GB∕T 43231-2023 石油天然氣工業(yè) 頁巖油氣井套管選用及工況適用性評價（正式版）

石油天然氣工業(yè)頁巖油氣井套管選用及工況適用性評價國家標準化管理委員會GB/T43231—2023 I 2規(guī)范性引用文件 3術語和定義 4符號 25套管柱選用、評價和設計 35.1套管柱選用及評價 35.2套管柱強度設計方法 45.3套管柱應變設計方法 65.4安全系數(shù) 66技術要求 76.1制造方法 76.2化學成分 76.3拉伸性能 6.4硬度 86.5夏比(V型缺口)沖擊吸收能 86.6晶粒度 96.7非金屬夾雜物 96.8幾何尺寸與質量 6.9靜水壓試驗 6.10殘余應力 6.11抗擠強度 7套管工況適用性評價 7.1適用性評價流程 7.2試樣 7.3安裝要求 7.4適用性評價技術要求 7.5適用性評價試驗程序 附錄A(規(guī)范性)套管抗剪切性能評價方法 附錄B(規(guī)范性)套管抗非均勻外擠評價方法 I本文件按照GB/T1.1—2020《標準化工作導則第1部分：標準化文件的結構和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。請注意本文件的某些內容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機構不承擔識別專利的責任。本文件由全國石油天然氣標準化技術委員會(SAC/TC355)提出并歸口。本文件起草單位：中國石油集團工程材料研究院有限公司、中國石油天然氣股份有限公司西南油氣田分公司、中國石油集團川慶鉆探工程有限公司、中國石油物資有限公司、中國石油天然氣股份有限公司新疆油田分公司、大慶油田有限責任公司、中國石油天然氣股份有限公司勘探與生產分公司、中國石油天然氣股份有限公司長慶油田分公司、天津鋼管制造有限公司、衡陽華菱鋼管有限公司、寶雞石油鋼管有限責任公司、西安石油大學、青島理工大學、東北石油大學、西安三環(huán)石油管材科技有限公司。1石油天然氣工業(yè)頁巖油氣井套管選用及工況適用性評價本文件規(guī)定了頁巖油氣井生產套管柱選用、評價和設計，技術要求，套管工況適用性評價。本文件適用于頁巖油氣井用生產套管柱選用和評價，同時適用于含泥巖層段、碳酸鹽巖層段套管柱選用和評價。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內容通過文中的規(guī)范性引用而構成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。GB/T6394金屬平均晶粒度測定法GB/T9253石油天然氣工業(yè)套管、油管和管線管螺紋的加工、測量和檢驗GB/T10561鋼中非金屬夾雜物含量的測定標準評級圖顯微檢驗法GB/T17745石油天然氣工業(yè)套管和油管的維護與使用GB/T18052套管、油管和管線管螺紋的測量和檢驗方法GB/T19830石油天然氣工業(yè)油氣井套管或油管用鋼管GB/T20657石油天然氣工業(yè)套管、油管、鉆桿和用作套管或油管的管線管性能公式及計算GB/T21267石油天然氣工業(yè)套管及油管螺紋連接試驗程序3術語和定義下列術語和定義適用于本文件。剪切強度shearstrength使套管內壁上產生最小屈服應力的外部剪切載荷值。最大應變designstrain地層滑移工況套管徑向產生的最大等效應變。套管能承受的最大應變值。螺紋接頭connection一個外螺紋與其相連接箍的組合或一個完整接箍。24符號下列符號適用于本文件。A?——管端截面積，單位為平方毫米(mm2)。A?！庸拷孛娣e，單位為平方毫米(mm2)。Ap——最末一扣管壁橫截面積，單位為平方毫米(mm2)。D——套管規(guī)定外徑，單位為毫米(mm)。