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SY／T 7409-2018 酸性油气井钻柱安全评价方法.pdfICS 75.180.10 E92 备案号：65483—2018
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酸性油气井钻柱安全评价方法
城市轨道交通土建工程施工工艺标准mentmethodfordrill stringusedin
SY/T7409—2018目次前言范围2规范性引用文件3术语和定义4安全评价总论4.1安全评价的内容与资料收集4.2服役环境监测与分析4.3安全评价报告5钻柱构件技术检测5.1钻柱构件无损检测5.2钻柱构件内涂层的检测5.3钻柱构件材料性能检测5.4钻柱最大载荷预测5.5钻柱腐蚀环境预测钻柱构件安全评价6.1钻柱构件剩余强度评价6.2钻柱构件腐蚀寿命评价6.3钻柱构件材料腐蚀疲劳寿命评价钻柱的现场监测与评价8钻柱失效预防及控制措施附录A（资料性附录）硫化氢分压的确定1 1参考文献12
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本标准按照GB/T1.1一2009《标准化工作导则第1部分：标准的结构和编写》给出的规则起草。 请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。 本标准由石油管材专业标准化技术委员会提出并归口。 本标准起草单位：中国石油集团石油管工程技术研究院、中国石油集团川庆钻探工程有限公司 中国石油塔里木油田分公司、渤海能克钻杆有限公司、东营威玛石油钻具有限公司、上海海隆石油钻 具有限公司、江苏曙光华阳钻具有限公司。 本标准主要起草人：李方坡、王建军、刘永刚、纪海涛、王新虎、陈绍安、陈家磊、朱丽娟、李 齐富、余世杰、黄海春。
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酸性油气井钻柱安全评价方法
本标准规定了含硫化氢酸性环 文全评价内容， 程序及方法。
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文 件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 GB/T18590金属和合金的腐蚀点蚀评定方法 GB/T20972.2石油天然气工业油气开采中用于含硫化氢环境的材料第2部分：抗开裂碳 钢、低合金钢和铸铁 GB/T20972.3石油天然气工业油气开采中用于含硫化氢环境的材料第3部分：抗开裂耐蚀 合金和其他合金 GB/T29169石油天然气工业在用钻柱构件的检验和分级 SY/T0544石油钻杆内涂层技术条件 SY/T5369石油钻具的管理与使用方钻杆、钻杆、钻链 SY/T6857.2石油天然气工业特殊环境用油井管第2部分：酸性油气田用钻杆 NACETM0177金属在硫化氢环境中抗硫化物应力开裂和应力腐蚀开裂实验室标准试验方法 (Standard test methodLaboratory testing of metals for resistance to sulfide stress cracking and stress corrosion cracking inH,S environments)
下列术语和定义适用于本文件。 3.1 酸性环境 sourenvironment 特指含硫化氢酸性环境，且环境中硫化氢含量达到一定极限值【酸性气体指气体总压力大于或等 于0.4MPa（65psi），且气体中硫化氢分压大于300Pa（0.05psi）]。 3.2 安全评价safetyevaluation 对评价对象存在的危险、有害因素进行辨别与分析，判断评价对象发生事故或危害的可能性及其 严重程度，为制定防范措施和管理决策提供科学依据。 3.3 钻柱剩余寿命评价 remained lifeprediction of drill string
下列术语和定义适用于本文件。 3.1 酸性环境 sourenvironment 特指含硫化氢酸性环境，且环境中硫化氢含量达到一定极限值【酸性气体指气体总压力大于或等 于0.4MPa（65psi），且气体中硫化氢分压大于300Pa（0.05psi）]。 3.2 安全评价safetyevaluation 对评价对象存在的危险、有害因素进行辨别与分析，判断评价对象发生事故或危害的可能性及其 严重程度，为制定防范措施和管理决策提供科学依据。 3.3 钻柱剩余寿命评价 remained life prediction ofdrill string
