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| GB/T 24956-2010 |
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石油天然气工业 钻柱设计和操作限度的推荐作法
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GB/T 24956-2010
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| 标准编号 | GB/T 24956-2010 (GB/T24956-2010) | | 中文名称 | 石油天然气工业 钻柱设计和操作限度的推荐作法 | | 英文名称 | Recommended practice for petroleum and natural gas industries -- Drill stem design and operating limits | | 行业 | 国家标准 (推荐) | | 中标分类 | E13 | | 国际标准分类 | 75.020 | | 字数估计 | 186,112 | | 发布日期 | 2010-08-09 | | 实施日期 | 2010-12-01 | | 引用标准 | API RP 5C1; API BULL 5C3; API SPEC 7; API RP 7A1; API RP 13B-1; API RP 13B-2; ASTM D3370; NACE MR0175 | | 采用标准 | API RP 7G-1998, IDT; API RP 7G-1998/Amd 1-2003, IDT | | 标准依据 | 国家标准批准发布公告2010年第3号(总第158号) | | 发布机构 | 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局、中国国家标准化管理委员会 | | 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。 | GB/T 24956-2010
Recommended practice for petroleum and natural gas industries.Drill stem design and operating limits
ICS 75.020
E13
中华人民共和国国家标准
石油天然气工业
钻柱设计和操作限度的推荐作法
2010-08-09发布
2010-12-01实施
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局
中国国家标准化管理委员会发布
目次
前言 Ⅴ
1 范围 1
2 参考文献 1
3 术语和定义 1
4 钻杆和钻杆接头的性能 5
5 钻铤的性能 37
6 方钻杆的性能 37
7 设计计算 56
8 与井斜有关的限度 62
9 与浮式钻井船有关的限度 69
10 钻柱腐蚀与硫化物应力开裂 72
11 钻杆的压缩使用限度(见附录A.14和A.15) 77
12 特殊使用问题 119
13 钻柱的鉴定、检查和分级 124
14 特殊处理 147
15 钻杆的动载荷 147
16 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 175
附录NA(资料性附录) 标准第2章引用标准国内采标情况 177
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1 NC26接头的抗扭强度和上紧扭矩 25
图6 NC31接头的抗扭强度和上紧扭矩 27
图11 NC38接头的抗扭强度和上紧扭矩 30
图12 3⅟2SLH90接头的抗扭强度和上紧扭矩 30
图13 3⅟2FH接头的抗扭强度和上紧扭矩 31
图14 3⅟2OH接头的抗扭强度和上紧扭矩 31
图15 3⅟2PAC接头的抗扭强度和上紧扭矩 32
图16 3⅟2XH接头的抗扭强度和上紧扭矩 32
图17 NC40接头的抗扭强度和上紧扭矩 33
图18 4inH90接头的抗扭强度和上紧扭矩 33
图19 4inOH接头的抗扭强度和上紧扭矩 34
图20 NC46接头的抗扭强度和上紧扭矩 34
图21 4⅟2FH接头的抗扭强度和上紧扭矩 35
图22 4⅟2H90接头的抗扭强度和上紧扭矩 35
图23 4⅟2OH接头(标准重量)的抗扭强度和上紧扭矩 36
图24 NC50接头的抗扭强度和上紧扭矩 36
图25 5⅟2FH接头的抗扭强度和上紧扭矩 37
图27 内径为2in和2⅟4in的钻铤抗弯强度比 47
图28 内径为2⅟2in的钻铤抗弯强度比 48
图29 内径为213/16in的钻铤抗弯强度比 49
图30 内径为3in的钻铤抗弯强度比 50
图31 内径为3⅟4in的钻铤抗弯强度比 51
图32 内径为3⅟2in的钻铤抗弯强度比 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36 E75钢级钻杆产生疲劳破坏时的狗腿严重度极限 65
图37 S135钢级钻杆产生疲劳破坏时的狗腿严重度极限 66
图38 作用在钻杆接头上的侧向力 67
图39 渐变狗腿中的疲劳破坏(无腐蚀环境) 68
图40 渐变狗腿中的疲劳破坏(高腐蚀环境) 68
图42 作用在6⅟4in钻杆接头和4⅟2in、16.6lb/ft2类钻杆本体的侧向力 71
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) 79
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(近似) 81
图52 产生正弦屈曲时的临界轴向压缩载荷(近似) 81
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) 84
图58 产生正弦屈曲时的临界轴向压缩载荷(近似) 84
图59 产生正弦屈曲时的临界轴向压缩载荷(近似) 85
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) 86
图62 产生正弦屈曲时的临界轴向压缩载荷(近似) 86
图63 产生正弦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) 87