Daw——管體平均外徑，單位為毫米(mm)。△D——水泥環(huán)變形量，單位為毫米(mm)。Dg——接箍外徑，單位為毫米(mm)?！鱀a——套管變形量，單位為毫米(mm)?！鱀ag——狗腿度導致套管內通徑改變，單位為毫米(mm)?！鱀?！蔷鶆蛲鈹D工況套管徑向彈性變形量，單位為毫米(mm)?！鱀——地層滑移量，單位為毫米(mm)。Dmx——同一橫截面上實測的最大外徑值，單位為毫米(mm)。△Dmx——非均勻外擠工況套管允許最大徑向變形量，單位為毫米(mm)。Dmin——同一橫截面上實測的最小外徑值，單位為毫米(mm)?！鱀——剪切載荷工況套管徑向彈性變形量，單位為毫米(mm)?！鱀max——剪切載荷工況套管允許最大徑向變形量，單位為毫米(mm)。d——由規(guī)定外徑D和規(guī)定壁厚t計算得到的內徑，d=D-2t,單位為毫米(mm)。d——接箍內徑，單位為毫米(mm)。ec——壁厚不均度，數(shù)值以百分數(shù)(%)表示。Fmx——非均勻外擠工況套管最大變形時對應地層載荷，單位為千牛(kN)。Fn——套管非均勻外擠強度，單位為千牛(kN)。F,——套管剪切強度，單位為千牛(kN)。Fmx——剪切工況套管最大變形時對應地層載荷，單位為千牛(kN)。Fy——套管軸向等效載荷，單位為千牛(kN)。n——套管應變設計安全系數(shù)。ov——外徑不圓度，數(shù)值以百分數(shù)(%)表示。Pho——抗內壓強度，單位為兆帕(MPa)。P——抗擠強度，單位為兆帕(MPa)PE——彈性擠毀壓力，單位為兆帕(MPa)。P?——套管內壓，單位為兆帕(MPa)。Pmx——壓裂過程井底最大內壓載荷，單位為兆帕(MPa)。Pmin——壓裂過程井底最小內壓載荷，單位為兆帕(MPa)。P?！?套管外壓，單位為兆帕(MPa)。P?——塑性擠毀壓力，單位為兆帕(MPa)。Py——屈服擠毀壓力，單位為兆帕(MPa)。r?！坠芡獍霃?，r。=D/2,單位為毫米(mm)?！鱐——溫度改變，單位為攝氏度(℃)。3Tmax——井下最高溫度，單位為攝氏度(℃)。Tmin—-井下最低溫度，單位為攝氏度(℃)。T?！估瓘姸?，單位為千牛(kN)。T?——圓螺紋連接斷裂強度，單位為千牛(kN)。T?——圓螺紋連接滑脫強度，單位為千牛(kN)。T?——偏梯形螺紋連接管體螺紋強度，單位為千牛(kN)。T?——偏梯形螺紋連接接箍螺紋強度，單位為千牛(kN)。t——套管壁厚，單位為毫米(mm)。tw——實測管體平均壁厚，單位為毫米(mm)。U.——接箍最小極限強度，單位為兆帕(MPa)。Up——管材最小極限強度，單位為兆帕(MPa)。wt——計算質量，單位為千克(kg)。Yp——管材屈服強度，單位為兆帕(MPa)。γ——線膨脹系數(shù)，單位為1/℃Ee——水泥環(huán)應變。eo——地層滑移應變er——溫度應變or——徑向應力，單位為兆帕(MPa)σme—-等效應力，單位為兆帕(MPa)。σ?——軸向應力，單位為兆帕(MPa)。5套管柱選用、評價和設計5.1套管柱選用及評價5.1.1頁巖油氣井用生產套管(以下簡稱“套管”)常規(guī)選用應依據(jù)GB/T19830、GB/T20657、GB/T9253和GB/T17745,基于此，針對工況依據(jù)本文件進行選用。5.1.2根據(jù)頁巖油氣井鉆井、固井、壓裂和生產等工況對套管柱性能的需求，鉆完井工況套管柱應符合強度設計要求；為保證套管柱在高內壓循環(huán)工況和儲層小位移滑動工況下的服役安全性，壓裂工況還宜考慮應變設計。5.1.3套管選用包括管體選用和螺紋選用，均應以滿足工況要求為目的。依據(jù)工況特點，綜合考慮井5.1.4套管評價除符合GB/T21267要求外，還應按附錄A和附錄B進行剪切和非均勻外擠載荷下的完整性評價，套管三軸強度校核應按圖1中的方法進行。