套管和油管全尺寸拉伸應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)方法-編制說明

《套管和油管全尺寸拉伸應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)方法》

（征求意見稿）

編制說明

一、工作簡(jiǎn)況

根據(jù)國(guó)標(biāo)委發(fā)[2021]41號(hào)文“國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)關(guān)于下達(dá)2021年第四批推薦性國(guó)

家標(biāo)準(zhǔn)計(jì)劃及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)外文版計(jì)劃的通知”，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《套管和油管全尺寸拉伸應(yīng)力腐蝕試

驗(yàn)方法》以計(jì)劃編號(hào)20214879-T-469下達(dá)，該標(biāo)準(zhǔn)由中國(guó)石油集團(tuán)工程材料研究院有限公

司（原中國(guó)石油集團(tuán)石油管工程技術(shù)研究院）牽頭編寫，中國(guó)石油天然氣股份有限公司塔里

木油田分公司、西安三環(huán)石油管材科技有限公司、中國(guó)石油天然氣股份有限公司長(zhǎng)慶油田分

公司、寶山鋼鐵股份有限公司、天津鋼管制造有限公司、西安石油大學(xué)、衡陽華菱鋼管有限

公司、中信泰富特鋼集團(tuán)股份有限公司等參與編寫，工作組成員包括韓燕、付安慶、徐婷、

白真權(quán)、尹成先、方偉、趙雪會(huì)、袁軍濤、龍巖、呂乃欣、李軒鵬、王遠(yuǎn)、史東峰、趙密鋒、

楊立華、呂傳濤、齊亞猛、董會(huì)、鄭秋艷、楊永昌。任務(wù)分工如下：韓燕負(fù)責(zé)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)、

大綱、主要技術(shù)條款進(jìn)行編寫，趙密鋒、楊立華、董會(huì)負(fù)責(zé)油田現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研、資料收集和試驗(yàn)

介質(zhì)部分的編寫，呂乃欣、李軒鵬、王遠(yuǎn)負(fù)責(zé)試驗(yàn)設(shè)備部分的編寫，付安慶、趙雪會(huì)、袁軍

濤、龍巖負(fù)責(zé)試驗(yàn)程序部分的編寫，呂傳濤、齊亞猛、鄭秋艷、楊永昌負(fù)責(zé)試樣制備部分的

編寫，白真權(quán)、尹成先負(fù)責(zé)試樣評(píng)定部分的編寫，徐婷、方偉負(fù)責(zé)標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)報(bào)告部分的編寫

呂乃欣和史東峰負(fù)責(zé)標(biāo)準(zhǔn)方法的試驗(yàn)驗(yàn)證。

項(xiàng)目組從2020年1月～2023年1月，陸續(xù)完成了油田現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研、資料收集、試驗(yàn)驗(yàn)證

及征求意見稿的起草工作。簡(jiǎn)要過程如下：

（1）油田現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研：在2020年1月～2020年12月期間，項(xiàng)目負(fù)責(zé)人針對(duì)國(guó)內(nèi)外套管

和油管全尺寸拉伸試驗(yàn)設(shè)備及方法進(jìn)行了相關(guān)的資料調(diào)研與交流。項(xiàng)目組成員先后赴塔里木

油田、大港油田、大慶油田、長(zhǎng)慶油田等地進(jìn)行了考察，詳細(xì)了解了套管和油管全尺寸拉伸

應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)的需求和工況，對(duì)套管和油管全尺寸拉伸應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)研究有了深入的認(rèn)識(shí)。

（2）資料收集及試驗(yàn)驗(yàn)證：在2020年6月～2021年12月期間，收集并分析了國(guó)內(nèi)外

相關(guān)資料。其中包括美國(guó)俄亥俄大學(xué)多相流大型環(huán)路試驗(yàn)設(shè)備、美國(guó)塔爾薩大學(xué)兩相流腐蝕

裝置、挪威SINTEF環(huán)路試驗(yàn)裝置、大慶油田復(fù)合加載多功能試驗(yàn)裝備，以及西安石油大學(xué)

