石油管基本常识

石油管基本常识

目录

一、石油管有关基本知识--------------------------------------------------------------------

1、石油管相关专用名词解释----------------------------------------------------------

2、石油管相关标准----------------------------------------------------------------------

3、英制与米制换算值-------------------------------------------------------------------

4、油套管管柱结构----------------------------------------------------------------------

二、油管-----------------------------------------------------------------------------------------

1、油管分类-------------------------------------------------------------------------------

2、油管作用-------------------------------------------------------------------------------

3、油管规格-------------------------------------------------------------------------------

4、加厚油管加厚端形状及尺寸-------------------------------------------------------

5、油管用接箍尺寸----------------------------------------------------------------------

6、油管长度-------------------------------------------------------------------------------

7、油管钢级-------------------------------------------------------------------------------

8、油管及其接箍的牌号、化学成分和交货状态----------------------------------

9、油管及其接箍的力学性能----------------------------------------------------------

10、油管连接型式-------------------------------------------------------------------------

11、油套管及其接箍色标----------------------------------------------------------------

三、套管-----------------------------------------------------------------------------------------

1、套管分类及作用----------------------------------------------------------------------

2、套管规格-------------------------------------------------------------------------------

3、套管用接箍尺寸----------------------------------------------------------------------

4、套管长度-------------------------------------------------------------------------------

5、套管钢级及化学成分----------------------------------------------------------------

6、套管连接型式-------------------------------------------------------------------------

四、钻杆-----------------------------------------------------------------------------------------

1、油井钻具结构-------------------------------------------------------------------------

2、钻具用管分类及其作用-------------------------------------------------------------

3、钻杆尺寸-------------------------------------------------------------------------------

4、钻杆加厚端形状及尺寸-------------------------------------------------------------

5、钻杆钢级、牌号及交货状态-------------------------------------------------------

6、钻杆力学性能-------------------------------------------------------------------------

五、管线管--------------------------------------------------------------------------------------

1、管线管分类----------------------------------------------------------------------------

2、管线管标准----------------------------------------------------------------------------

3、关于PSL1和PSL2------------------------------------------------------------------

4、管线管钢级和化学成分-------------------------------------------------------------

5、管线管拉伸性能----------------------------------------------------------------------

6、管线管冲击性能----------------------------------------------------------------------

7、管线管水压和无损要求-------------------------------------------------------------

8、GB/T9711.1与API5L的钢级对应关系------------------------------------------

六、石油管螺纹--------------------------------------------------------------------------------

1、石油管螺纹类型----------------------------------------------------------------------

2、石油管螺纹量规----------------------------------------------------------------------

3、石油管螺纹尺寸----------------------------------------------------------------------

4、特殊扣简介----------------------------------------------------------------------------

石油管基本常识

一、石油管有关基本知识

1、石油管相关专用名词解释

API：它是英文American Petroleum Institute的缩写，中文意思为美国石油学会。

OCTG：它是英文Oil Country Tubular Goods的缩写，中文意思为石油专用管材，包括成品油套管、钻杆、钻铤、接箍、短接等。据统计，每钻进

一米，约需油井管62kg，其中套管48kg，油管10kg，钻杆3kg，钻铤

0.5kg。

油管：在油井中用于采油、采气、注水和酸化压裂的管子。

套管：从地表面下入已钻井眼作衬壁，以防止井壁坍塌的管子。

钻杆：用于钻井眼的管子。

管线管：用于输送油、气的管子。

接箍：用于连接两根带螺纹管子并具有内螺纹的圆筒体。

接箍料：用于制造接箍的管子。

API螺纹：API 5B标准规定的管螺纹，包括油管圆螺纹、套管短圆螺纹、套管长圆螺纹、套管偏梯形螺纹、管线管螺纹等。

特殊扣：具有特殊密封性能、连接性能以及其它性能的非API螺纹扣型。

失效：在特定的服役条件下发生变形、断裂、表面损伤而失去原有功能的现象。油套管失效的主要形式有：挤毁、滑脱、破裂、泄漏、腐蚀、粘

结、磨损等。

2、石油相关标准

API 5CT：套管和油管规范

API 5D：钻杆规范

API 5L：管线钢管规范

API 5B：套管、油管和管线管螺纹的加工、测量和检验规范

GB/T 9711.1：石油天然气工业输送钢管交货技术条件第1部分：A级钢管

GB/T 9711.2：石油天然气工业输送钢管交货技术条件第2部分：B级钢管

GB/T 9711.3：石油天然气工业输送钢管交货技术条件第3部分：C级钢管

3、英制与米制换算值

1英寸(in)=25.4毫米(mm)

1英尺(ft)=0.3048米(m)

1平方英寸(sp.in)=645.16平方毫米(mm2)

1磅(lb)=0.45359千克(kg)

1磅每英尺(lb/ft)=1.4882千克每米(kg/m)

1磅每平方英寸(psi)=6.895千帕斯卡(kPa)