4說明：等效應力橢圓；…………接頭螺紋極限；——設計極限。圖1生產套管三軸強度校核方法5.2套管柱強度設計方法頁巖油氣井鉆完井階段生產套管選用應符合強度設計要求，應進行套管柱單軸強度和三軸強度校核，壓裂階段生產套管應符合應變設計要求。生產套管的抗擠強度應符合表1規(guī)定的最小抗擠強度要求，其中P,應按公式(1)計算： (1)Pp應按公式(2)計算： (2)A——經驗系數(shù)，為2.8762+0.15489×10-3Y,+0.44809×10-?Yp2-0.16211×10-°Y,3;B——經驗系數(shù)，為0.026233+0.73402×10-1Y。;C——經驗系數(shù)，為一3.2125+0.030867Y,-0.15204×10-5Yp2+0.77810×10-?Yp3。PE應按公式(3)計算：5GB/T43231—2023表1生產套管最小抗擠強度計算公式鋼級5.2.2.2抗內壓強度抗內壓強度按公式(4)計算：圓螺紋套管接頭連接強度取套管最后一扣完整螺紋發(fā)生斷裂、滑脫和接箍斷裂之中的最小強度值。偏梯形螺紋套管接頭連接強度取管體強度及機緊后與管體端部嚙合的接箍螺紋根部的斷裂強度二者的較小值。圓螺紋連接斷裂強度值按公式(5)計算：T?=9.5×10~*AjU?！?5)圓螺紋連接滑脫強度值按公式(6)計算：其中Aj按公式(7)計算：Ajp=0.7854[(D-3.6195)2-d2] (7)偏梯形螺紋連接管體螺紋強度值按公式(8)計算：T?=9.5×10-*A。U,[25.623-1.007(1.083-Yp/Up)D.] (8)其中A。按公式(9)計算：A?=0.785(D2-d2)…………(9)偏梯形螺紋連接接箍螺紋強度值按公式(10)計算：T?=9.5×10-?A。U?！?10)其中A.按公式(11)計算：A.=0.785(D2-d3)……………(11)5.2.3三軸強度校核根據(jù)VME應力計算，結合軸向應力、環(huán)向應力和徑向應力進行分析，三軸應力按公式(12)計算：軸向應力按公式(13)計算：6GB/T43231—2023環(huán)向應力按公式(14)計算：徑向應力按公式(15)計算：5.3套管柱應變設計方法5.3.1通則在滿足壓裂工況頁巖油氣井套管柱強度設計的基礎上，應開展應變設計方法研究，套管基于應變設計方法允許套管發(fā)生變形，變形后的套管允許井下工具順利通過。5.3.2最大應變確定方法影響頁巖油氣井套管柱變形的因素包括：地層滑移、水泥環(huán)物理/力學、套管力學參數(shù)等。最大應變Emax=Eto+ET+Ece+Edog…………(17)…………(19)…………(20)5.3.3套管許用應變確定方法ea按公式(21)計算：5.4安全系數(shù)根據(jù)頁巖油氣井生產套管服役工況，生產套管設計安全系數(shù)應按表2取值。表2頁巖油氣井生產套管設計安全系數(shù)設計系數(shù)套管抗擠套管抗內壓套管抗拉伸套管三軸強度設計76技術要求6.1制造方法套管可用無縫鋼管或直縫電阻焊鋼管制造。熱處理工藝包括淬火十回火(Q&.T),具體熱處理工藝由制造商選擇，或者由購方和制造商協(xié)商確定。套管材料應符合GB/T19830規(guī)定。套管應進行矯直處理，宜選擇熱矯直工藝。如采用冷矯直后應進行殘余應力消除。矯直工藝應符合GB/T19830規(guī)定。由同一熱處理爐，或者同一熔煉爐批或按文件化程序由不同熔煉批組合的、連續(xù)熱處理制造的同一規(guī)格與鋼級的管子。對套管產品應建立完整的溯源體系，根據(jù)最終產品管號可確定其生產過程和控制參數(shù)。6.2化學成分套管化學成分應符合GB/T19830要求。6.3拉伸性能套管拉伸性能包括屈服強度、抗拉強度和伸長率。