【石油天然气行业标准(SY)】 油气井用连续管作业推荐作法

备案号：22077—2007
中华人民共和国石油天然气行业标准SY/T6698—2007
油气井用连续管作业推荐作法
Recommendedpracticefor
coiled tubing operations in oil and gas well services（APIRP5C7：1996，IDT）
2007—10-08发布
国家发展和改革委员会
2008—03—01实放
1范围
1.1涉及的材料范围
1.2未涉及的材料范围
1.3涉及的应用范围
未涉及的应用范围
1.5本标准的构成
2规范性引用文件
术语和定义
连续管的优点和局限性
局限性
连续管的制造
制造工艺
连续管材料
力学性能
力学试验
尺寸、重量和偏差
新连续管的特性·
变径连续管
连续管的无损检验·
连续管设计和工作寿命
说明·
连续管的设计考虑·
疲劳的描述
疲劳断裂
减轻疲劳的典型方法
直径变化·
挤毁降级
连续管的腐蚀和环境开裂
连续管地面设备的概述
注人器
管子导向拱
卷简·
动力供应（原动机）
SY/T 6698—2007
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7.6控制和监测设备
7.7井下连续管工具接头
7.8井控设备
7.9用于硫化氢环境作业的井控设备7.10井控测试和钻井
蓄能器
7.12地面管汇系统
8作业准则和意外事故
8.1范围
8.2连续管应用
8.3施工前的计划和准备
设备的检查和维修
8.5工作检查
8.6设备安装考虑
8.7装备测试··
8.8连续管作业所要考虑的因素
8.9连续管管柱管理
附录A（资料性附录）
附录B（资料性附录）
附录C（资料性附录）
附录D（资料性附录）
参考资料
单位换算
应急响应和应急计划·
通用术语和定义
SY/T6698—2007
本标准等同采用APIRP5C7：1996《油气井用连续管作业的推荐作法》（英文版）。本标准等同翻译APIRP5C7：1996。本标准删去了与标准主题内容和适用范围等无关的部分，其中包括APIRP5C7：1996的靡页、特别声明。
根据GB/T1.1一2000《标准化工作导则第1部分：标准的结构和编写规则》中的规定，增加了本标准“前言”部分。
本标准增加了附录A和附录C，原标准的附录A改为本标准的附录D。本标准的附录A、附录B、附录C和附录D均为资料性附录。本标准由石油管材专业标准化委员会提出并归口。本标准起草单位：中国石油天然气集团公司管材研究所、宝鸡石油钢管有限责任公司、长庆油田并下作业公司。
本标准主要起草人：邓永瑙、刘文红、丁晓军、方伟、宋生印。1范围
油气井用连续管作业推荐作法
本标准覆盖了连续管的设计和作业推荐作法。SY/T6698—2007
连续管的应用和局限性，与连接式的管子相比在几个方面有所不同，主要是连续管能够弯曲，而且不需要连接。相对于所有的管子作业，连续管的使用情况与项目计划、设备设计，以及管子的搬运、维护和储存程序等方面有关。1.1涉及的材料范围
本标准适用于连续管、关联设备（见图1、图3）及其它们的应用。连续管的尺寸以外径的大小表示，目前生产的连续管外径尺寸范围为19.05mm（3/4in）～88.90mm（3%in）。本标准中，连续管所采用的材料为高强度低合金钢，其屈服强度为379MPa～~621MPa（55kpsi～90kpsi）。陆上和海上作业以及临界和常规作业所使用连续管的材料，在本标准中也有论述。1.2未涉及的材料范围
在本标准中，并不是连续管所有使用的材料及其应用都有叙述。当前，一些连续管所使用的替代材料（如钛、抗蚀合金及复合材料）都未列人本标准内。此外在1.4内的应用中，连续管所使用的材料也未列人本标准内。
1.3涉及的应用范围