噴射式?jīng)_蝕試驗(yàn)裝置等，這些資料的學(xué)習(xí)和掌握為標(biāo)準(zhǔn)的編寫提供了基礎(chǔ)。2021年1月~2022

年12月，開展了多次油套管全尺寸拉伸應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)研究，為標(biāo)準(zhǔn)的編寫積累了實(shí)際操作

經(jīng)驗(yàn)。

2

（3）征求意見稿的編制：2022年1月~2023年1月，啟動(dòng)本標(biāo)準(zhǔn)的制定工作，按照標(biāo)

準(zhǔn)制、修訂工作程序的要求，成立了標(biāo)準(zhǔn)起草工作組。系統(tǒng)分析了我國(guó)油田現(xiàn)場(chǎng)的檢驗(yàn)需求，

對(duì)標(biāo)準(zhǔn)中的主要測(cè)試內(nèi)容進(jìn)行了分析，組織工作組成員進(jìn)行多輪討論后，根據(jù)國(guó)內(nèi)目前對(duì)套

管和油管全尺寸拉伸應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)要求，起草了標(biāo)準(zhǔn)的征求意見稿。

二、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)編制原則和確定國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容的論據(jù)

本標(biāo)準(zhǔn)以國(guó)內(nèi)外先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，并考慮國(guó)內(nèi)油田現(xiàn)場(chǎng)的具體工況，立足于滿足我國(guó)石

油工業(yè)發(fā)展的需要，促進(jìn)我國(guó)套管和油管全尺寸拉伸應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)研究的開展。最終按照

GB/T1.1－2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》要求確定草

案結(jié)構(gòu)框架。

主要技術(shù)內(nèi)容有套管和油管全尺寸拉伸應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)原理、試驗(yàn)溶液、試驗(yàn)設(shè)備、試樣、

試驗(yàn)程序、試樣評(píng)價(jià)和對(duì)試驗(yàn)報(bào)告的要求。

三、主要試驗(yàn)（或驗(yàn)證）的分析、綜述報(bào)告，技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證，預(yù)期的經(jīng)濟(jì)效果（下面內(nèi)容供

參考）

為了驗(yàn)證標(biāo)準(zhǔn)中主要實(shí)驗(yàn)方法的可行性，編制組與油套管生產(chǎn)廠家、油田現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用單位

共同合作，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)所列主要項(xiàng)目進(jìn)行了理論及試驗(yàn)驗(yàn)證，結(jié)果表明，標(biāo)準(zhǔn)所列檢測(cè)項(xiàng)目切實(shí)

可行，對(duì)套管和油管全尺寸拉伸應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)研究具有實(shí)際指導(dǎo)意義。

1、主要試驗(yàn)（或驗(yàn)證）的分析、綜述報(bào)告

近年來，隨著氣田開發(fā)不斷向極端苛刻儲(chǔ)藏邁進(jìn)，油氣井酸化等儲(chǔ)層改造工藝得到大規(guī)

模應(yīng)用，套管和油管柱面臨更加苛刻的服役環(huán)境；同時(shí)，新型涂鍍層管材及特殊密封螺紋接

頭不斷涌現(xiàn)，為確保油氣井管柱的密封完整性，在現(xiàn)場(chǎng)使用前開展新產(chǎn)品新工藝的井下作業(yè)

可靠性驗(yàn)證是十分必要的。而針對(duì)井下管柱所面臨的苛刻受力及腐蝕環(huán)境，實(shí)驗(yàn)室小尺寸樣

品試驗(yàn)與現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)實(shí)際情況存在較大差異，已無法滿足工程實(shí)際需求，為此油田現(xiàn)場(chǎng)多次提

出開展全尺寸拉伸應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)評(píng)價(jià)方法的研究，促進(jìn)石油管材試驗(yàn)研究由室內(nèi)小型試驗(yàn)向