在拉伸試驗中，記錄或報告伸長率時，若用條形試樣，則記錄或報告中應寫明試樣的公稱寬度和標距長度；若用圓棒試樣，應寫明直徑和標距長度；若用全截面試樣，應寫明試樣的狀態(tài)、長度和標距長度。屈服強度和抗拉強度要求應符合表3規(guī)定。表3力學性能要求鋼級品類載荷下的總伸長率/%屈服強度/MPa抗拉強度/MPa伸長率/%管體及接箍0.600.650.708拉伸試樣的最小伸長率由拉伸試樣橫截面積、規(guī)定最低抗拉強度計算確定，該最小伸長率對應的標距為50.8mm。在計算最小伸長率時，三種圓棒拉伸試樣(標距內直徑為6.25mm、標距長度為25.4mm,標距內直徑為8.9mm、標距長度為35.6mm和標距內直徑為12.7mm、標距長度為50.8mm)的橫截面積應按130mm2進行計算。套管橫截面上各部位硬度應符合GB/T19830,或由購方和制造商協(xié)商。6.5夏比(V型缺口)沖擊吸收能夏比沖擊試驗采用V型缺口試樣。母材縱向、橫向的夏比沖擊吸收能(10mm×10mm×55mm標準試樣)應符合表4規(guī)定。夏比沖擊試樣的取向與尺寸的優(yōu)先選擇順序應按表5規(guī)定。當管子壁厚不夠而采用小尺寸試樣時，其最小沖擊吸收能應根據(jù)表6比例系數(shù)相應減少。當壁厚不足以進行沖擊試驗時，制造商應提供在產品化學成分、矯直工藝、熱處理工藝等方面對沖擊吸收能的保證措施。表4夏比沖擊吸收能要求試驗溫度/℃全尺寸試樣沖擊吸收能最小值/J縱向橫向000表5沖擊試樣取向及尺寸的優(yōu)先選擇順序優(yōu)先選擇順序試樣取向試樣尺寸/mm×mm1橫向10.0×10.02橫向10.0×7.53橫向10.0×5.04縱向10.0×10.05縱向10.0×7.56縱向10.0×5.0表6小尺寸試樣沖擊吸收能比例系數(shù)比例系數(shù)/%9套管材料的晶粒度應為GB/T6394中規(guī)定的8級或更細。6.7非金屬夾雜物套管材料各部位非金屬夾雜物檢驗結果應符合表7規(guī)定(按GB/T10561表7夾雜物檢驗結果限定值規(guī)定方法檢驗)。硫化物氧化鋁硅化鹽球狀氧化物總和薄厚薄厚薄厚薄厚6.8幾何尺寸與質量套管所有未規(guī)定偏差范圍的尺寸應為設計的依據(jù)，不應作為驗收或拒收的條件。套管外徑、壁厚和質量公差應符合表8規(guī)定。外徑0～+1.5%D外徑不圓度D≤244.48mmD>244.48mm壁厚公差壁厚不均度質量單根管子—3.5%wt～+8%wt18144kg以上的車載量>-1.75%wt少于18144kg的車載量>-3.5%g長度范圍應符合GB/T19830或由購方和制造商協(xié)商確定。6.8.4外徑不圓度和壁厚不均度外徑不圓度由公式(22)計算：ov=100·(Dmax-Dmin)/DavGB/T43231—2023壁厚不均度由公式(23)計算：ec=100·(temax—tcmin)/tcave6.8.5管端直度套管偏離直線或弦高不應超過下列規(guī)定：a)從套管一端測量至另一端總長度的0.15%;b)在套管每端1.5m長度范圍內的偏離距離應不超過2.8mm。6.8.6通徑要求套管應進行全長通徑檢驗，并應符合表9規(guī)定。表9通徑要求通徑棒尺寸/mm最小長度最小直徑244.48～339.706.9靜水壓試驗套管應進行靜水壓試驗，標準靜水壓試驗壓力應不低于按公式(24)計算的壓力值，數(shù)值圓整到最接近的0.5MPa,最大值為69.0MPa。靜水壓試驗時，穩(wěn)壓時間不少于5s,且在規(guī)定的壓力試驗過程中不應出現(xiàn)任何壓降。P=(2×0.85×Y。×t)/D…………(24)對接頭密封效率低于管體的，靜水壓試驗壓力可由制造商和購方協(xié)商，但不應低于規(guī)定密封壓力的80%。