列入本标准内的连续管应用范围如下：a）套管井修并。
b）套管井钻井。
1.4未涉及的应用范围
末列人本标准内的连续管应用范围如下：a）裸眼井钻井（平衡或欠平衡钻井）。b）裸眼井修井作业。
c）输送管线和出油管线。
d）控制管线。
e）毛细油管。
1.5本标准的构成
本标准由五个部分构成，包括通用要求的章节（第1章一第4章）。第5章列出了已加工完待交付的连续管的设计、维护和运输，叙述了连续管目前的制造工艺和所使用的高强度低合金钢材料。同样也包含了新连续管的力学性能特性要求，以及变径管柱的设计和结构。第5章最后提出了连续管制造厂所采用非破坏性的检查和试验方法。第6章论述了连续管作业工况的适用性问题，以及连续管维护、记录保存和降级方面的推荐指南。它包括了对连续管独有特性的讨论，如疲劳，疲劳降级方法，在作业中由于弯曲造成的管子直径变化，致使由于椭圆变形以及连续管的腐蚀和开裂的影响而造成的抗挤毁压力的降低。在本章最后对连续管管柱的焊接进行了一般性讨论。第7章提出了连续管作业用地面和井下设备。这些设备包括连续管下并设备、卷简、液压供给系统（驱动）、管子导向拱、井控系统、立管架、地面高压管汇，以及连续管配套工具的连接。第8章讨论了作业中易出现的意外事故，提出了进行连续管作业的建议和指南。涉及预先准备工SY/T6698—2007
作、立机架、下井，还给出了完成各种井下作业时潜在的作业影响因素。2规范性引用文件
下列文件中的条款，通过本标准的引用而构成本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。ANSIB1.20.1：般用途的管螺纹
AVSIB3.1.3化工厂和炼油厂管道APIBull5C3套管、油管和钻杆特性的公式及计算公报APIRP16E井控设备控制系统设计的推荐作法钻井作业用防喷器设备系统，（第2版，1984年5月）APIRP53
APISpec5CT套管和管子规范（米制单位）APISpec5L管线管规范
API Spec 6A
阀门和井门设备规范
APISpec6H盲板、接头和旋转接头规范API Spec 16A
钻井设备规范
APISpec16C
节流及压井系统规范
ASME锅炉和压力容器规范
ASTM A370
钢、钢产品的力学试验附录Ⅱ钢管产品碳素钢、铁素体和奥氏体合金钢管的一般要求ASTM A450
ASTME18金属材料洛氏硬度和洛氏表面硬度的标准试验方法ASTME94射线照相检查指南
ASTME14088金属的标准硬度换算表ASTME144金属的硬度换算
ASTME384材料的显微硬度的标准试验方法NACEMR-01一75油田设备用抗硫化物应力开裂的金属材料3术语和定义
下列术语和定义适用于本标准。3.1
平衡点balancepoint
连续管在井眼中的某一深度位置：在此深度时管子的重量等于作用在横截面上的外部压力。注意这只是在管内充满液体的静态状况下，而且还不包括防喷器组件和（或）油管芯子的摩擦力。3.2
连续管coiled.tubing
一种采用电阻焊方法制成的，可以连续卷到卷筒上的管子，它一般用于同心作业中。这种管子可以从带或不带地面压力的并中拉出或下入。3.3
挤毁collapse
由外部压力，及其与拉力或弯曲力的合力所导致的连续管的凹扁。3.4
concentric operations
管内作业
利用较小真径的管子下人常规的管子或无管子完并中的-种井作业。这种作业般是通过安置在2
适当位置的采油树，利用连续管、钢丝绳、提升装置或较小的钻具来完成的。3.5
径向涨大diametralgrowth
在经过连续管作业后，出现管子直径的涨大。3.6
静水压头hydrostatichead
存在于井眼中任一点的压力，它是出在这一点上面的液体柱的重量造成的。3.7
不压井起下钻作业snubbing
SY/T6698—2007