大型實(shí)物試驗(yàn)發(fā)展，為油田安全開發(fā)保駕護(hù)航。

為了驗(yàn)證本標(biāo)準(zhǔn)所涉及全尺寸油套管的試樣加工、密封，試驗(yàn)溫度、壓力的實(shí)現(xiàn)，以及

試樣拉伸應(yīng)力的加載和試驗(yàn)步驟的合理性和規(guī)范性，標(biāo)準(zhǔn)起草工作組以相關(guān)科研項(xiàng)目為依

托，對(duì)不同鋼級(jí)及規(guī)格的油管試樣開展了全尺寸拉伸應(yīng)力腐蝕性能評(píng)價(jià)試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如下：

（1）超級(jí)13Cr油管全尺寸拉伸應(yīng)力腐蝕性能評(píng)價(jià)試驗(yàn)

選取不同廠家的兩種帶接箍油管，通過焊接方式相連接，開展全尺寸拉伸應(yīng)力腐蝕性能

評(píng)價(jià)試驗(yàn)。試驗(yàn)溶液采用油田現(xiàn)場(chǎng)所取殘酸溶液，溫度120℃、壓力70MPa、加載應(yīng)力87t，

在試驗(yàn)到第44小時(shí)時(shí)發(fā)生斷裂，斷口呈現(xiàn)出由內(nèi)壁點(diǎn)腐蝕引發(fā)的應(yīng)力腐蝕開裂形貌特征。

3

圖1超級(jí)13Cr油管全尺寸拉伸應(yīng)力腐蝕性能評(píng)價(jià)試驗(yàn)

a）斷口宏觀照片b）斷口上二次裂紋形貌c）內(nèi)壁點(diǎn)蝕及裂紋形貌

圖2超級(jí)13Cr油管全尺寸拉伸應(yīng)力腐蝕性能評(píng)價(jià)試驗(yàn)結(jié)果

（2）110SS油管全尺寸拉伸應(yīng)力腐蝕性能評(píng)價(jià)試驗(yàn)

針對(duì)110SS油管開展了酸化階段、生產(chǎn)階段井底管柱服役工況和生產(chǎn)階段上部管柱腐蝕

工況三種不同工況條件下的全尺寸拉伸應(yīng)力腐蝕性能評(píng)價(jià)試驗(yàn)，同時(shí)考察了位于試樣中部的

接箍部分螺紋連接的密封完整性。

圖3110SS油管全尺寸拉伸應(yīng)力腐蝕性能評(píng)價(jià)試驗(yàn)

4

a）酸化階段b）生產(chǎn)階段井底工況c）生產(chǎn)階段上部工況

圖4110SS油管全尺寸拉伸應(yīng)力腐蝕性能評(píng)價(jià)試驗(yàn)后油管內(nèi)壁腐蝕形貌

圖5110SS油管全尺寸拉伸應(yīng)力腐蝕性能評(píng)價(jià)試驗(yàn)后螺紋連接處宏觀照片

（3）鍍層管全尺寸拉伸應(yīng)力腐蝕性能評(píng)價(jià)試驗(yàn)

選取鍍層油管開展了高溫高壓工況下的全尺寸拉伸應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)，試驗(yàn)后將樣品進(jìn)行對(duì)

剖，觀察內(nèi)部鍍層腐蝕情況，肉眼可見鍍層表面出現(xiàn)銹蝕痕跡，在銹蝕痕跡處取金相試樣分

析，發(fā)現(xiàn)鍍層在試驗(yàn)后產(chǎn)生了微裂紋，腐蝕介質(zhì)通過微裂紋接觸到油管基體，基體碳鋼材料

發(fā)生腐蝕。

圖6鍍層管全尺寸拉伸應(yīng)力腐蝕性能評(píng)價(jià)試驗(yàn)

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a）試驗(yàn)后油管內(nèi)壁鍍層b）油管鍍層微裂紋

圖7鍍層油管全尺寸拉伸應(yīng)力腐蝕性能評(píng)價(jià)試驗(yàn)結(jié)果（內(nèi)壁出現(xiàn)腐蝕及開裂）

2、技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證

據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)現(xiàn)有油氣井約50萬口，每年新鉆油氣井約3萬口，并且每年以15~20%的