靜水壓試驗可以平端、帶螺紋或螺紋和機緊接箍等形式進行，但宜在接箍與管體上扣連接后進行。6.10殘余應力套管的最大環(huán)向殘余應力宜符合表10規(guī)定。表10套管最大環(huán)向殘余應力鋼級最大環(huán)向殘余應力/MPa6.11抗擠強度套管的抗擠毀強度應按照表1中的方法確定，最小抗擠強度值應符合表11規(guī)定。表11套管最小抗擠強度規(guī)格壁厚/mm最小抗擠強度/MPa鋼級5555557777777777套管工況適用性評價7.1適用性評價流程頁巖油氣井套管工況適用性評價適用井型包括直井、水平井和定向斜井等，具體工況包括鉆完井、下套管、固井、復雜壓裂等，同時涵蓋陸地及海上頁巖油氣井作業(yè)環(huán)境。適用性評價試驗流程如圖2所示。試樣試樣(蝶紋接頭6件，套管管休14件)(初始)上/卸扣試驗24h購方溫度下焙十內壓保載密封試驗變形后套管承載特性評價試驗報告非均勻外擠至失效試驗溫壓交變密封試驗內壓至失效試驗材料性能試驗圖2適用性評價試驗流程圖7.2.1試驗用試樣的選擇試樣選取采用隨機抽樣的方式進行，可由制造商和購方送樣，也可由第三方到制造商或購方現(xiàn)場進行抽樣，試樣的來源方式應在報告中注明。所有用于檢驗的試樣均應準備一定數(shù)量的備用試樣，這些試樣可用于預演試驗，或用于替換正式檢驗中途失敗的正式試樣，或用于重復性試驗的平行試樣。7.2.1.2試樣的數(shù)量與分組編號所有試樣均應進行分組，各組中所有試樣均應進行編號。注：編號是為了易于區(qū)別每個試樣，同時也為了保證試驗的正確進行。7.2.2試樣的檢測試驗前測量試樣的外徑、壁厚等幾何尺寸，檢驗方法應按GB/T19830或技術協(xié)議規(guī)定的標準進對于破壞性試驗，試驗前后應測量試樣的幾何尺寸，并記錄全部數(shù)據(jù)，測量項目包括試樣的外徑、壁螺紋參數(shù)主要包括錐度、螺距、齒高、密封直徑等，應按GB/T9253及GB/T18052或技術協(xié)議規(guī)定的標準進行螺紋檢驗，并記錄全部數(shù)據(jù)?，F(xiàn)場取樣應提供現(xiàn)場螺紋檢測數(shù)據(jù)，在試驗過程中，根據(jù)需要可重新測量上述螺紋參數(shù)，并記錄全部數(shù)據(jù)。對進行壓力試驗的試樣應進行超聲波、磁粉或電磁檢測中的一種或兩種，檢查其是否存在缺陷。7.3安裝要求當采用單端上扣時夾具應夾持在接箍不上扣的一端，應選擇合適的夾持力，保證試樣的中心軸線和大鉗的旋轉中心線一致。大鉗鉗牙平面應與試樣垂直，力臂和鉗牙處于同一平面，力臂與載荷傳感器呈壓力傳感器與試樣的內壓或外壓腔體連接到一起，不應放到加壓的孔口。位移傳感器應固定在試樣上，測量范圍應包含試樣連接處，不應偏斜安裝。所有內壓試驗均應在試樣內放置芯棒，以減少試驗壓力介質貯能，但應給軸向留有間隙，以保證上扣試驗或壓縮試驗順利進行。7.4適用性評價技術要求7.4.1全尺寸套管實物性能管體屈服強度應符合GB/T20657中套管管體軸向拉伸性能要求，并符合鉆完井過程套管強度安均勻分布外載作用下，套管管體外壓擠毀抗力應達到GB/T20657中套管抗擠強度，并符合鉆完井下套管過程中強度安全要求。套管的內壓強度首先應符合GB/T20657中套管內壓屈服強度；其次，應符合多級壓裂工況壓力要首先確定套管抗剪切強度；其次，剪切載荷作用下，套管變形后剩余通徑應大于井下工具外徑，確保不影響工具的順利通過。7.4.2螺紋接頭抗粘扣性能按GB/T17745規(guī)定或購方推薦的上扣位置和/或最大扭矩控制，完成三次上扣、兩次卸扣，在上扣、卸扣過程中，管端外螺紋和接箍內螺紋均不應出現(xiàn)粘扣現(xiàn)象。7.4.3螺紋接頭密封性能鉆完井內壓條件下，應保持壓力過程中套管螺紋連接密封完整，不發(fā)生泄漏。