=0.006895兆帕(Mpa)

1英尺磅(ft-lb)=1.3558焦耳(J)

4、油套管管柱结构

油套管管柱典型结构示意见图1。

二、油管

1、油管的分类

油管分为平式油管(NU)、加厚油管(EU)和整体接头油管。平式油管是指管端不经过加厚而直接车螺纹并带上接箍。加厚油管是指两管端经过外加厚以后，再车螺纹并带上接箍。整体接头油管是指一端经过内加厚车外螺纹，另一端经过外加厚车内螺纹，直接连接不带接箍。

2、油管的作用

①抽取油汽：油气井打完并固井之后，在油层套管中放置油管，以抽

取油气至地面。

②注水：当井下压力不够，通过油管往井里注水。

③注蒸汽：在稠油热采过程中，要用隔热油管向井下输入蒸汽。

④酸化和压裂：在打井后期或为了提高油气井的产量，需要对油气层输入酸化和压裂的介质或固化物，介质和固化物都是通过油管输送的。

3、油管的规格

油管常用规格见表1。

表1 油管常用规格

4、加厚油管的加厚端形状及尺寸

常用规格加厚油管的加厚端形状见图2、加厚端尺寸见表2。加厚油管全部为外加厚。

图2 加厚端形状

表2 常用加厚油管加厚端尺寸L eu

5、油管用接箍尺寸

平式油管和加厚油管的接箍尺寸以及接箍料的推荐尺寸分别见表3和表4

表3 平式油管接箍

表4 加厚油管接箍

6、油管长度

油管的长度范围见表5，国内通常按二级长度R2某一范围定尺交货，如9.4-9.6m是常见的油管交货长度，长短差太大不利于油管下井操作。

表5 油管长度范围

7、油管的钢级

油管钢级有：H40、J55、N80、L80、C90、T95、P110。

N80分为N80-1和N80Q，二者的相同点是拉伸性能一致，二者的不同点是交货状态和冲击性能区别，N80-1按正火状态交货或当终轧温度大于临界温度Ar3且张力减径后经过空冷时，又可用热轧代替正火，冲击功和无损检验均不作要求;N80Q必须经过调质(淬火加回火)热处理，冲击功应符合API 5CT规定，且应进行无损检验。

L80分为L80-1、L80-9Cr和L80-13Cr。它们的力学性能和交货状态均相同。不同之处表现在用途、生产难度和价格上，L80-1为普通型，L80- 9Cr 和L80-13Cr均为高抗腐蚀性油管，生产难度大，价格昂贵，通常用于重腐蚀油井。

C90和T95均分为1型和2型，即C90-1、C90-2和T95-1、T95-2。

8、油管及其接箍料的牌号、化学成分和交货状态

API 5CT标准对油管化学成分要求见表6，这是一个范围很宽的指导性要求，其中J55、N80、P110等钢级油管只规定了硫、磷含量要求，其它主

要元素均由生产厂家根据性能和使用要求而自行规定。因此，各制造厂均有自已的油管牌号，表7列出了衡阳钢管(集团)有限公司各钢级的油管及其接箍的牌号和交货状态。淬火加回火称为调质。

表6 油套管化学成分％

表7 油管及其接箍的钢级、牌号及交货状态

9、油管及其接箍的力学性能

油管及其接箍的力学性能见表8规定。

表8 油管及其接箍力学性能

10、油管的连接型式

平式油管、加厚油管和整体接头油管的连接形式分别见图3、图4、图5。

11、油套管及其接箍色标

油套管及其接箍应逐支喷凃色标，以区别不同钢级。油套管色标是在距任一端≥600mm处喷凃色环，接箍是在整个外表面喷凃顔色，然后再喷凃色环。油套管及其接箍的色标见表9。

表9 油套管及其接箍色标

三、套管

1、套管的分类及作用

套管是支撑油、气井井壁的钢管。每一口井根据不同的钻井深度和地质情况，要使用几层套管。套管下井后要采用水泥固井，它与油管、钻杆不同，不可以重复使用，属于一次性消耗材料。所以，套管的消耗量占全部油井管的70％以上。套管按使用情况可分为：导管、表层套管、技术套管和油层套管，它们在油井中的结构见图1。

①导套：主要用于海洋、沙漠中钻井，用以隔开海水和砂子，保证钻井顺

利进行，这层套管的主要规格为：∮762mm(30in )×25.4mm、∮762mm(30in) ×19.06mm。

②表层套管：主要用于第一次开钻，钻开地表松软地层到基岩，为了封隔

这部分地层不致坍塌，需用表层套管进行封固。表层套管的主要规格：508mm(20in)、406.4mm(16in)、339.73mm(13-3/8in)、273.05mm(10-3/4in)、244.48mm(9-5/8in)等。下管深度取决于松软地层的深度，一般为80~1500m。其承受的外压和内压都不大，一般多采用K55钢级或N80钢级。