速率增加。每年使用各類管材超過350萬噸，占油氣開采投資比例的60%，油氣井管柱在油

氣資源開發(fā)中起著舉足輕重的作用。油井管柱不僅投資大，每年耗資達(dá)千億元，而且在服役

過程中存在著高風(fēng)險(xiǎn)，尤其是隨著油氣勘探開發(fā)條件日益復(fù)雜，深井超深井、高溫高壓氣井、

頁巖氣等非常規(guī)氣井和嚴(yán)酷腐蝕井對(duì)管柱的長(zhǎng)期安全可靠服役和安全生產(chǎn)提出了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。

同時(shí)，實(shí)驗(yàn)室小尺寸試樣由于其尺寸及結(jié)構(gòu)限制，往往無法全面反映套管和油管在苛刻工況

下的腐蝕行為，也無法開展氣密封扣和新型內(nèi)襯及涂鍍層管材在苛刻腐蝕工況下的耐蝕及密

封完整性，油田現(xiàn)場(chǎng)對(duì)全尺寸實(shí)物套管和油管在苛刻工況下的耐蝕性能及適用性評(píng)價(jià)的要求

越來越迫切。

近年來，基于油氣田生產(chǎn)實(shí)踐的實(shí)際需求，項(xiàng)目組先后開展塔里木油田、大慶油田、長(zhǎng)

慶油田等多個(gè)油田現(xiàn)場(chǎng)工況下的全尺寸管材拉伸應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)，明確了實(shí)物尺寸管材在多因

素協(xié)同作用下的耐蝕性能，促進(jìn)了模擬油氣田真實(shí)服役工況下材料的失效行為研究工作的開

展，保障了油氣田生產(chǎn)安全，產(chǎn)生了良好的經(jīng)濟(jì)效益。實(shí)踐證明全尺寸拉伸應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)方

法是必要的，也是可行的。

因此，本標(biāo)準(zhǔn)的制定無論經(jīng)濟(jì)上還是技術(shù)上都將是對(duì)當(dāng)前油氣田防腐工作的必要補(bǔ)充，

為套管和油管柱服役安全提供有利的技術(shù)保障，為油套管產(chǎn)品質(zhì)量控制及提升提供必要的數(shù)

據(jù)支撐。

3、預(yù)期的經(jīng)濟(jì)效果

本文件提供了套管和油管全尺寸拉伸應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)的試驗(yàn)方法。規(guī)范了套管和油管全尺

寸拉伸應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)的試驗(yàn)溶液、試驗(yàn)設(shè)備、試樣、試驗(yàn)程序，以及試樣評(píng)價(jià)和試驗(yàn)報(bào)告內(nèi)

容。按照本文件提出的步驟開展試驗(yàn)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)于套管和油管服役工況的模擬，獲得全尺

寸套管或油管在高溫、高壓、模擬油田現(xiàn)場(chǎng)溶液、同時(shí)承受軸向拉伸載荷條件下的耐腐蝕性

能結(jié)果（包括腐蝕開裂敏感性、腐蝕速率和腐蝕形貌特征等），以及帶有接箍等特殊連接結(jié)

6

構(gòu)管段在復(fù)雜工況條件下的密封完整性能?？梢詾榭量坦r油氣田井下管柱安全選材、設(shè)計(jì)，

以及油套管失效分析提供技術(shù)支撐及保障，對(duì)于預(yù)防套管和油管失效起到非常重要的作用，

引用前景廣闊。

四、采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)外先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)的程度，以及與國(guó)際、國(guó)外同類標(biāo)準(zhǔn)水平的對(duì)比情況，或

與測(cè)試的國(guó)外樣品、樣機(jī)的有關(guān)數(shù)據(jù)對(duì)比情況

本標(biāo)準(zhǔn)為非采標(biāo)項(xiàng)目。

目前，國(guó)內(nèi)外有關(guān)于石油管材力學(xué)性能的全尺寸試驗(yàn)測(cè)試方法，如套管和油管接頭評(píng)價(jià)

程序推薦做法ISO13679、APIRP5C5-2017、GB/T21267-2017和SY/T6128-2012。但由

于腐蝕試驗(yàn)涉及溫度、壓力、腐蝕介質(zhì)等苛刻工況，同時(shí)，全尺寸管樣拉伸應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)受

