GB T 24956-2010 石油天然气工业 钻柱设计和操作限度的推荐作法.pdf
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1、远国ICS 75.020 E 13 和国国家标准主t./、中华人民G/T 24956-2010 石油天然气工业钻柱设计和操作限度的推荐作法Recommended practice for petroleum and natural gas industries一Drill stem design and operating Iimits 2010-12-01实施发布中华人民共和国国家质量监督检验检瘦总局中国国家标准化管理委员会布一发n叫JVnu-no-nu-二位非由。一切、lad-fam2-o俨墨、-GB/T 24956一2010目次前言.v l 范围.2 参考文献3 术语和定义4 钻杆和钻杆
2、接头的性能5 钻链的性能6 方钻杆的性能.7 设计计算.8 与井斜有关的限度.9 与浮式钻井船有关的限度10 钻柱腐蚀与硫化物应力开裂7211 钻杆的压缩使用限度(见附录A.14和A.15) . 12 特殊使用问题13 钻柱的鉴定、检查和分级12414 特殊处理147日钻杆的动载荷14716 牙轮钻头尺寸和上紧扭矩的分类147附录A(规范性附录)强度和设计公式153附录B(资料性附录)参考资料附录NA(资料性附录)标准第2章引用标准国内采标情况附录NB(资料性附录)英制单位与我国法定计量单位的换算关系178图1NC26接头的抗扭强度和上紧扭矩25图22YsOH接头的抗扭强度和上紧扭矩25图32
3、YsWD接头的抗扭强度和上紧扭矩.图42YsSLH90接头的抗扭强度和上紧扭矩图52YsPAC接头的抗扭强度和上紧扭矩 27 图6NC31接头的抗扭强度和上紧扭矩27图72YsSLH90接头的抗扭强度和上紧扭矩 28 图82YsWO接头的抗扭强度和上紧扭矩28图92YsOH接头的抗扭强度和上紧扭矩图102YsPAC接头的抗扭强度和上紧扭矩29图11NC38接头的抗扭强度和上紧扭矩30图123YzSLH90接头的抗扭强度和上紧扭矩30图133YzFH接头的抗扭强度和上紧扭矩31图143YzOH接头的抗扭强度和上紧扭矩 31 图153YzPAC接头的抗扭强度和上紧扭矩n图163YzXH接头的抗扭强
4、度和上紧扭矩 32 图17NC40接头的抗扭强度和上紧扭矩33图184inH90接头的抗扭强度和上紧扭矩 33 GB/T 24956-2010 图194inOH接头的抗扭强度和上紧扭矩34图20NC46接头的抗扭强度和上紧扭矩M图214YzFH接头的抗扭强度和上紧扭矩35图224YzH90接头的抗扭强度和上紧扭矩图234YzOH接头(标准重量)的抗扭强度和上紧扭矩图24C50接头的抗扭强度和上紧扭矩. 图255YzFH接头的抗扭强度和上紧扭矩37图26内径为1Yzin和l%in的钻挺抗弯强度比.46 图27内径为2in和2坷巾的钻挺抗弯强度比. 图28内径为2Yzin的钻挺抗弯强度比48图29
5、内径为21丑61n的钻链抗弯强度比49图30内径为3in的钻链抗弯强度比50图31内径为3Y4in的钻链抗弯强度比图32内径为3Yzin的钻链抗弯强度比52图33新方钻杆新方补心组合55图34新方钻杆新方补心组合55图35为防止上、卸丝扣时钻杆发生弯曲,钻杆接头高于卡瓦的最大高度61图36E75钢级钻杆产生疲劳破坏时的狗腿严重度极限65图37日35钢级钻杆产生疲劳破坏时的狗腿严重度极限图38作用在钻杆接头上的侧向力. 图39渐变狗腿中的疲劳破坏(元腐蚀环境)68图40渐变狗腿中的疲劳破坏(高腐蚀环境).68 图41作用在4%in钻杆接头和3Yzin、13.31b/ ft2类钻杆本体的侧向力70
6、图42作用在6Y4in钻杆接头和4Yzin、16.61b/ft2类钻杆本体的侧向力图43作用在6Ysin钻杆接头和5in、19.51b/ft2类钻杆本体的侧向力图44作用在6Ysin钻杆接头和5in、19.51b/ft3类钻杆本体的侧向力72图45在标准状态下用氢进行阴极放电时,SAE4340钢的延迟破坏特性77图46产生正弦屈曲时的临界轴向压缩载荷(近似)78图47产生正弦屈曲时的临界轴向压缩载荷(近似)图48产生正弦屈曲时的临界轴向压缩载荷(近似)79图49产生正弦屈曲时的临界轴向压缩载荷(近似)80图50产生正弦屈曲时的临界轴向压缩载荷(近似)80图51产生正弦屈曲时的临界轴向压缩载荷(