③技术套管

技术套管用在复杂地层的钻进过程中，当遇到坍塌层、油层、气层、水层、漏失层、盐膏层等复杂部位时，都需要下技术套管封固，否则钻井就无法进行。有的井地层深而复杂，而且下井深度达数千米，这种深井需要下好几层技术套管，其力学性能和密封性能要求都很高，采用的钢级也较高，除K55以外，更多是采用N80和P110钢级，有些深井还采用Q125甚至更高的非API钢级如V150。技术套管的主要规格有：339.73mm(13-3/8in)、273.05mm(10-3/4in)、244.48mm(9-5/8in)、219.08mm(8-5/8in)、193.68mm(7- 5/8in) 、177.8mm(7in)等。

④油层套管

当钻井钻到目的层(含油、气的层位)，需用油层套管将油气层及上部裸露地层全部封住，油层套管内部是油管。油层套管在各类套管中下井深度最深，其力学性能和密封性能要求也是最高，采用钢级有K55、N80、P110、Q125、V150等。油层套管的主要规格有：177.8mm(7in)、168.28mm(6-5/8in)、139.7mm(5-1/2in)、127mm(5in)、114.3mm(4-1/2in)等。

2、套管规格

套管常用规格见表10。

表10 套管常用规格

3、套管用接箍尺寸

圆螺纹套管和偏梯形螺纹套管用标准接箍尺寸和重量见表11。

表11 套管标准接箍尺寸和重量

4、套管长度

套管的长度范围见表12。虽然API 5CT标准规定了三个范围，但实际上国内外套管交货长度均使用R3范围，国内市场一般为10.5~11.0m，国际市场一般为42~44ft(12.77~13.38m)。

表12 套管长度范围m

5、套管钢级及化学成份

套管的钢级有H40、J55、K55、M65、N80、L80、C90、C95、T95、P110、Q125、V150。

H40为最低钢级，市场上已极少使用。

J55和K55的屈服强度属同一级别，二者区别在于K55的抗拉强度高于J55。

N80分为N80-1和N80Q。

L80分为L80-1、L80-9Cr和L80-13Cr。

C90分为C90-1和C90-2。

Q125分为Q125-1、Q125-2、Q125-3和Q125-4。

V150是非API高强度钢级，主要用于深井、超深井。

API标准对套管的化学成分的要求见表6。同油管一样，API标准对套管的化学成分也是一个范围很宽的指导性文件，各生产厂家均有自已的套管专用牌号。

6、套管的连接型式

各种类型套管的连接型式见图6、图7、图8和图9。

四、钻杆

1、 油井钻柱结构。

油井钻柱结构示意见图10。

2、钻具用管分类及作用

钻具中的方钻杆、钻杆、加重钻杆和钻铤组成钻柱。钻柱是带动钻头从地面钻进到井底的核心钻孔工具，也是地面通向井底的一条通道。它的主要作用有3个：①传递扭矩带动钻头钻井；②依靠自身重量给钻头施加破碎井底岩石的压力；③输送洗井液，即钻井泥浆通过地面的高压泥浆泵，打入钻柱内孔流入井底冲刷岩屑及冷却钻头，并携带岩屑经过钻柱外表面与井壁之间的环形空间返回到地面，达到钻井的目的。钻柱在钻井过程中要承受各种复杂的交变载荷的作用，如拉、压、扭、弯等各种应力的作用，内表面还要承受高压泥浆的冲刷和腐蚀。

⑴方钻杆：方钻杆有四方型和六方型两种，我国的石油钻杆每套钻柱通常使用一根四方型钻杆。其规格有：63.5mm(2-1/2in)、88.9mm(3-1/2in)、107.95mm(4-1/4in)、133.35mm(5-1/4in)、152.4mm(6in)等。通常使用长度为12~14.5m。

⑵钻杆：钻杆是钻井的主要工具，连接在方钻杆的下端，随着钻井不断加深，钻杆一根接一根地不断加长钻柱。钻杆的规格有：60.3mm(2-3/8in)、73.03mm(2-7/8in)、88.9mm(3-1/2in)、114.3mm(4-1/2in)、127mm(5in)、

139.7mm(5-1/2in)等。

⑶加重钻杆：加重钻杆是连接钻杆和钻铤的过渡工具，可以改善钻杆的受力状况以及增大对钻头的压力。加重钻杆的主要规格有：88.9mm(3-1/2in)和127mm(5in)等。

⑷钻铤：钻铤接在钻柱的下部，它是特厚壁管，刚性大，给钻头破碎岩石施加压力，打直井时可以起导向作用。钻铤的常用规格有：158.75mm(6-1/4in)、177.85mm(7in)、203.2mm(8in)、228.6mm(9in)等。

3、钻杆尺寸

常用钻杆的尺寸见表13。

表13 常用钻杆的尺寸

4、钻杆加厚端形状及尺寸

常用钻杆加厚端的形状见图11，加厚端尺寸见表14。