第10章井下套管、井下管材和井下设备

直接暴露在酸性环境中的套管和管材 应符合附录D 中表D2 的要求。不暴露在酸 性流体或仅控制钻井流体环境的套管则不 在本标准范围之内。合格的材料应符合现行 国 家规范以及标准文本。

10.1 碳钢、低合金钢管件

10.1.1  铬-钼低合金钢(美国钢铁学会(AISI)   41XX 系列和其改进型材料)管件在淬火和 回火状态下最大硬度HRC 26是合格的。

10.1.2 铬-钼低合金钢(美国钢铁学会 (AISI)41XX    系列和其改进型材料)管件 在淬火和回火状态下最大硬度30HRC  以及 最小屈服应力 (SMYS)   等级690、720、  760MPa(100 、105 、110ksi)   是合格的。每 个级别的最大屈服强度比相应最小屈服应 力(SMYS)  高100MPa(10ksi)。应 用NACE   TM0177 的方法A 进行抗 SSC/SCC 试验， 其最小临界应力应为SMYS 的85%。对于 高强度低合金钢，在NACE测试方法和试 验结构结果中没有相关资料，也没有资料支 持其有限的限制性的使用。在这种情况下， 这些合金钢应归类于MR0175,  其基本用途 是井下局部H₂S 绝 对压力小于7kPa(1psia)    的保护罩。

10.1.3 当这些合金的硬度大于22HRC 时，

化学成分和热处理需要特别注意以确保其  抗 SSC/SCC 性能。因此，当硬度大于22HRC    时用这些合金，应当通过抗 SSC/SCC 试验  (按1.6节)来确定材料等同于在抗 SSC/SCC 性能上满足酸性环境的类似材料。

10.1.4  如果管件在不高于510℃(950T)   冷 矫直而成，则应在最 低温度482℃(900T)   消除应力。如果管件是冷变形而成，且外纤 维永 久变形大于5%,冷作区域应在最 低温度 593℃(1100T)   消除应力。冷作的高强度 管件连接头硬度在22HRC以上时，应在最 低 温度593℃(1100下)消除应力。

10.2高合金奥氏体不锈钢管状元件

高合金奥氏体不锈钢管件最少应包含 这些元素并且符合随后的章节中的 PREN 和 Ni+2Mo 要求：C:   最 大 8 % ,Cr:   最小 16%,Ni:     最 小 8 % ,P:   最大0.03%,S:

最大0.030%,Mn: 最大2%,硅：最大0.5%。 其它合金元素是允许的。

10.2.1 Ni%+2Mo%>30且Mo%>2%

在这个目录下的是那些 Ni%+2Mo%>30   且 Mo%>2%的高合金奥氏体不锈钢。所有的高 合金奥氏体不锈钢在固溶化退火和冷加工 条件下，硬度不大于35HRC 时是可用的， 而易切削合金是不可用的。环境限制如下：

10.2.1.1    Ni%+2Mo%>30 且 Mo%>2%  的高 合金奥氏体不锈钢可用于最大 H₂S  局部压 力为100kPa(15psia) 最高温度60℃(140

F)   且没有硫元素，对氯离子没有限制。如 果氯离子的含量小于50mg/L, 则 H₂S 局部 压力应小于350kPa(50psia)。

10.2.2   PREN>40

在这个目录下的是那些PREN>40 的高合金 奥氏体不锈钢。所有的高合金奥氏体不锈钢 在固溶化退火和冷加工条件下，硬度不大于 35HRC  时是可以用的，而易切削合金是不 可用的。环境限制如下：

10.2.2.1   在最大温度121℃(250F),   最 大 H₂S  局部压力为700kPa(100psia),    氯化物 的含量不高于5000mg/L, 且没有硫元素。

10.2.2.2  在最大温度149℃(300T), 最大 H₂S  局部压力为310kPa(45psia),     氯化物 的含量不高于5000mg/L, 且没有硫元素。

10.2.2.3  在最大温度171℃(340T),    最大 H₂S 局部压力为100kPa(15psia),   氯化物的 含量不高于5000mg/L,  且没有硫元素。

10.2.3 UNS N08926    (单独合金)

UNS N08926在固溶化退火和冷加工条 件下，硬度不大于35HRC 时是可用的，其环境限制为：最高温度121℃(250下),最 大H₂S 局部绝 对压力为700kPa(100psia),氯化物的含量不高于60700mg/L,最大CO₂ 局 部压力1.4MPa(200psia), 且没有硫元素。

10.3马氏体不锈钢管件

10.3.1  API规 范 5CT/5CTM²⁶ 等级L-80 型 13Cr 的管件适用于最大 H₂S  局部压力为 10kPa(1.5psia)    的产出水 PH≥3.5   的生产 环境。

10.3.2 UNS S41426管件在淬火并回火，且 硬度不大于27HRC, 其环境限制为：屈服 强度不大于724MPa(105ksi)     是可用的， 最大H₂S 局部绝 对压力为10kPa(1.5psia),

的产出水PH≥3.5  的生产环境。

10.3.3 15%Cr 管状元件

UNS   S42500(15Cr)在淬火和两次回 火，且硬度不大于22HRC 时是可用的，其 环境限制为：最大H₂S 分压10kPa (绝 对) (1.5psia)  的产出水PH≥3.5   的生产环境作 为管件和壳体用。