7、近似)81图52产生正弦屈曲时的临界轴向压缩载荷(近似)m图53产生正弦屈曲时的临界轴向压缩载荷(近似)82图54产生正弦屈曲时的临界轴向压缩载荷(近似)82图55产生正弦屈曲时的临界轴向压缩载荷(近似)83图56产生正弦屈曲时的临界轴向压缩载荷(近似)83图57产生正弦屈曲时的临界轴向压缩载荷(近似)M图58产生正弦屈曲时的临界驰向压缩载荷(近似)84图59产生正弦屈曲时的临界轴向压缩载荷(近似)m图60产生正弦屈曲时的临界轴向压缩载荷(近似)85图61产生正弦屈曲时的临界轴向压缩载荷(近似)图62产生正弦屈曲时的临界轴向压缩载荷(近似)86E GB/T 24956-2010 图63产生正弦
8、屈曲时的临界轴向压缩载荷(近似)87图64产生正弦屈曲时的临界轴向压缩载荷(近似)图65产生正弦屈曲时的临界轴向压缩载荷(近似)88图66产生正弦屈曲时的临界轴向压缩载荷(近似)88图67a弯曲应力和疲劳极限92图67b侧向接触力和接触长度图68a弯曲应力和疲劳极限M图68b侧向接触力和接触长度图69a弯曲应力和疲劳极限图69b侧向接触力和接触长度图70a弯曲应力和疲劳极限图70b侧向接触力和接触长度图71a弯曲应力和疲劳极限100图71b侧向接触力和接触长度101图72a弯曲应力和疲劳极限102图72b侧向接触力和接触长度103图73a弯曲应力和疲劳极限104图73b侧向接触力和接触长度10
9、5图74a弯曲应力和疲劳极限106图74b侧向接触力和接触长度107图75考虑钻杆接头外径差的井眼曲率调整系数108图76元腐蚀条件下API钻杆的中等疲劳极限图77元腐蚀条件下API钻杆的最小疲劳极限112图78a高曲率下的弯曲应力图78b侧向接触力和长度114图79a高曲率下的弯曲应力.图79b侧向接触力和长度图80a高曲率下的弯曲应力图80b侧向接触力和接触长度118图81双轴屈服应力椭圆或最大剪切应变能量图124图82钻杆接头上的钻杆标识125图83用于进行钻杆标识的镜槽推荐作法127图84检查标准中所包括长度的说明图85钻杆和钻杆接头颜色代码识别141图86钳位和基准标记位置142图8
10、7钻链吊卡143图88钻链的吊卡槽和解卡槽143图的钻链的磨损145图90改进的外螺纹接头应力释放槽146图A.1钻杆的偏心孔截面图A.2旋转台肩连接 158 图A.3a施加上紧扭矩后拉伸图A.3b拉伸后施加扭矩图A.3c施加上紧扭矩后拉伸.E -GB/T 24956-2010 图A.3d拉伸后施加上紧扭矩图A.4用于抗弯强度比计算的各尺寸在旋转台肩连接中的位置图A.5屈曲载荷与井眼曲率的关系图A.6屈曲载荷与井眼曲率的关系 168 图A.7屈曲载荷与井眼曲率的关系表I新钻杆尺寸数据.表2新钻杆的抗扭强度和抗拉强度数据.表3新钻杆的抗挤强度和抗内压强度数据8表4API一级钻杆的抗扭强度和抗拉强
11、度数据.表5API一级钻杆的抗挤强度和抗内压强度数据10表6API二级钻杆的抗扭强度和抗拉强度数据10表7API二级钻杆的抗挤强度和抗内压强度数据表8新钻杆接头和新钢级E75钻杆的机械性能12表9新钻杆接头和新高强度钻杆的机械性能u表10基于内螺纹抗扭强度的焊接型钻杆接头和钻杆的推荐最小外径和上紧扭矩17表11浮力系数. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 表四旋转台肩连接互换表23表13钻挺重量(钢)u表14钻链旋肩式接头推荐上紧扭矩表15方钻杆强度表16产生最大磨损宽度时方钻杆和方补心之间的接触角54表17重新加工方钻杆
12、的长度表18典型钻柱设计算例最终钻柱组成60表19截面模数值62表20钻井液类型对摩擦系数的影响四表且不同钻井液密度的修正m表22防止钻杆发生屈曲的井眼曲率m表23Y oungstown钢材测试结果109表24受压钻杆的疲劳极限109表25图77中所用到的数据110表26钻杆钢级代号及钻杆接头生产厂家代号表27钻杆重量代码表28旧钻杆的分级标准128表29油管柱的分级标准130表30新、一级(旧)、二级。由钻杆在最小屈服张强度下的钩载131表31新、一级(旧)、二级(旧)油管柱在最小屈服强度下的钩载136表32钻链槽和吊卡孔的尺寸144表33NC50轴对称螺纹最后啃合齿根处的最大应力146表3
13、4IADC牙轮钻头分类表148表35IADC钻头分类代码的第4位代码150表36牙轮钻头上紧扣扭矩范围推荐值150表37金刚石钻头上最小上紧扭矩推荐值表38常规牙轮钻头尺寸152表39常规固定切削齿钻头尺寸152N GB/T 24956-2010 目。昌本标准等同采用APIRP 7G: 1998第16版RecommendedPractice for Drill Stem Design and Operating Limits(1998年12月1日生效,2000年5月勘误)(钻柱设计和操作限度的推荐作法,包括其修正案1:20030本标准等同翻译APIRP 7G: 1998第16版。为便于实际使用
