[發(fā)明專利]一種熱采井套管材料選用方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310544749.8
• 申請(qǐng)日: 2013-11-06
• 公開（公告）號(hào): CN104632093B
• 公開（公告）日: 2016-10-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 韓禮紅;謝斌;王航;曾路平;王建軍;田志華;李方坡;路彩虹;馮耀榮;張學(xué)魯;秦長(zhǎng)毅;聶明虎
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司;中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司管材研究所;中國(guó)石油天然氣股份有限公司
• 主分類號(hào): E21B17/01
• 分類號(hào): E21B17/01
• 代理公司: 北京三高永信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11138
• 代理人: 關(guān)文魁

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及石油天然氣稠油開采領(lǐng)域，特別涉及一種熱采井套管材料選用方法。

背景技術(shù)

稠油是國(guó)內(nèi)外主要的油氣資源類型之一，國(guó)內(nèi)以新疆、遼河、勝利油田為主開采稠油。稠油開采最重要的技術(shù)就是蒸汽吞吐作業(yè)，而要實(shí)現(xiàn)蒸汽吞吐作業(yè)需要用套管來保持井筒安全。套管是連接油層與地面的通道，熱采井通過套管來維持井眼的穩(wěn)定，因此套管材料性能對(duì)于油井正常開采意義重大。

現(xiàn)有技術(shù)中的熱采井套管材料選用方法是以屈服強(qiáng)度為主要指標(biāo)，包括室溫及高溫屈服強(qiáng)度。現(xiàn)有技術(shù)的選用方法是單純的應(yīng)力選用方法，以套管材料彈性變形下的數(shù)據(jù)作為參考，來選取套管。

在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)至少存在以下問題：

現(xiàn)有技術(shù)中僅以屈服強(qiáng)度作為選用熱采井套管材料的性能指標(biāo)，不能準(zhǔn)確反應(yīng)套管在實(shí)際作業(yè)中的狀態(tài)，并且屈服強(qiáng)度反映的是套管在彈性變形下的性能指標(biāo)，而在熱采井中，套管受溫度循環(huán)產(chǎn)生的熱應(yīng)力使得套管發(fā)生的是塑性變形，使得現(xiàn)有技術(shù)中選用的套管在實(shí)際應(yīng)用中會(huì)出現(xiàn)應(yīng)變強(qiáng)化、包申格效應(yīng)、蠕變松弛及低周應(yīng)變疲勞等特征，導(dǎo)致套管材料發(fā)生由塑性變形引起的失效，使得熱采井不能正常開采，從而對(duì)稠油開發(fā)造成顯著的經(jīng)濟(jì)損失，現(xiàn)有技術(shù)采用的彈性變形指標(biāo)不能解決實(shí)際中套管出現(xiàn)塑性變形的問題，因此現(xiàn)有技術(shù)對(duì)套管的選用方法不滿足實(shí)際熱采井的使用需要。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)套管的選用方法不滿足實(shí)際熱采井的使用需要問題，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種熱采井套管材料選用方法。所述技術(shù)方案如下：

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種熱采井套管材料選用方法，所述套管材料選用方法包括：

步驟1：根據(jù)熱采井井深確定套管材料的材料強(qiáng)度性能指標(biāo)和均勻延伸率性能指標(biāo)；

步驟2：根據(jù)熱采井井口的注汽溫度確定套管材料的蠕變速率性能指標(biāo)；

步驟3：根據(jù)熱采井設(shè)計(jì)壽命確定套管材料的包申格效應(yīng)性能指標(biāo)；

步驟4：根據(jù)熱采井設(shè)計(jì)壽命和熱采井井口的注汽溫度確定套管材料的低周疲勞應(yīng)變最小值；

步驟5：根據(jù)現(xiàn)有石油行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)選取套管的幾何尺寸和結(jié)構(gòu)特征；

步驟6：根據(jù)套管的性能指標(biāo)和套管的幾何尺寸、結(jié)構(gòu)特征選取對(duì)應(yīng)的套管材料；

其中，所述套管的性能指標(biāo)包括所述材料強(qiáng)度性能指標(biāo)、所述均勻延伸率性能指標(biāo)、所述蠕變速率性能指標(biāo)、所述低周疲勞應(yīng)變最小值和所述包申格效應(yīng)性能指標(biāo)。

作為優(yōu)選，所述材料強(qiáng)度性能指標(biāo)包括材料的彈性極限和抗拉極限。

進(jìn)一步地，所述步驟1具體為：對(duì)井深300米以內(nèi)的熱采井，材料的彈性極限選取430－530MPa，抗拉極限選取530－630MPa，均勻延伸率不低于4％。

作為優(yōu)選，所述步驟1具體為：對(duì)井深300－800米的熱采井，材料的彈性極限選取530－630MPa，抗拉極限選取630－730MPa，均勻延伸率不低于6％。

進(jìn)一步地，所述步驟1具體為：對(duì)井深800－1500米的熱采井，材料的彈性極限選取600－700MPa，抗拉極限選取700－800MPa，均勻延伸率不低于8％。

作為優(yōu)選，所述步驟1具體為：對(duì)井深1500－3000米的熱采井，材料的彈性極限選取740－840MPa，抗拉極限選取840－940MPa，均勻延伸率不低于10％。

進(jìn)一步地，所述步驟2具體為：當(dāng)井口注汽溫度低于300℃時(shí)，材料的蠕變速率本構(gòu)方程對(duì)應(yīng)的以應(yīng)力為自變量的曲線不高于式（1）對(duì)應(yīng)的曲線；當(dāng)井口注汽溫度為300-373℃時(shí)，材料的蠕變速率本構(gòu)方程對(duì)應(yīng)的以應(yīng)力為自變量的曲線不高于式（2）對(duì)應(yīng)的曲線，

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