一种通过给防喷器加压起下连续管的作业。在这种作业中，施加到管子横截面上的压力会产生一个向上的作用力，该作用力大于并筒中管子的重量。这种情况下要通过机械作用，在起下钻时向管子施加推力，稳定地控制管子。该作业常被称为轻管作业（pipe一lightoperation）。3.8
卷筒spool
卷放连续管的一个圆筒，以便于连续管的储存和（或）运输。一个卷筒可以包含一根或多根管了。3.9
管柱string
并中使用的连接成某种长度的连续管。3.10
强行起下钻作业stripping
一种通过给防喷器加压起下连续管的作业。在这种作业中，施加到管子横截面上的压力会产生个向上的作用力，该作用力小于井筒中管子的重量。在这种情况下要通过机械作用，在管子起下钻时支撑管子的张力负荷，稳定地控制管子。该作业常被称为重管作业（pipe一heavyoperation）。3.11
转换点transitionpoint
变径连续管上，不同壁厚的管段连接在一起的焊接点。3.12
起下管柱trip
连续管从卷筒上展开下人井中和其后来从井中重新卷回到卷筒上的过程。4连续管的优点和局限性
4.1优点
连续管之所以能得到很快地推广使用，是因为它具有以下一些优点：a）可在正运行的油并中使用。
b）可以高效地进入井内。
c）快速安装。
d）同一般的修井设备相比，所占的工作区域较小。e）能有效地在海上运装。
f）便于起下钻。
g）在修并作业中，液体可以循环流动。h）可以不停产作业。
i）在作业期间，对于复杂的压力密封和并控情况，不需要螺纹连接。j）外径一致。
SY/T6698—2007
k）对于修井、钻并和测井作业，都有合适的工具使用。1）永久完井管柱。
4.2局限性
由于对连续管的局限有较好的了解，以及对此新技术的创新性采用，所以连续管应用得到了很人的推广。弯曲半径和使用的地面设备，使得连续管所受到的应力超过了它的屈服强度，造成了塑性变形。管了的易弯曲性在油田作业中是独特的。目前，连续管作业的局限性包括以下儿个方询：a）超低周疲劳开裂。
b）直径涨大（膨胀）。
c）在运输和使用中容易造成机械损伤。d）由于环境中的酸、氧或其他物质造成的损伤。e）由于开裂、挤毁、拉伸或弯曲，能影响管子的强度，从而造成作业上的局限性。f）连续管使用中降级的不确定性。g）管子难以对焊。
h）由于井控工作压力、推或拉载荷、管子允许的变形和工具的润滑等方面而造成地面设备的作业局限性。
i）由于推或拉载荷、穿过管柱时摩擦力的损失和连续管成椭圆形造成的挤毁抗力下降等方面而造成的下井作业局限性。
下面列出了一些失效事故的形式和原因：a）拉伸屈服。
b）开裂和挤毁（管壁减薄或产生裂纹）。c）疲劳开裂，
d）泄漏（腐蚀造成的）。
e）屈曲。
f）膨胀。
g）堵塞。
导向拱
计数器
液压操作卷筒
连续管
液压驱动注入器
排管器
橡胶刮泥器
井控装置
注入器支架
排液三通
控制柜
图1连续管作业机的组成示意图
井口阔
SY/T6698—2007
h）使用的管子与作业要求不相符合（工作压力比不适当，或由于弯曲/压力循环造成的疲劳开裂）。
1）管子的机械损伤（由不适当的注入工序或井下情况所造成）。）焊接工艺或质量控制程序不适当。k）出于油田焊接造成的降级。
5连续管的制造
5.1说明
本章介绍影响连续管性能的各个因素。细节包括连续管的制造、化学成分、力学性能、试验和检查。
5.2制造工艺
5.2.1描述
连续管般由带钢先经过成型机制成管坏，然后通过高频电阻焊接而形成一条焊缝。待焊边缘通过机械加压方法焊接在一起，焊接热量由电阻产生。成品的精确定径是在焊接后，在成型生产线上通过微小的直径变形来完成的。
5.2.2长度
钢带的长度可以超过914m（3000ft），而滚筒可卷放连续管的长度可以超过6096m（20000ft）。为了制造长度超过钢带的连续管，可采用在成型前将两条钢带卷焊接在一起的方法。5.2.3热处理
