽探及油、氣的輸送。它包括石油鑽管、石油套管、抽油管。石油鑽管主要用於連線鑽鋌和鑽頭並傳遞鑽井動力。石油套管主要用於鑽井過程中和完井後對井壁的支撐，以保證鑽井過程的進行和完井後整個油井的正常運行。抽油管主要將油井底部的油、氣輸送到地面。

石油套管是維持油井運行的生命線。由於地質條件不同，井下受力狀態複雜，拉、壓、彎、扭應力綜合作用作用於管體，這對套管本身的質量提出了較高的要求。一旦套管本身由於某種原因而損壞，可能導致整口井的減產，甚至報廢。

按鋼材本身的強度套管可分為不同鋼級，即J55、K55、N80、L80、C90、T95、P110、Q125、V150等。井況、井深不同，採用的鋼級也不同。在腐蝕環境下還要求套管本身具有抗腐蝕性能。在地質條件複雜的地方還要求套管具有抗擠毀性能。

製備

27MnCrV是生產TP110T鋼級石油管套的新型鋼種，常規生產TP110T鋼級石油管套鋼種是29CrMo44和26CrMo4。相對於後兩者，27MnCrV含有較少的Mo元素，可以極大地降低生產成本。然而採用正常的奧氏體化淬火處理工藝生產27MnCrV後存在明顯的高溫回火脆性，造成衝擊韌性偏低且不穩定。

解決此類問題通常採用兩種方法處理：一是採用回火後快速冷卻的方法避免高溫脆性，獲取韌性。、二是亞溫淬火法通過鋼種的不完全奧氏體化以有效地改善有害元素及雜質，提高韌性。第一種方法，對熱處理設備要求相對嚴格，需要添加額外成本。

27MnCrV鋼的AC1=736℃，AC3=810℃，亞溫淬火時加熱溫度在740-810℃之間選取。亞溫淬火選取加熱溫度780℃，淬火加熱的保溫時間15min；淬火後回火選取溫度630℃，回火加熱保溫時間50min。由於亞溫淬火在α+γ兩相區加熱，在保留部分未溶解鐵素體狀態下進行淬火，在保持較高強度的同時，韌性得到提高。

同時低溫淬火較常規溫度低，減小了淬火的應力，從而減小了淬火的變形，這樣保證了熱處理的生產的順利操作，而且為後續的車絲加工等提供了很好的原料。

該工藝在天津鋼管集團的管加工廠已得以套用，質保數據表明，熱處理後的鋼管屈服強度Rt0.6在820-860MPa，抗拉強度Rm在910-940MPa，衝擊韌性Akv在65-85J間，抗毀性能100%合格。數據表明，27MnCrV鋼管已是相當優質的高鋼級石油套管，另一方面也表明了亞溫淬火工藝是鋼製品生產中避免高溫脆性時的一種極好方法。

用途

石油套管是一種大口徑管材，起到固定石油和天然氣油井壁或井孔的作用。套管是插入井孔里，用水泥固定，以幫助井眼隔開岩層並防止井眼坍塌、同時保證鑽探泥漿循環流動，以便於鑽探開採。

石油套管的鋼級： H40， J55，K55， N80， L80， C90，T95， P110， Q125， V150等。套管端部加工形式： 短圓螺紋， 長圓螺紋， 偏梯形螺紋， 特殊扣等。用於石油井鑽探主要用於鑽井過程中和完井後對井壁的支撐，以保證鑽井過程的進行和完井後整個油井的正常運行。

石油管的重要地位

石油工業是大量使用石油管的工業，石油管在石油工業中占很重要的地位：

1、石油管用量大、花錢多，節約開支、降低成本的潛力巨大。油井管的消耗量可按每年鑽井尺量推算。根據我國具體情況，大體上每鑽進1m需要油井管62kg，其中套管48kg，油管10kg。鑽桿3kg，鑽鋌0.5kg；