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 93
图68a 弯曲应力和疲劳极限 94
图68b 侧向接触力和接触长度 95
图69a 弯曲应力和疲劳极限 96
图69b 侧向接触力和接触长度 97
图70a 弯曲应力和疲劳极限 98
图70b 侧向接触力和接触长度 99
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 105
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 无腐蚀条件下API钻杆的中等疲劳极限 111
图77 无腐蚀条件下API钻杆的最小疲劳极限 112
图78a 高曲率下的弯曲应力 113
图78b 侧向接触力和长度 114
图79a 高曲率下的弯曲应力 115
图79b 侧向接触力和长度 116
图80a 高曲率下的弯曲应力 117
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铣槽推荐作法 127
图84 检查标准中所包括长度的说明 129
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87 钻铤吊卡 143
图88 钻铤的吊卡槽和解卡槽 143
图89 钻铤的磨损 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 153
图A.2 旋转台肩连接 158
图A.3a 施加上紧扭矩后拉伸 159
图A.3b 拉伸后施加扭矩 159
图A.3c 施加上紧扭矩后拉伸 161
图A.3d 拉伸后施加上紧扭矩 161
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 163
图A.5 屈曲载荷与井眼曲率的关系 167
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 169
表1 新钻杆尺寸数据 7
表2 新钻杆的抗扭强度和抗拉强度数据 7
表3 新钻杆的抗挤强度和抗内压强度数据 8
表4 API一级钻杆的抗扭强度和抗拉强度数据 9
表5 API一级钻杆的抗挤强度和抗内压强度数据 10
表6 API二级钻杆的抗扭强度和抗拉强度数据 10
表7 API二级钻杆的抗挤强度和抗内压强度数据 11
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 14
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12 旋转台肩连接互换表 23
表13 钻铤重量(钢) 38
表14 钻铤旋肩式接头推荐上紧扭矩 39
表15 方钻杆强度 53
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 重新加工方钻杆的长度 56
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 78
表21 不同钻井液密度的修正 89
表22 防止钻杆发生屈曲的井眼曲率 89
表23 Youngstown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 126
表27 钻杆重量代码 127
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(旧)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 钻铤槽和吊卡孔的尺寸 144
表33 NC50轴对称螺纹最后啮合齿根处的最大应力 146
表34 IADC牙轮钻头分类表 148
表35 IADC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 151
表38 常规牙轮钻头尺寸 152
表39 常规固定切削齿钻头尺寸 152
前言
其修正案1:2003。
本标准等同翻译APIRP7G:1998第16版。
为便于实际使用,本标准做了下列编辑性修改:
---“本推荐作法”一词改为“本标准”;
---删除特别通告、API前言和16.8等资料性概述要素;
---图、表依据GB/T 1.1-2000的规定排列;
---将国际标准中公式所要解释的符号“=”按国标GB/T 1.1的要求改为“---”;
---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(‖)进行了
标识;
---按GB/T 20000.2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。
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。
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
发和使用自然资源,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。
● 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。
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章提供了选择钻柱组件的步骤,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章包含了旧钻杆和旧油管的分类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焊接的说明,第16章包含了牙轮钻头的分类方法。
2 参考文献
(其他参考资料详见附录B)。
APIRP5C1 套管、油管的维护和使用推荐作法
APIBul5C3 套管、油管、钻杆和管线管性能的公式和计算
APISpec7 旋转钻井钻柱组件的规格
APIRP7A1 旋转台肩连接螺纹脂检验推荐作法
APIRP13B-1 水基钻井液现场测试标准程序推荐作法
APIRP13B-2 油基钻井液现场测试标准程序推荐作法
ASTM1)......
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