在焊接之后，可按下列方法对连续管进行一次或多次热处理，以达到所需的力学性能：a）对连续管的焊缝进行退火处理，退火温度应在871℃（1600°F）以上，以消除应力。管子在焊接后都直接进行退火处理。
b）对连续管的全管体进行应力消除。c）对连续管进行调质处理。
5.2.4变径管柱
变径连续管管柱是在一卷的长度内，可以包含两种以上外径相同而壁厚不同的管子。这样做的月的是在保持管柱总重量最小的情况下，加强连续管中些关键部位的性能。变径连续管管柱在5.8中有论述。
5.2.5文件
每一卷连续管都应有一个唯一的标识号，标识号是按制造的日期确定的。文件包括标识号、外径、钢级、壁厚（变径管柱应包括各种壁厚）、长度和焊接位置。每一卷连续管可进行一次热处理或按工艺进行多次热处理，
5.2.6可追溯性
制造厂应对连续管的制造和试验过程保持可追溯性。买方通常要求对钢的热处理过程也应保持可追溯性。
5.3连续管材料
5.3.1特性
连续管一般采用高强度低合金钢制造，以达到所需的可焊性、抗腐蚀性、抗疲劳性和力学性能要求。热轧钢带的晶粒要细。
5.3.2化学成分（熔炼分析）
化学成分（熔炼分析）一般应符合ASTMA606《提高大气腐蚀抗力的高强度低合金热轧和冷轧钢、钢板、钢带标准规范》第4类型或ASTMA607《铬、钒高强度低合金热轧和冷轧钢、钢板、钢带标准规范》的要求，如表1所列。表1中所列的只是一个控制范围，其实际分析值制造厂都会提供5
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给用户。
5.4力学性能
连续管的化学成分（熔炼分析）(W，%）表1
制造厂应提供每一卷连续管的力学性能数据，力学性能要求报告管子在成卷之前或任意冷加工作业之前的数据。缠绕和作业状况可以改变冷加工的程度和连续管管柱的实际力学性能。常用钢级的最低拉伸性能要求如表2所示，
表2拉伸强度和硬度要求
最小届服强度
注：硬度（HRC）值由显微硬度换算而来。5.4.1屈服强度
最小抗拉强度
最人硬度
连续管的屈服强度可以通过残余伸长率为0.2%时的应力值，或在试样标距长度内达到规定总伸长率0.5%时的拉伸应力来表示。5.4.2抗拉强度
抗拉强度是在拉伸试验中表盘上显示的最大载荷，它应满足制造厂书面规定或表2的要求，两者之间取较大的值。
5.4.3伸长率
连续管的伸长率是指在拉伸试验中，50.8mm（2in）定标距的百分伸长率。对于每一种钢级、重量、尺寸（外径）和壁厚的连续管，伸长率的最小值应满足制造厂提供的书面规定要求。5.4.4硬度
为了减少由NACEMR-01一75规定的表面应力开裂的敏感性，连续管规定了最大硬度值。对于标准连续管钢级（如表2中所列)，所允许的最大硬度是HRC22。5.4.5冲击韧性
由于连续管的壁厚较薄，标准的夏比V型缺口试验不适用。在制造过程中，连续管的韧性可被增强。一般说来，制造连续管的材料为高级优质钢。它的晶粒很细，硫含量不人于0.005%。这些举措使得钢具有很好的韧性，可减低脆性失效的发生。可采用一些其他的检查方法（如电磁法、射线照相法、扩口试验、静水压试验和缠卷的方法），6
来确定在产品内是否含有能影响性能的缺陷。5.5力学试验
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5.5.1拉伸试验
拉伸性能是用拉仲试验来确定的。试样采用纵向的全截面试样或条形试样，按ASTMA370的要求进行试验。试样应在制造时从卷的每一端切取，试验应在室温下进行。试验结果应包括抗拉强度、屈服强度和仲长率（%）。
5.5.2硬度试验