2、石油管的力學和環境行為對石油工業採用先進工藝和增產增效有著重要的影響；

3、石油管失效損失巨大，其安全可靠性和使用壽命對石油工業關係重大。

結構

重量計算

[(外徑-壁厚)*壁厚]*0.02466=kg/米(每米的重量)

化學成分

(1)按SY/T6194-96規定。套管及其接箍採用同一鋼級。含硫量<0.045%，含磷量<0.045%；

(2)按GB/T222-84的規定取化學分析樣。按GB223中有關部分的規定進行化學分析；

(3)美國石油學會API SPEC 5CT 1988第1版規定。化學分析按ASTME59最新版本制樣，按ASTME350最新版本進行化學分析。

物理性能

(1)按SY/T6194-96規定。作壓扁試驗(GB246-97)拉力試驗(GB228-87)及水壓試驗；

(2)按美國石油學會APISPEC5CT1988年第1版規定作靜水壓試驗、壓扁試驗、硫化物應力腐蝕開裂試驗、硬度試驗(ASTME18或E10最新版本規定進行)、拉伸試驗、橫向衝擊試驗(ASTMA370、ASTME23和有關標準最新版本規定進行)、晶粒度測定(ASTME112最新版本或其他方法)。

種類

在石油開採過程中使用的不同類型的套管： 表層石油套管保護鑽井，使其避免受淺水層及淺氣層污染， 支撐井口設備並保持套管的其他層重量。技術石油套管分隔不同層面的壓力，以便鑽液額度正常流通並保護生產套管。 以便在鑽井內安裝反爆裂裝置、防漏裝置及尾管。油層石油套管將石油和天然氣從地表下的儲藏層里導出。 用於保護鑽井，將鑽探泥漿分層。石油套管生產時，外徑通常為114.3毫米到508毫米。

保護鑽井，使其避免受淺水層及淺氣層污染，支撐井口設備並保持套管的其他層重量。
技術石油套管分隔不同層面的壓力，以便鑽液額度正常流通並保護生產套管。以便在鑽井內安裝反爆裂裝置、防漏裝置及尾管。
油層石油套管- 將石油和天然氣從地表下的儲藏層里導出。用於保護鑽井，將鑽探泥漿分層。石油套管生產時，外徑通常為114.3毫米到508毫米。

石油套管種類及包裝按SY/T6194-96“石油套管”分短螺紋套管及其接箍和長螺紋套管及其接箍兩種。

歷史發展

經過近20年的努力，我國油套管的生產從無到有，從低價位到高價位，從低鋼級到API系列產品再到特殊需求的非API產品，從數量到質量都已接近國外油套管產品的水平。我國油井管的國內市場占有率已經超過80%，並且已連續多年成為淨出口產品。

2011年，我國原油產量達到2.04億噸，與2010年同期相比增長0.32%；天然氣產量達到1025.31億立方米，同比增長6.9%，創歷史新高。我國仍處於城鎮化、工業化快速發展階段，預計未來幾年石油需求年均增長4%左右。石油需求量的不斷增長促進了我國石油鑽采設備需求量的不斷上升。

從我國國內區域分布來看，油套管的需求已不再集中於東部地區。從國內油氣田開發的趨勢看，從最初開發大慶、遼河、勝利等東部油田後來轉向四川、新疆等西部油田發展，關注海上油田的趨勢，此外還將從陸地向灘涂、從淺海向深海發展，加之鑽井深度越來越深，鑽井工作狀況日趨複雜，對油套管的要求必然越來越高。

注意事項

石油套管的防腐對策

1、首先抓好水質達標，嚴格水質檢測和管理。實行清污分注，加強主水管道的清洗工作，做到站內、井底水質達標，減少腐蝕源引入環形空間；
2、對已新投產的注水井，採取以投加殺菌為主的環空保護液，並且形成制度，定期投加；
3、鑒於機械擦傷對石油套管腐蝕產生加速作用，建議在油管接箍上加一橡膠圈或在井斜嚴重部位加一扶正器，避免在作業過程以及注水過程中油管刮傷套管以及一側接觸套管；
4、針對垢下細菌腐蝕嚴重及高溫時SRB生長緩慢和殺死情況，可定期向環空注入100攝氏度的高溫水或水蒸氣以殺死垢下SRB；
5、在注水井套管內腐蝕未得到有效控制前，不建議推廣採用陰極保護和塗層套管。

