石油膨胀管材料的设计准则

w w w .b z f x w .c o m 一 2 8 一 石 油 机 械 C H I N A P E T R O L E U M M A C H I N E R Y 2 0 0 5年 第 3 3卷 第 1 1期 ． _ 设计计算 石油膨 胀管材料 的设计 准则。 许瑞萍 刘 洁 张玉新 陈玉如 刘文西 ( 1 ． 天津大学材料科 学与 工程 学院 2 ． 上 海天合 形状记 忆材料 有限公 司) 摘要 石油膨胀管是现代石油工业领域新兴的一项技术，被称为 2 l 世纪石油套管的一次技术 革命 。通过大量的实验研究，介绍 了石油膨胀管材料铁基膨胀合金 的设计准则 ，即膨胀管材料应 具备高塑性、高强度和高加工硬化率等 3个特点；提 出了新概念 “ 材料 的强塑性” 。为 了便于设 计石油膨胀管材料，推导了铁基合金 s马 氏体的相变起始 温度 ( ) 的计算公式。 关键词 石油膨胀 管 膨胀合金 强塑性 铁基合金 设计准则 石油膨胀 管技术 2 0 世纪 8 0年代末 ，荷兰壳牌石油公 司率先提 出了石油膨胀 管技术 的设想¨ J ，经过几年 的研究 和开发 ，于 1 9 9 7年转为工业应 用。 目前各大石油 公司包括威得福都注意到了该项技术 ，纷纷投入大 量的人力物力开发该项技术 ，但是仍以壳牌公司和 哈里伯顿公司合资成立的美 国亿万奇环球技术公司 处于领先地位。石油膨胀管最关键技术难题就是膨 胀管材料的选用 ，国外一般选用 L 8 0和 K 5 5套管， 最近壳牌公 司又新 推出 L S x 8 0套 管材料 ，但 是其 膨胀性能还不是很好 。国内于 2 0 0 0年引进这项技 术 ，尚处于起步阶段 ，西安石油大学也是刚刚开始 探讨膨胀管材料 的性能要求 ，只有天津大学和上海 天合形状记忆有限公司共 同开发膨胀管材料并进行 试 验施 工 。 石油膨胀管技术能够大幅度地降低钻井成本和 缩短施工周期 ，并带动石油钻井、固井 、完井 、修 井等一系列工程技术 ，被称为是石油套管的一次技 术革命 。随着石油价格不断上升 ， 研究这项技术更 是迫切需要 ，但是由于膨胀管一般是在海洋或深井 中施工 ，要承受巨大的外力 ，因此要求材料具有高 强度 ；另外为了适应膨胀过程的大变形 ，材料也应 当同时具备 良好 的塑性。而 目 前普通套管材料 的强 度和塑性很难同时满足这样 的要求 ，因此膨胀管材 料一直是制约膨胀管技术工程应用的重要 因素 。为 了解决这一难题 ，通过大量的实验研究 ，笔者提出 了石油......