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A-klld(铝)C-Mn钢等材料做了一系列深入研究。但Enventure公司经过大量的研究和试验表明,现在油田上普程使用的某些AP标准套管虽然勉强可以用作膨胀管,枸杞粉但由于其强塑性匹配不佳等原因,并非是适合的膨胀管材。因此,国外专门开发高性能的膨胀套管管材,尤以美国的Enventure公司和Lanestar公司有代表性。Enyenture公司提出了“硬相(如马氏体,提供度)+软相(如铁索体,提供高断后伸长率)+过渡相(如残留奥氏体)”的金相组织控制目标,并专门进行了膨胀管材的合金化成分设计和两相区淬火热处理工艺路线设计,目的是使膨胀前管体的服强度较低面断后伸长率较高,确保易于发生塑性变形和顺利实现径向膨胀;当径向膨胀后,过渡相组织发生形变诱导效应,生成形变诱导马氏体,提高了管体的强度性能,其化学成分设计及热处理前后的组织和力学性能分别见表14和表1-5除了材质Ⅳ为奥氏体不锈钢外,其余均为低碳锰钢。1nesir公司则采用超低碳锰钢的化学成分设计(见表16),经调质处理开发出了高性能的ERW膨胀套管,其热处理工艺:停火温度870-900℃。
火后温度低于40℃,确保浮火马氏体达到90(体积分数)以上,并在650-680℃进行回火,保温40-50min。此种EHW膨胀套管可满足力学性能,流体密封性及20-40径向膨胀率的要求,抗内压可达24MPa,比常规正火处理获得了更高的屈服强度,断后伸长率和断裂韧度表16LoneStar膨胀套管的化学成分(质量分数)设计NiV+l003-00601503014-15≤0015近年来,在国外专门开发的膨胀套管产品中,商业化应用较为成功的是Enventure公司与nnestar公司共同合作开发的80钢级,膨胀率可达18的LSX-80热张力减径电焊管,即通过对ERW母管中频快速加热至管材的奥氏体化相变温度Ae以上后进入轧管机组进行热张力减径,随后经全管体调质处理实现焊缝的组织优化及均匀化,达到了与母材接近一致,终管体的壁厚均匀度高且力学性能均一,克服了因焊缝,热影响区及母材的组织性能差异导致该处在膨胀过程中容易发生不均匀变形的缺点。
同时,膨胀前的力学性能直接达到80钢级的APISpee5CT标准水平,确保了膨胀后管柱仍具有较高的抗外挤强度。日前,美国Lonestar公司和法国V&M公司相继开发出95钢级,膨张率达25以上的影胀套管新产品2)国内研究现状国内对膨胀套管及相关技术的研究起步较晚。随着对国外膨胀套管技术的不断发展进步和大量成功商业化应用展现出的诸多无可比拟优势的相关报道,国内直至2001年才开始引起注意,之后长期停留在国外技术阶段。2003年美国Enventure公司在中石化胜利油田安装膨胀套管,对外保密封闭施工,每米卖出1万元天价,两口侧钻井800m,花费800万元,折合每钢管近60万元。如此高昂的股务费,国内枸杞粉一般油田难以承受。为缩短与世界先进水平的差距,争取早日实现国产化,终实现深井、超深井的等井径钻进,国内石油公司和相关科研单位相继进行了大量的专项研究,在膨胀套管基础理论,产品和作业工具开发及应用技术研究等方面均取得了长足的进步中国石油勘探开发研究院从2001年开始膨胀套管及相关技术的研究工作002年5月完成了概念性试验。