包裝貯藏

按美國石油學會標準APISPEC5CT1988年第1版，套管鋼級分H-40、J-55、K-55、N-80、C-75、L-80、C-90、C-95、P-110、Q-125共10種。套管應帶螺紋和接箍供貨，或按下述任一管端形式供貨：平端、圓螺紋不帶接箍或帶接箍，偏梯形螺紋帶接箍或不帶接箍，直連型螺紋、特殊端部加工、密封圈結構。

產地

(1)石油套管主要進口國家有：德國、日本、羅馬尼亞、捷克、義大利、英國、奧地利、瑞士、美國，阿根廷、新加坡也有進口。進口標準多參照美國石油學會標準API5A，5AX，5AC。鋼級是H-40，J-55，N-80，P-110，C-75，C-95等。規格主要為139.77.72R-2，177.89.19R-2，244.58.94R-2，244.510.03R-2，244.511.05R-2等。

(2)API規定長度有三種：即R-1為4.88～7.62m，R-2為7.62～10.36m，R-3為10.36m至更長。

(3)部分進口貨物標有LTC字樣，即長絲扣套管。

(4)從日本進口套管除採用API標準外，還有少部分執行日本廠方標準(如新日鐵、住友、川崎等)，鋼號是NC-55E，NC-80E，NC-L80，NC-80HE等。

(5)在索賠案例中，出現過黑扣、絲扣損傷，管體摺疊，斷扣和螺紋緊密距超差，接箍J值超差等外觀缺陷及套管脆裂、屈服強度低等內在品質問題。

包裝

按SY/T6194-96規定，國產套管應以鋼絲或鋼帶綑紮。每根套管及接箍螺紋的露出部分均應擰上保護環以保護螺紋。

技術規格

(1)國產套管按SY/T6194-96規定，套管長度不定尺，其範圍8-13m。但不短於6m的套管可以提供，其數量不得超過20%。

石油套管

(2)套管的內外表面不得有摺疊、發紋、離層、裂紋、軋折和結疤。這些缺陷應完全清除掉，清除深度不得超過公稱壁厚的12.5%。

(3)接箍外表面不得有摺疊、發紋、離層、裂紋、軋折、結疤等缺陷。

(4)套管及接箍螺紋表面應光滑，不允許有毛刺、撕破及足以使螺紋中斷影響強度和緊密連線的其他缺陷。

外徑	理論重量	壁厚	內徑	通徑	接箍外徑	螺紋類型	鋼級	長度
139.7; （5-1/2）	20.85（0.244）; 23.09（15.50）; 25.32（17.00）; 29.79（20.00）; 34.26（23.00）	6.20(0.244); 6.98(0.275); 7.72(0.304); 9.17(0.361); 10.54(0.415)	127.3(5.012); 125.7(4.950); 124.3(4.892); 121.4(4.778); 118.6(4.670)	124.1(4.887); 122.6(4.825); 121.1(4.767); 118.2(4.653); 115.4(4.545)	153.7; (6.050)	圓螺紋; 偏梯螺紋	j55; n80; p110	8m-12m; (2602-39.4)
177.8; （7）	25.52917.00）; 29.79（20.00）; 34.26（23.00）; 38.73（26.00）; 43.20（29.00）; 47.66（32.00）; 52.13（35.00）; 56.60（38.00）	5.87(0.231); 6.91(0.272); 8.05(0.317); 9.19(0.362); 10.36(0.408); 11.51(0.453); 12.65(0.498); 13.72(0.540)	166.1(6.538); 164.2(6.456); 161.7(6.366); 159.4(6.276); 157.1(6.180); 154.8(6.090); 152.5(6.004); 150.4(5.430)	162.9(6.413); 160.8(6.331); 158.5(6.204); 156.2(6.151); 153.9(6.059); 151.6(5.969); 149.3(5.879); 147.2(5.795)	194.5; (7.656)	圓螺紋; 偏梯螺紋	j55; n80; p110	8m-12m; (2602-39.4)