硬度试验应按ASTME384的要求，在未进行拉伸试验的试样上测试，或在临近拉伸试样的样件上直接测试。由于连续管的管壁较薄，经常先测试其显微硬度值，然后换算到相应的洛氏硬度值。硬度的换算参照ASTME144中的规定。5.5.3扩口和压扁试验
制造商应按ASTMA450的要求，在连续管卷的每一端进行扩口和压扁试验。在服役情况更苛刻时，ASTMA450的要求或制造厂的书面规定只是一个最低的接受标准。5.5.4静水压试验
制造商应在连续管管卷上完成静水压试验。静水压试验压力可按式（1）确定，试验数据应修约到最接近0.50MPa倍数的值。静水压试验压力最大不能超过68.9MPa（10000psi），保压时间应不小于15min。在保压时间内，如压力降低0.34MPa（50psi）或有可视的液体流出，则认为试验失效。在确定变径连续管管柱的试验压力时，壁厚按管柱中管壁最薄的管子计算。p=2/.Y.tmm
式中：
p—静水压试验压力，MPa；
f试验系数，取0.8；
Y规定的屈服强度最小值，MPa；tnin—变径连续管管柱中管壁最薄的管子的规定壁厚，mm；D一规定的外径，mm。
连续管的各种钢级及尺寸的试验压力见表3。当试验压力超过68.9MPa（10000psi）时，制造厂和买方应协商一致。
5.5.5连续管的韧性试验
日前，连续管一般不作韧性试验。买方可采用些其他有效的方法进行检测（参见5.4.5）。5.5.6硫化物应力开裂和氢致开裂抗力试验试验应依照NACEMR-01一75的要求进行。试样的硫含量应不大于0.005%，其洛氏硬度值应不大于HRC22。
5.6尺寸、重量和偏差
所提供的连续管的成品，其外径、壁厚和重量应符合表3的规定。在应用中所需的一些特殊的尺寸和重量的连续管，其外径、壁厚和重量应符合制造厂和买方双方的协议。5.6.1外径
外径可用卡尺之类的工具来测量。在成卷前偏差一般规定为土0.254mm（0.010in）。出于连续管是在制造的同时进行成卷的，在成卷的过程中管子会产生变形，可能会影响到外径尺寸，并使管子变成椭圆形。在连续管的设计和使用时，买方应考虑到这些因素。5.6.2壁厚
每一段连续管都应进行测量，以确定其壁厚是否符合要求。每一处的壁厚都应符合标准的要求，不能超出下面所列的允许偏差：7
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<2.794 mm (0. 110 in)
≥2.794 mm (0.110 in)
5.6.3单位长度重量
-0.127mm（-0.005in）~+0.254mm（0.010in)0.203mm-0.008in）+0.305mm(0.012in)单位长度重量是通过钢的理论密度、规定的管子壁厚和外径计算得来的，见式（2）。W=0.0246615(D-t)t
式中：
W—--平端管单位长度重量，kg/m；D规定的外径，mm;
t-—规定的壁厚，mm。
5.6.4长度
长度的测量是在制造时进行的。测量时所使用的仪器精度应达到土1%。5.6.5焊缝毛刺
应将连续管的外焊缝毛刺清除掉。连续管的内焊缝毛刺是否清除，要由制造厂的设备能力和买方的订货单来决定。假如内焊缝毛刺不进行清除，则内焊缝毛刺的最大高度不能超过管子壁厚的最小值。
5.6.6容积
容积（Vc）是连续管内部包含液体的单位体积，计算公式见式（3）。Vo= 0.7846×10-6d2
式中：
Vc单位长度的内容积，m/m;
d--D-2t,mm;
D—规定的外径，mm；
一规定的壁厚，mm。
注：原文Vc的单位为桶/英尺，式（3）按1bbl=0.159m换算。表3连续管标准要求和性能特性
标准要求
重量b
规定t
最小tnin
内径d
水压试
验压力。
计算性能特性
管体届
服载荷Lve
管体内部
屈服压力Pka
扭转感
服强度T
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