14、,本标准做了下列编辑性修改:一一本推荐作法一词改为本标准;一一删除特别通告、API前言和16.8等资料性概述要素;一一图、表依据GB/T1. 1-2000的规定排列;一将国际标准中公式所要解释的符号按国标GB/T1. 1的要求改为一一;对纳入正文的国际标准的技术勘误和修正案内容在正文的页边空白处用垂直双线(11 )进行了标识;一一按GB/T20000.2的要求,在附录B后增加了附录NA参考标准的采标情况;增加了附录NB英制单位与我国法定计量单位的换算。本标准的附录A为规范性的附录,附录B、NA、NB为资料性的附录。本标准由中国石油天然气集团公司提出。本标准由全国石油天然气标准化技术委员会归口。
15、本标准起草单位:新疆石油管理局钻井工艺研究院。本标准主要起草人:陈若铭、刘灵、王芳、谭国琼、宋彬、费维新。V GB/T 24956-2010 API环境、健康、安全责任和指导方针美国石油协会会员致力于不断努力改善作业与环境的适应性,同时经济地开发能源,为消费者提供高质量的产品和服务。我们认识到我们有责任与公众、政府和其他团体一起共同努力,以环保手段来开发和使用自然资摞,保护雇员和公众的健康和安全。为了担负起这个责任,API成员承诺遵循下列方针,管理我们的业务,这些方针采取风险优先的科学态度和经济有效的管理办法。 认识并对公众关于原材料、产品和作业的关心作出反应。 经营工厂和操作设备时,加工原材
16、料和产品要保护环境、雇员和公众的安全和健康的。 在设计和开发新产品和新工艺时要优先考虑安全、健康和环保问题。 与行业有关的重要危害安全、健康和环境的信息应及时通知相关的官员、雇员、顾客和公众,并推荐保护措施。 劝告顾客、运输人员和其他人要安全使用、运输和处理原材料、产品和废料。 要经济地开发和生产自然资源,通过有效地使用能源来保护这些资源。 通过开展和扶持有关原材料、产品、加工和废料对安全、健康和环境影响的研究来拓展相关知识。 确保减少产生辐射和废物的总量。 和其他人或其他部门一起来解决因作业中处理和排放有害物质而产生的问题。 参与政府和其他部门制定保护社区、工作场所和环境的法律、法规和标准。
17、 与生产、处理、使用、运输或排放类似原材料、石油产品和废料的其他人或部门分享经验和提供援助,以此宣传这些原则和做法。VI GB/T 24956-2010 石油天然气工业钻柱设计和操作限度的推荐作法1 范围1. 1 覆盖范围本标准不仅包括钻柱组件的选择,而且还考虑了井斜控制、钻井液、钻压和转速,以及其他操作程序。1.2 章节覆盖范围第4、5、6、7章提棋了浩择钻柱细件的步骤,第8、9、10、11、12和15章是有关可能造成钻柱正常能力降低的操作限度,第13章包含了Irl钻忏1111日泊骨的什克方法以及其他钻柱组件的识别和检查步骤,第14章包含了关于井,下工具阱接的说明.第16章包含f讨二轮铀头的
18、分类方法。2 参考文献(其他参考资料详见附录扣。API RP GCl 套管、油管的维护和使用拍#fr注API Bull fi C:l 套管、油轩、钻忏和管线管性能的公式和1i埠API SPl、7旋转钻井钻性m件的规格API RP 7A1 旋转台肩连接螺坟脂检验ff:(tf!ly丘API RP 13B-l 水基钻井液现场测试标准桂序推荐作出API RP 13日油基钻井液现场测试标准程序推荐作法ASTMJ D3370 取水样的标准作法NACE2J MR017:i 油田性备用抗硫化山力号:!纹的全加j材料以上标准国内采析、情况见附录:A。3 术语和定义下列术语和定义适用于本标准。3. 1 抗弯强度比
19、bending strength ratio 旋肩式内、外蝶、纹旋紧配合时,外螺纹接头最后丝扣啃合处的抗弯截面模数与外螺纹接头顶端外的内螺纹接头的抗弯截面模数的比值。3.2 3. 3 倒角直径bevel diameter 旋转台肩连接接触面的外径。钻头短节bit sub 通常两端为内螺纹、用于连接钻头和钻柱的接头。1) 美国测试材料协会(地址:100 Barr Harbor Drive, West Conshocken, Pennsylvania 19428) 2) 美国国家防腐工程师协会(P.O. Box 218340 , Houston, Texas 77218-8340) GB/T 24
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