219.1; （8-5/8）	35.75（24.00）; 41.71（28.00）; 47.66（32.00）; 53.62（36.00）; 59.58（40.00）	6.71(0.264); 7.72(0.304); 8.94(0.352); 10.16(0.400); 11.43(0.450)	205.7(8.093); 203.7(8.020); 201.2(7.927); 198.8(7.827); 196.2(7.724)	202.5(7.972); 200.5(7.894); 198.0(7.795); 195.6(7.701); 193.0(7.598)	244.5; (9.625)	圓螺紋; 偏梯螺紋	j55; n80; p110	8m-12m; (2602-39.4)
244.5; （9-5/8）	48.11(32.30); 53.62（36.00）; 59.58（40.00）; 64.79（43.50）; 70.01（47.00）; 71.69（53.50）	7.92(0.312); 8.94(0.352); 10.03(0.395); 11.05(0.435); 11.99(0.472); 13.84(0.545)	228.7(9.001); 226.6(8.921); 224.4(8.835); 222.4(8.755); 220.5(8.681); 216.8(8.535)	244.7(8.845); 222.6(8.765); 220.4(8.679); 218.4(8.599); 216.5(8.525); 212.8(8.379)	269.6; (10.6250	圓螺紋; 偏梯螺紋	j55; n80; p110	8m-12m; (2602-39.4)
273.0; （10-3/4）	48.78（32.75）; 60.32（40.50）; 67.77（45.50）; 75.96（51.00）; 82.67（55.50）	7.09(0.279); 8.89(0.350); 10.26(0.400); 11.43(0.450); 12.57(0.495)	258.9(10.192); 255.3(10.050); 252.7(9.950); 250.2(9.850); 247.9(9.760)	254.9(10.035); 251.3(9.894); 248.8(9.794); 246.2(9.694); 243.9(9.604)	298.5; (11.752)	圓螺紋; 偏梯螺紋	j55; n80; p110	8m-12m; (2602-39.4)
339.7; （13-3/8）	71.50（48.00）; 81.18（54.50）; 90.86（61.00）; 101.69（68.00）	8.38(0.330); 9.65(0.380); 10.92(0.430); 12.19(0.480)	322.9(12.715); 320.4(12.615); 317.9(12.515); 315.3(12.415)	319.0(12.559); 316.5(12.459); 313.9(12.359); 311.4(12.259)	365.1; (14.374)	圓螺紋; 偏梯螺紋	j55; n80; p110	8m-12m; (2602-39.4)
73.0; （2-7/8）	9.53（6.40）; 11.62（7.90）; 12.81（8.60）	5.51(0217); 7.01(0.276); 7.82(0.308)	62.00(2.441); 59.00(2.323); 57.40(2.259)	59.61(2.347); 56.62(2.229); 54.99(2.165)	88.9; (3.500)	圓螺紋	j55; n80	8.5m-9.5m; (27.9-31.2)
88.9; （3-1/2）	11.47（7.70）; 15.19（10.20）	5.49(0.216); 7.34(0.289)	77.9(3.067); 76.0(2.992)	24.25(2.943); 21.04(2.797)	107.95; (4.250)	圓螺紋	j55; n80	8.5m-9.5m; (27.9-31.2)
114.3; （4-1/2）	18.77（12.60）	6.88(0.271)	100.5(3.957)	97.37(3.833)	132.08; (5.200)	圓螺紋	j55; n80	8.5m-9.5m; (27.9-31)