限于試驗(yàn)裝備的缺乏，并未見相關(guān)方法標(biāo)準(zhǔn)。國(guó)際上采用的應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)主要為小尺寸

的實(shí)驗(yàn)室室內(nèi)評(píng)價(jià)試驗(yàn)方法。主要有ISO7539-1~ISO7539-11“金屬和合金的腐蝕應(yīng)力腐

蝕試驗(yàn)”系列標(biāo)準(zhǔn),規(guī)定了設(shè)計(jì)和進(jìn)行金屬應(yīng)力腐蝕敏感性試驗(yàn)和評(píng)定的試驗(yàn)方法選擇的一

般性指導(dǎo)原則，其中包括彎梁樣的制備和應(yīng)用、U型彎曲試樣的制備和應(yīng)用、單軸拉伸試樣

的制備和應(yīng)用等；還有NACETM0177-2016、GB/T4157-2017“金屬在H2S環(huán)境中抗硫化物應(yīng)

力開裂和應(yīng)力腐蝕開裂的實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)方法”，規(guī)定了在含H2S的低pH值水溶液環(huán)境中，金屬

材料在受拉伸應(yīng)力作用下的抗硫化物應(yīng)力開裂（SSC）和應(yīng)力腐蝕開裂（SCC）的實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)

方法，包括拉伸試驗(yàn)、彎梁試驗(yàn)、C形環(huán)試驗(yàn)和雙懸臂梁試驗(yàn)四種加載方式。目前為止，國(guó)

際上并沒有全尺寸套管和油管拉伸應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)方法相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)。

五、與有關(guān)的現(xiàn)行法律、法規(guī)和強(qiáng)制性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)系

本標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用可對(duì)我國(guó)油氣田現(xiàn)場(chǎng)在苛刻服役工況油套管選材及設(shè)計(jì)方面提供相應(yīng)標(biāo)

準(zhǔn)，降低套管和油管井下失效事故的發(fā)生；同時(shí)，有利于油套管生產(chǎn)企業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)和性

能提升，是現(xiàn)行油套管產(chǎn)品檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的補(bǔ)充；可促進(jìn)我國(guó)石油天然氣開發(fā)領(lǐng)域相關(guān)法律、法

規(guī)、政策及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施應(yīng)用，有利于油田生產(chǎn)企業(yè)安全穩(wěn)定長(zhǎng)周期運(yùn)行。

六、重大分歧意見的處理經(jīng)過和依據(jù)

無。

七、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)作為強(qiáng)制性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)或推薦性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的建議

建議本標(biāo)準(zhǔn)作為推薦性標(biāo)準(zhǔn)。

八、貫徹國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的要求和措施建議（包括組織措施、技術(shù)措施、過渡辦法等內(nèi)容）

目前，全球油氣田生產(chǎn)開發(fā)不斷向苛刻環(huán)境發(fā)展，開展全尺寸套管和油管在多因素協(xié)同

作用下的耐蝕性能檢測(cè)試驗(yàn)對(duì)保障油氣田生產(chǎn)安全和提升油套管產(chǎn)品質(zhì)量都有著至關(guān)重要

的作用，全尺寸管材拉伸應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)的需求越來越迫切。國(guó)內(nèi)外目前對(duì)于套管和油管全尺

寸拉伸應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)沒有可依據(jù)的方法標(biāo)準(zhǔn)，無法滿足套管和油管全尺寸拉伸應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)

研究及套管和油管產(chǎn)品的全尺寸拉伸應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)檢測(cè)需要。建議盡快進(jìn)入標(biāo)準(zhǔn)送審和報(bào)批

7

階段，并在使用過程中加強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)宣貫力度，嚴(yán)格執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)要求。

建議本標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布后，由標(biāo)準(zhǔn)歸口單位牽頭，組織相關(guān)科研院所、制造廠家和用戶企業(yè)相

關(guān)領(lǐng)域的專家、研究人員，由標(biāo)準(zhǔn)起草人對(duì)標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容進(jìn)行宣貫。

九、廢止現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的建議

無。

十、其他應(yīng)予說明的事項(xiàng)