10.3.3.1   奥氏体化900℃(1652F)  或更高温度

淬火

一次回火

却至室温

二次回火 空气冷却淬火或油淬

最 低730℃(1346下)然后冷

最 低620℃(1148F)   然后冷

却至室温

10.4  双相不锈钢管件

双相不锈钢管件(铁素体体积含量在 35%-65%之间)在固溶化退火，淬火，冷作 状态下是可用的，并符合下列限制：

10.4.1 PREN在30至40之间的双相不锈钢硬 度不大于36HRC 时可用于 H₂S 局部绝 对压 力为2kPa(0.3psia)   或更低的环境。

10.4.2 PREN在40至45之间的双相不锈钢硬 度不大于36HRC时可用于H₂S 局部绝 对压力 为 2 0kPa(0.3psia)  和 氯 化 物 含 量 在 120000mg/L 或更低的环境。

10.5镍基管件

用于井下套管、管材和相关设备(悬挂 器、井下组件和井下组件零件)的镍基管件 应符合第四节对合金的通用要求，用户也可 选择符合本节的要求。这些合金分成两部分：

(1)固溶化退火和冷作合金

(2)固溶化退火和沉淀硬化合金

10.5.1 管件

固溶化退火和冷作合金在硬度不大于40HRC时可用。这些合金根据合理的环境参数 按性能分类，目的是使管件之间的强度和环境 要求相匹配。高 级别的可以用于低级别的。

10.5.1.1 第 一 组 — — 最大屈服强度为 1030MPa(150-ksi)

化学成分：这些合金的化学成分如下：

19.5%Cr                 最小

29.5%Ni+Co          最小

2.5%Mo                  最小 环境限制见表5。

10.5.1.2 第 二 组 — — 最 大 屈 服 强 度 为 1030MPa(150-ksi)

化学成分：这些合金的化学成分如下：

19%Cr                   最小

45%Ni+Co           最小

6%Mo   +W         最小

环境限制见表6。

10.5.1.2 第 3 组 — — 最 大 屈 服 强 度 为 1240MPa(180ksi)

化学成分：这些合金的化学成分如下：

14.5%Cr                   最小

52%Ni+Co               最小

12%   Mo   +W    最小

环境限制见表7。

表5:第 一组管件的适用环境

10.6 人工举升设备

10.6.1  有杆泵和抽油杆

10.6.1.1 在酸性介质中用的有杆泵和抽油杆  不在本标准范围之内，属于NACE其他国际标 准和API标准。(参考NACEMR0176²7  规范。)

10.6.2  气举设备

10.6.2.1 地上和地下设备应遵从第3章至第  8章要求，套管和管材应遵从第10章要求。

10.6.2.2 奥氏体不锈钢、高合金不锈钢和镍 铜合金(UNS  N04400和 UNS   N04405)可 用于气举条件。还没建立这些合金的应用于 这些情况的使用限制。

10.6.3 其它人工举升设备

10.6.3.1 其它人工举升设备不在本标准范 围只内。

10.7  采油封隔器和其它地下设备

10.7.1 不管形状，当用于指定条件、硬度和 环境限制，附录D 表 D1 中所列以及第3、 第4、第8和第10章所包含的材料适用于采 油封隔器和其它地下设备。

10.7.1.1 当最大硬度、热处理和环境限制满  足9.2.4.1和9.2.4.2要求时，沉淀硬化马氏体  不锈钢可适用于采油封隔器和其它地下设备。

10.7.1.2  420M 型(化学成分符合API 规范 5CT/5CTM等级L-80 型号13Cr)  在淬火并 回火到最大硬度22HRC、最 大H₂S  局部绝 对压力为10kPa(1.5psia)  的产出水PH≥3.5   的生产环境中，可适用于采油封隔器和其它 地下设备。

10.7.1.3 由锻件，低碳马氏体不锈钢 UNS  S41427 棒材制成的元件经奥氏体化，淬火 和两次回火达到最大硬度29HRC, 可 适 用 于最大H₂S 局部绝 对压力为10kPa(1.5psia)  的产出水PH≥3.5  和 NaCl≤1.0%  的生产环 境，其热处理应按10.7.1.3.1规定。

10.7.1.3.1 热处理过程(三步程序)

(1)在900到980℃(1652到1796F)   奥 氏体化随后空冷或油淬至室温。

(2)在600到700℃(1112到1292T)   回 火随后空冷至室温。

(3)在540到620℃(1004到1148下)回 火随后空冷至室温。

10.7.2奥氏体不锈钢(如 UNS  S31600 和 UNS N08020)和镍钼合金(如UNS N08825)成功地用于井下过滤网、控制线管材、紧固 件(如：固定螺丝等)、注入管材和比在 MRO175中应用更多环境的。还没建立这些合 金的应用于这些情况的环境限制。

10.7.3  锻造的镍铜合金(符合第9.2.5节的硬 度极限和热处理条件的UNS   N05500,以及 UNSN04400 和UNS  N04405)已经用于井下 流动、安装和临时使用的维修工具。还没建 立这些合金的应用于这些情况的环境限制。

10.7.4 符合第9.2.4.1 节的硬度极限和热处 理条件的UNS  S17400已经用于临时钻探和 井下维修设备，在工况下其应力值应小于屈 服应力的60%。还没建立这些合金的应用于 这些情况的环境限制。

10.8 索线头

10.8.1  索线头不在本标准范围之内。