7.4.3.2.1室溫、直井井型，溫度-內壓循環(huán)不低于50周次，峰值載荷下保持4h,谷值載荷下保持2h。溫度-內壓交變循環(huán)過程中套管柱內壓應穩(wěn)定，螺紋連接密封完整，不發(fā)生泄漏；同時，套管柱應結構完7.4.3.2.2高溫、水平井井型，溫度-內壓循環(huán)不低于50周次，峰值載荷下保持4h,谷值載荷下保持2h。20°/30m狗腿度彎曲加載下，溫度-內壓交變循環(huán)過程中套管柱內壓應穩(wěn)定，螺紋連接密封完7.5適用性評價試驗程序7.5.1全尺寸套管管體實物性能試驗全尺寸套管管體實物性能試驗應包括拉伸至失效試驗，具體步驟及要求如下。a)對試樣施加軸向拉伸加載，拉伸至失效破壞。b)拉伸過程中記錄拉伸載荷-位移曲線。c)失效斷裂應出現(xiàn)在套管管體上，管端-接箍之間的連接部位應結構完整；同時管體斷口位置附近有一定程度的頸縮現(xiàn)象。d)分別記錄每次試驗的結果，對拉斷部位拍照，明確斷裂部位，在試驗報告中應包括一些有代表性的失效試樣照片。全尺寸套管管體實物性能試驗應包括外壓至失效試驗，具體步驟及要求如下：a)套管管端采用堵頭焊接封堵，在室溫下采用液體水加壓；b)對試樣施加均勻外壓直至擠毀失效(失效定義為管體壓扁或連接部位出現(xiàn)泄漏);c)分別記錄每次試驗的結果，在試驗報告中應包括一些有代表性的失效試樣照片。全尺寸套管管體實物性能試驗應包括內壓至失效試驗，具體步驟及要求如下：a)給試樣加內壓直至其失效；b)分別記錄每次試驗的結果，在試驗報告中應包括一些有代表性的失效試樣照片。全尺寸套管管體實物性能試驗應包括剪切至失效試驗，具體步驟及要求如下：a)確定試驗剪切夾具，給試樣施加剪切載荷直至其失效，獲取剪切載荷-位移關系曲線(按照附錄A執(zhí)行);b)分別記錄每次試驗的結果，在試驗報告中應包括一些有代表性的失效試樣照片。7.5.1.5非均勻外擠至失效試驗全尺寸套管管體實物性能試驗應包括非均勻外擠至失效試驗，具體步驟及要求如下：a)確定非均勻外擠系數(shù)，給試樣施加非均勻外擠載荷直至其失效，獲取非均勻外擠載荷-位移關系曲線(按照附錄B執(zhí)行);b)分別記錄每次試驗的結果，在試驗報告中應包括一些有代表性的失效試樣照片。全尺寸套管管體實物性能試驗應包括溫壓交變疲勞試驗，具體步驟及要求如下：a)根據(jù)現(xiàn)場復雜壓裂工況確定套管服役溫壓載荷條件(最大內壓載荷Pmx、最小內壓載荷Pmin、最高溫度Tmx和最低溫度Tmn);b)試驗加載路徑如圖3和表12所示，加/卸載速率不超過35MPa/min;c)按照步驟b)循環(huán)50次，循環(huán)次數(shù)也可由購方與制造商協(xié)商確定；d)按照7.5.1.1的試驗流程確定循環(huán)后套管抗拉強度；e)按照7.5.1.2的試驗流程確定循環(huán)后套管抗擠強度；f)按照7.5.1.3的試驗流程確定循環(huán)后套管抗內壓強度；g)分別記錄每次試驗的結果，比對循環(huán)前后套管承載特性變化，強度降低幅度均不超過10%。說明： 圖3溫壓交變疲勞試驗加載路徑(單位周期)表12溫壓交變疲勞試驗載荷步驟(單位周期)載荷步驟1234567溫度/℃室溫00PminPmax時間/h04——27.5.1.7變形后套管承載特性評價試驗全尺寸套管管體實物性能試驗宜包括變形后套管承載特性評價試驗，具體步驟及要求如下：a)基于現(xiàn)場測井數(shù)據(jù)，確定套管最大變形量和變形形貌；b)依據(jù)變形形貌，判斷試驗加載方式為剪切或非均勻外擠；c)通過位移控制進行模擬試驗，按照7.5.1.4或7.5.1.5的試驗程序，得到a)中套管的最大變形量和變形形貌；d)按照7.5.1.1的試驗流程確定變形套管的剩余抗拉強度；e)按照7.5.1.2的試驗流程確定變形套管的剩余抗擠強度；f)按照7.5.1.3的試驗流程確定變形套管的剩余抗內壓強度；g)分別記錄每次試驗的結果，在試驗報告中應包括一些有代表性的失效試樣照片。