熱采井用套管材料高溫拉伸性能試驗(yàn)研究

李光輝，王海博，趙洪山，孫連坡，姬丙寅

（1.西安三維應(yīng)力工程技術(shù)有限公司，陜西 西安 710065；2.中石化勝利石油工程有限公司鉆井工藝研究院，山東 東營 257017；3.中海石油（中國）有限公司天津分公司，天津 300452）

稠油開采是目前國內(nèi)油田主要的項(xiàng)目之一。稠油由于黏度大、流動性差等原因，在開采時多采用特殊工藝，如蒸汽吞吐（Cyclic Steam Stimulation）、蒸汽驅(qū)（Steam Drive）、SAGD（Steam Assisted Gravity Drainage）等［1-2］，苛刻的服役條件對油井用套管提出了更高要求。傳統(tǒng)API系列中沒有稠油熱采井專用管，近些年各大生產(chǎn)廠家根據(jù)熱采實(shí)際工況，開發(fā)出了一些專用套管［3-10］，要求其具有較好的熱穩(wěn)定性，即高溫下強(qiáng)度的衰減也能夠滿足實(shí)際開采需求。筆者對某生產(chǎn)廠研發(fā)的110H鋼級套管材料在不同溫度下的拉伸性能進(jìn)行了試驗(yàn)研究，對不同溫度下材料的屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度及彈性模量的變化進(jìn)行分析，并通過曲線擬合得出強(qiáng)度變化規(guī)律，以用于指導(dǎo)熱采井套管的設(shè)計及選用。

1 試驗(yàn)條件

選用Φ244.48 mm×11.99 mm規(guī)格110H鋼級套管，在套管上分別截取化學(xué)成分檢測試樣和材料拉伸試樣。化學(xué)成分檢測采用ARL 3460 Advantage直讀光譜儀，110H鋼級套管材料的化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）檢驗(yàn)結(jié)果見表1。鑒于目前國內(nèi)稠油開采時最高溫度可達(dá)350℃，因此高溫系列拉伸試驗(yàn)溫度選用相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中推薦的溫度點(diǎn)（分別為180，240，290，325，350 ℃）［11］，另外增加室溫拉伸試驗(yàn)，用于不同高溫條件下材料強(qiáng)度的定量對比。高溫和室溫拉伸試驗(yàn)分別按照GB/T 228—2010《金屬材料拉伸試驗(yàn)》中的方法進(jìn)行，拉伸試樣尺寸如圖1所示。試樣兩端采用螺紋連接，安裝到試驗(yàn)機(jī)上后加熱爐開始升溫，至試驗(yàn)溫度后保溫30 min，然后開始加載，直至試樣被拉斷，試驗(yàn)機(jī)記錄拉伸應(yīng)力-應(yīng)變曲線及屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度等。……