根據(jù)中油黨組任〔2021〕180號(hào)《關(guān)于中國(guó)石油集團(tuán)石油管工程技術(shù)研究院（中國(guó)石油

天然氣集團(tuán)公司管材研究所）轉(zhuǎn)企改制后領(lǐng)導(dǎo)班子成員職務(wù)名稱變更的通知》文件，本標(biāo)準(zhǔn)

第一起草單位中國(guó)石油集團(tuán)石油管工程技術(shù)研究院現(xiàn)更名為中國(guó)石油集團(tuán)工程材料研究院

有限公司。

8

國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)編制說明

《套管和油管全尺寸拉伸應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)方法》

2023年2月

1

《套管和油管全尺寸拉伸應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)方法》

（征求意見稿）

編制說明

一、工作簡(jiǎn)況

根據(jù)國(guó)標(biāo)委發(fā)[2021]41號(hào)文“國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)關(guān)于下達(dá)2021年第四批推薦性國(guó)

家標(biāo)準(zhǔn)計(jì)劃及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)外文版計(jì)劃的通知”，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《套管和油管全尺寸拉伸應(yīng)力腐蝕試

驗(yàn)方法》以計(jì)劃編號(hào)20214879-T-469下達(dá)，該標(biāo)準(zhǔn)由中國(guó)石油集團(tuán)工程材料研究院有限公

司（原中國(guó)石油集團(tuán)石油管工程技術(shù)研究院）牽頭編寫，中國(guó)石油天然氣股份有限公司塔里

木油田分公司、西安三環(huán)石油管材科技有限公司、中國(guó)石油天然氣股份有限公司長(zhǎng)慶油田分

公司、寶山鋼鐵股份有限公司、天津鋼管制造有限公司、西安石油大學(xué)、衡陽華菱鋼管有限

公司、中信泰富特鋼集團(tuán)股份有限公司等參與編寫，工作組成員包括韓燕、付安慶、徐婷、

白真權(quán)、尹成先、方偉、趙雪會(huì)、袁軍濤、龍巖、呂乃欣、李軒鵬、王遠(yuǎn)、史東峰、趙密鋒、

楊立華、呂傳濤、齊亞猛、董會(huì)、鄭秋艷、楊永昌。任務(wù)分工如下：韓燕負(fù)責(zé)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)、

大綱、主要技術(shù)條款進(jìn)行編寫，趙密鋒、楊立華、董會(huì)負(fù)責(zé)油田現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研、資料收集和試驗(yàn)

介質(zhì)部分的編寫，呂乃欣、李軒鵬、王遠(yuǎn)負(fù)責(zé)試驗(yàn)設(shè)備部分的編寫，付安慶、趙雪會(huì)、袁軍

濤、龍巖負(fù)責(zé)試驗(yàn)程序部分的編寫，呂傳濤、齊亞猛、鄭秋艷、楊永昌負(fù)責(zé)試樣制備部分的

編寫，白真權(quán)、尹成先負(fù)責(zé)試樣評(píng)定部分的編寫，徐婷、方偉負(fù)責(zé)標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)報(bào)告部分的編寫

呂乃欣和史東峰負(fù)責(zé)標(biāo)準(zhǔn)方法的試驗(yàn)驗(yàn)證。

項(xiàng)目組從2020年1月～2023年1月，陸續(xù)完成了油田現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研、資料收集、試驗(yàn)驗(yàn)證

及征求意見稿的起草工作。簡(jiǎn)要過程如下：

（1）油田現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研：在2020年1月～2020年12月期間，項(xiàng)目負(fù)責(zé)人針對(duì)國(guó)內(nèi)外套管

和油管全尺寸拉伸試驗(yàn)設(shè)備及方法進(jìn)行了相關(guān)的資料調(diào)研與交流。項(xiàng)目組成員先后赴塔里木

油田、大港油田、大慶油田、長(zhǎng)慶油田等地進(jìn)行了考察，詳細(xì)了解了套管和油管全尺寸拉伸

應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)的需求和工況，對(duì)套管和油管全尺寸拉伸應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)研究有了深入的認(rèn)識(shí)。

