石油套管失效分析.pdf

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石油套管失效分析实验方法实验结果及分析讨论122油管开裂是油管失效的主要形式,常造成巨大的经济损失口’。笔者结合华北油田某油井石油套管的失效案例,探讨了油管开裂失效的普遍规律和特殊现象,为预防同类事故的发生提供理论和实践依据。断裂套管为直径mm772、材37Mn5N80(1)250,断裂后断口上部套管悬重。管内设计压力为MPa<3处理时开裂并断裂,℃。为了了解失效石油套管的性能,确定断裂失效原因和断裂机制,对失效套管进行断口宏观和微观检测分析、化学成分分析、金相组织和夹杂物分析、管体不同部位组织的微区成分分析、管道材()理论分析,以判定石油套管的断裂原因。宏观观察N80(1)1可见,部分断口呈“人”字形、其余断口走向基本与管子轴向垂直,断口没有出现轴向宏观裂纹、断口表面比较平整,断口处管径无明显变形,管壁没有明显减薄,可以肯定该套管属于脆性断裂。但由于断裂面上多处被机械划擦损毁,尤其是“人”字形突出处被破坏,致使对裂纹源和断裂方向的判断受到一定影响。套管断口缘上的二次裂纹均指向远离“人”字形突起的方向,由此可以判断裂纹源应该在“人”字形突起的尖端处或在残留井下的另外一段套管上。203钢铁研究学报(1-1000832062550)摘要:通过化学成分和金相分析、宏观和微观断形貌观察、力学性能测试及相关的理论计算对断裂的石油套管进行失效分析,结果表明:石油套管断裂是由于套管材质的组织韧性较差、化学成分分布不均和冲击韧性过低等因素造成的。关键词:石油套管;断裂;失效分析文章编号:———MPa20083中图分类号:A獃,,Xiao-gan91TAN—琘珺甈062550HebeiChina)examinationchemical(1978)}修订日期:——(1Corrosion,ording,examinationmechanical,casingthe琻ductility簅casingfracturefailureE-******@163corn
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金相分析观察断口附近和远离断口的管壁材料的金相组织可见,管壁横断面组织与纵向组织相同,没有明+庵肿橹托越喜頪癩,晶粒较大并均匀,晶粒度平均为级,部分大晶粒达到级。晶粒异常长大将导致材料韧性下降,使其脆性增加脚。从失效套管断口的二次裂纹扩展模式可见,裂纹扩展呈穿晶断裂,这种裂纹扩展模式通常都是脆性断裂裂纹。SEM口表面微观形貌为典型脆性断口,断口上同一晶粒的(3)表明断口处材质脆性很高,所以套管失效断裂是材料韧性过低所致。API5CT(8)(4)断裂,晶界附近有韧窝形貌。说明晶粒内部脆性很高。结合金相分析可知,晶粒内部的珠光体组织脆性很高,而晶界上的铁素体组织的韧性相对较好。EDS()(因之一。化学成分分析分别对失效套管断口附近和远离断口处的管壁()API5CT[631API曜家G蟆MǔR訫疌比来控制普通套管(Mn)=oMnC=45MnC----4143刘智勇等:石油套管失效分析石油套管的断口形貌断口形貌2(a)(b)图峡诒砻鍿微观形貌1
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3结果估算捉峁杏璞。可见,失效套管的强EDS(5l2)壁外侧中乙哺哂贏5CT(2)部位置,因硫等有害元素易在钢坯芯部偏析,可以推断,在生产过程中,失效套管原钢坯芯部存在成分偏析。由于高硫、磷含