7.5.2上/卸扣試驗7.5.2.1初始上/卸扣試驗應依據(jù)GB/T17745和GB/T21267中規(guī)定操作。上、卸扣試驗的試驗機系統(tǒng)應帶有扭矩測試儀、圈數(shù)測試儀、扭矩到位自動控制閥，同時能自動采集并記錄上扣扭矩、上扣圈數(shù)及上扣時間等參數(shù)，并能顯示扭矩-圈數(shù)及扭矩-時間曲線。試驗機整機及所用的載荷傳感器、壓力傳感器等計量器具，應經過具有試驗機及傳感器檢定資格的部門進行檢定和校準，檢定或校準周期不應超過1年，標定或校準載荷范圍內相對誤差應不大于士1.0%。上扣使用的螺紋脂由制造商或購方推薦。應由制造商給出涂抹的最多量和最少量，或者由制造商提供涂抹螺紋脂的圖片和詳細說明。如果認為螺紋性能不受涂抹的影響，應予以說明。每次上扣前均應徹底清洗螺紋，并稱出每個螺紋應涂抹的螺紋脂量。按最大扭矩控制上扣的螺紋，應涂抹最多量的螺紋脂；按最小扭矩控制上扣的螺紋，應涂抹最少量的螺紋脂。每次卸扣后，應重新清洗內、外螺紋。同批試驗的所有試樣應使用同一種螺紋脂。對于符合GB/T19830的套管螺紋，如果制造商推薦上扣扭矩，則最大扭矩、最佳扭矩和最小扭矩按制造商推薦的扭矩確定。如果未推薦，則按三角形標記位置確定。對于特殊螺紋套管，最大扭矩、最佳扭矩和最小扭矩應按制造商推薦的扭矩確定。對于各試樣每次上扣，應按規(guī)定的扭矩大小控制上扣。對于規(guī)定的最大扭矩，可接受最大或更大的扭矩；對于規(guī)定最小扭矩，可接受最小或更小的扭矩。如果實際扭矩在最大或最小扭矩之間，則應卸開螺紋重新施加扭矩上扣。上扣速度應按制造商或購方的推薦值，但不應超過25r/min。宜使用垂直上扣方式進行上、卸扣試驗。對于接箍連接試樣，宜采用每端分別上扣方式，夾具夾持接箍的位置宜在不上扣一端，避免夾持對上扣產生不良影響。對于需要應變測量的上卸扣試驗，可采用不夾持接箍只夾持兩端管體的浮動上扣方式。7.5.3螺紋接頭密封試驗7.5.3.1內壓保載密封試驗螺紋接頭密封試驗應包括內壓保載試驗，依據(jù)GB/T21267中相關規(guī)定操作，具體步驟及要求如下：a)采用封堵套管試樣，對螺紋連接處的螺紋脂進行焙干；b)緩慢加壓充填氣體至額定內壓載荷，保壓10min;c)檢測套管螺紋連接處是否發(fā)生泄漏，泄漏依據(jù)內壓泄漏檢測方法，見GB/T21267;d)記錄試驗結果。7.5.3.2溫壓交變密封試驗螺紋接頭密封試驗應包括溫壓交變密封試驗，具體步驟同7.5.1.6a)～f),隨后按照7.5.3.1步驟進行試驗，并記錄試驗結果。如果接頭選用的標準上扣扭矩接近材料屈服強度所允許的最大極限，可不再做試驗。但如果在最大上扣扭矩和屈服扭矩之間還有超過10%的安全富余，應補充購方要求的過扭矩試驗。具體步驟及要GB/T43231—2023a)在7.5.2的上扣程序中按90%的屈服扭矩進行2次上、卸扣試驗；b)清洗并測量接頭；c)按90%的屈服扭矩最終上扣；d)按照7.5.3.1步驟進行試驗；e)記錄試驗結果。(規(guī)范性)套管抗剪切性能評價方法套管試樣長度的選取應根據(jù)抗剪切性能評價裝置幾何尺寸決定，長度宜為6000mm或4000mm兩種。具體長度由制造商和購方協(xié)商確定。圖A.1中上下剪切板安裝偏差(l?/2-l?/2)不大于5mm,進行剪切試驗，得到套管剪切載荷與剪切變形關系曲線，如圖A.2所示。剪切試驗以位移方式加載，當變形套管剩余通徑與井下工具最大外徑相等時，將此時的套管變形量定義為套管允許最大變形量△Dsmx,對應的套管允許最大應變按照