（2）資料收集及試驗(yàn)驗(yàn)證：在2020年6月～2021年12月期間，收集并分析了國(guó)內(nèi)外

相關(guān)資料。其中包括美國(guó)俄亥俄大學(xué)多相流大型環(huán)路試驗(yàn)設(shè)備、美國(guó)塔爾薩大學(xué)兩相流腐蝕

裝置、挪威SINTEF環(huán)路試驗(yàn)裝置、大慶油田復(fù)合加載多功能試驗(yàn)裝備，以及西安石油大學(xué)

噴射式?jīng)_蝕試驗(yàn)裝置等，這些資料的學(xué)習(xí)和掌握為標(biāo)準(zhǔn)的編寫提供了基礎(chǔ)。2021年1月~2022

年12月，開展了多次油套管全尺寸拉伸應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)研究，為標(biāo)準(zhǔn)的編寫積累了實(shí)際操作

經(jīng)驗(yàn)。

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（3）征求意見稿的編制：2022年1月~2023年1月，啟動(dòng)本標(biāo)準(zhǔn)的制定工作，按照標(biāo)

準(zhǔn)制、修訂工作程序的要求，成立了標(biāo)準(zhǔn)起草工作組。系統(tǒng)分析了我國(guó)油田現(xiàn)場(chǎng)的檢驗(yàn)需求，

對(duì)標(biāo)準(zhǔn)中的主要測(cè)試內(nèi)容進(jìn)行了分析，組織工作組成員進(jìn)行多輪討論后，根據(jù)國(guó)內(nèi)目前對(duì)套

管和油管全尺寸拉伸應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)要求，起草了標(biāo)準(zhǔn)的征求意見稿。

二、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)編制原則和確定國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容的論據(jù)

本標(biāo)準(zhǔn)以國(guó)內(nèi)外先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，并考慮國(guó)內(nèi)油田現(xiàn)場(chǎng)的具體工況，立足于滿足我國(guó)石

油工業(yè)發(fā)展的需要，促進(jìn)我國(guó)套管和油管全尺寸拉伸應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)研究的開展。最終按照

GB/T1.1－2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》要求確定草

案結(jié)構(gòu)框架。

主要技術(shù)內(nèi)容有套管和油管全尺寸拉伸應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)原理、試驗(yàn)溶液、試驗(yàn)設(shè)備、試樣、

試驗(yàn)程序、試樣評(píng)價(jià)和對(duì)試驗(yàn)報(bào)告的要求。

三、主要試驗(yàn)（或驗(yàn)證）的分析、綜述報(bào)告，技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證，預(yù)期的經(jīng)濟(jì)效果（下面內(nèi)容供

參考）

為了驗(yàn)證標(biāo)準(zhǔn)中主要實(shí)驗(yàn)方法的可行性，編制組與油套管生產(chǎn)廠家、油田現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用單位

共同合作，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)所列主要項(xiàng)目進(jìn)行了理論及試驗(yàn)驗(yàn)證，結(jié)果表明，標(biāo)準(zhǔn)所列檢測(cè)項(xiàng)目切實(shí)

可行，對(duì)套管和油管全尺寸拉伸應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)研究具有實(shí)際指導(dǎo)意義。

1、主要試驗(yàn)（或驗(yàn)證）的分析、綜述報(bào)告

近年來，隨著氣田開發(fā)不斷向極端苛刻儲(chǔ)藏邁進(jìn)，油氣井酸化等儲(chǔ)層改造工藝得到大規(guī)

模應(yīng)用，套管和油管柱面臨更加苛刻的服役環(huán)境；同時(shí)，新型涂鍍層管材及特殊密封螺紋接

頭不斷涌現(xiàn)，為確保油氣井管柱的密封完整性，在現(xiàn)場(chǎng)使用前開展新產(chǎn)品新工藝的井下作業(yè)

可靠性驗(yàn)證是十分必要的。而針對(duì)井下管柱所面臨的苛刻受力及腐蝕環(huán)境，實(shí)驗(yàn)室小尺寸樣

品試驗(yàn)與現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)實(shí)際情況存在較大差異，已無法滿足工程實(shí)際需求，為此油田現(xiàn)場(chǎng)多次提

出開展全尺寸拉伸應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)評(píng)價(jià)方法的研究，促進(jìn)石油管材試驗(yàn)研究由室內(nèi)小型試驗(yàn)向

大型實(shí)物試驗(yàn)發(fā)展，為油田安全開發(fā)保駕護(hù)航。

為了驗(yàn)證本標(biāo)準(zhǔn)所涉及全尺寸油套管的試樣加工、密封，試驗(yàn)溫度、壓力的實(shí)現(xiàn)，以及

試樣拉伸應(yīng)力的加載和試驗(yàn)步驟的合理性和規(guī)范性，標(biāo)準(zhǔn)起草工作組以相關(guān)科研項(xiàng)目為依

托，對(duì)不同鋼級(jí)及規(guī)格的油管試樣開展了全尺寸拉伸應(yīng)力腐蝕性能評(píng)價(jià)試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如下：

（1）超級(jí)13Cr油管全尺寸拉伸應(yīng)力腐蝕性能評(píng)價(jià)試驗(yàn)

選取不同廠家的兩種帶接箍油管，通過焊接方式相連接，開展全尺寸拉伸應(yīng)力腐蝕性能

評(píng)價(jià)試驗(yàn)。試驗(yàn)溶液采用油田現(xiàn)場(chǎng)所取殘酸溶液，溫度120℃、壓力70MPa、加載應(yīng)力87t，

在試驗(yàn)到第44小時(shí)時(shí)發(fā)生斷裂，斷口呈現(xiàn)出由內(nèi)壁點(diǎn)腐蝕引發(fā)的應(yīng)力腐蝕開裂形貌特征。

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圖1超級(jí)13Cr油管全尺寸拉伸應(yīng)力腐蝕性能評(píng)價(jià)試驗(yàn)

a）斷口宏觀照片b）斷口上二次裂紋形貌c）內(nèi)壁點(diǎn)蝕及裂紋形貌

圖2超級(jí)13Cr油管全尺寸拉伸應(yīng)力腐蝕性能評(píng)價(jià)試驗(yàn)結(jié)果

（2）110SS油管全尺寸拉伸應(yīng)力腐蝕性能評(píng)價(jià)試驗(yàn)

針對(duì)110SS油管開展了酸化階段、生產(chǎn)階段井底管柱服役工況和生產(chǎn)階段上部管柱腐蝕

工況三種不同工況條件下的全尺寸拉伸應(yīng)力腐蝕性能評(píng)價(jià)試驗(yàn)，同時(shí)考察了位于試樣中部的

接箍部分螺紋連接的密封完整性。

圖3110SS油管全尺寸拉伸應(yīng)力腐蝕性能評(píng)價(jià)試驗(yàn)

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a）酸化階段b）生產(chǎn)階段井底工況c）生產(chǎn)階段上部工況

圖4110SS油管全尺寸拉伸應(yīng)力腐蝕性能評(píng)價(jià)試驗(yàn)后油管內(nèi)壁腐蝕形貌

圖5110SS油管全尺寸拉伸應(yīng)力腐蝕性能評(píng)價(jià)試驗(yàn)后螺紋連接處宏觀照片

（3）鍍層管全尺寸拉伸應(yīng)力腐蝕性能評(píng)價(jià)試驗(yàn)

選取鍍層油管開展了高溫高壓工況下的全尺寸拉伸應(yīng)力腐蝕試驗(yàn)，試驗(yàn)后將樣品進(jìn)行對(duì)

剖，觀察內(nèi)部鍍層腐蝕情況，肉眼可見鍍層表面出現(xiàn)銹蝕痕跡，在銹蝕痕跡處取金相試樣分

析，發(fā)現(xiàn)鍍層在試驗(yàn)后產(chǎn)生了微裂紋，腐蝕介質(zhì)通過微裂紋接觸到油管基體，基體碳鋼材料

發(fā)生腐蝕。

圖6鍍層管全尺寸拉伸應(yīng)力腐蝕性能評(píng)價(jià)試驗(yàn)