SY/T7409—2018柱构件的剩余服役寿命。3.4钻柱剩余强度评价remained strengthprediction ofdrill string分析钻柱构件存在的缺陷及其服役环境，确定缺陷对钻柱构件承载能力的影响，评价钻柱构件的剩余承载能力。4安全评价总论4.1安全评价的内容与资料收集4.1.1安全评价的内容安全评价的内容包括在用钻柱构件服役环境监测分析、服役历史调查、无损检测、损伤形式判断与成因分析、材料检验（成分、组织、力学性能、腐蚀性能及疲劳性能等）及其他必要的实验与强度计算，分析钻柱结构完整性，并根据标准规定对钻柱的安全性进行综合分析和评价。4.1.2安全评价内容选择的原则安全评价内容的选择应以避免在规定工况下安全评价期内钻柱发生各种损伤而导致事故的可能为原则。4.1.3资料收集包括地质情况、井身结构、钻柱结构、钻井液、硫化氢含量、钻井参数及温度等资料及相关数据。4.2服役环境监测与分析4.2.1对钻井作业过程中的硫化氢含量及其分压进行监测。4.2.22对钻井液的性能及组分进行监测。4.2.3对钻井过程中的钻井参数实时监测分析。4.2.4对各种可能的载荷和腐蚀介质对钻柱的影响进行综合分析，确定钻柱服役载荷和腐蚀环境。4.2.52在实际评价过程中，可根据需要补充其他相应监测和分析项目。4.3安全评价报告4.3.1检测评价完成后，评价单位应依据国家相关法规、规章和标准的规定及时出具完整的评价报告并给出评价结论。4.3.22评价报告一般应包括以下内容：一评价井的基本情况；一腐蚀环境检测数据或选用；一服役载荷检测数据或选用；钻柱性能检测数据或选用；一钻柱剩余强度和（或）寿命评价；一综合安全评价与结论。4.3.33评价报告应由评价人员签字、相关技术负责人审查和批准并加盖评价单位有效印章。2
5.1钻柱构件无损检测
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5.1.1含硫化氢酸性环境油气并使用的所有钻柱构件在下并前均应进行无损检测，确保所有钻柱构件 均符合标准要求，钢制钻杆不应低于1级钻杆要求。钻柱构件的无损检测和分级可依据GB/T29169 的规定进行。 5.1.2含硫化氢酸性环境油气井使用的钻柱构件应做好记录，并单独存放，记录内容包括但不限于使 用井位、环境、时间及检测情况等相关信息。 5.1.3含硫化氢酸性环境油气井使用过的钻柱构件应至少存放3个月，以便氢的溢出。钻柱构件再次 使用前应进行检测，以确定钻柱构件无裂纹缺陷。 5.1.4科学合理使用钻柱构件，避免失效事故的发生，钻柱构件的使用管理应符合SY/T5369及其他 相关技术规范要求。对于发生钻柱失效或井下事故等异常情况附近位置的钻柱构件，在事故处理完成 后应进行严格的无损检测，以确定钻柱构件是否存在缺陷，在条件允许的情况下，可对钻柱构件的疲 劳损伤情况进行检测。
5.2钻柱构件内涂层的检测
5.2.1酸性环境油气井使用钻柱构件的内涂层应符合SY/T0544的规定。 5.2.2酸性环境油气井钻柱构件下井使用前，应对其内涂层完整性进行逐根检验，涂层出现气泡、橘 皮或剥落等可见缺陷时，尤其是钻杆内加厚过渡部位出现这些缺陷时，不宜下井使用。
5.3钻柱构件材料性能检测
依据国家及石油行业相关标准对钻 检测内容包活佰不限手S 含量、非金属夹杂、金相组织、强度、硬度、韧性及塑性等性能指标。在条件允许的情况下， 柱构件的实物性能进行检测评价，以确保 服役性能满足油气井作业要求。
5.4钻柱最大载荷预测
5.4.1根据钻井设计中的地质参数、钻柱组合、钻井设计参数、井身结构及钻井液情况，并结合实际 钻井作业工况条件，对钻柱服役载荷进行计算和预测。分析计算钻井过程中，特别是极端工况条件及 井下钻具故障情况下，钻柱构件服役载荷的分布及大小，服役载荷类型包括但不限于拉伸、扭转、弯 曲、振动及摩阻等，并预测钻柱最大服役载荷。 5.4.2钻柱服役载荷分析位置应包括但不限于井口位置、井底位置、井斜严重位置、井眼曲率变化较 大位置、井下事故位置、钻柱构件类别及截面变化位置等。 5.4.3对于服役载荷较大位置的钻柱构件，应对其薄弱部位的服役载荷进行分析。钻柱构件的薄弱部 立包括但不限于钻杆内加厚过渡带消失部位、钻柱构件旋转台肩螺纹连接部位和焊缝部位等。 5.4.4通常情况下，钻柱构件服役载荷的安全系数应不低于1.3。
5.5钻柱腐蚀环境预测
腐蚀环境决定了钻柱材料的选用， 的使用暴露条件两个方面。在钻柱安全评价之前，应根据已有的地层资料，对钻柱服役的腐蚀 数进行定量预测，对腐蚀环境严重程度进行量化分级。环境参数包括井下温度、地层压力、钻
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钻柱服役环境中需监测的腐蚀介质类别及条件： H,S分压或在水相中的当量浓度，HS分压确定方法参见附录A； 溶解的氯化物浓度； 溶解氧浓度； pH值； 温度； 其他腐蚀性气体及介质浓度。 还应特别注意上述因素随时间变化的情况
5.5.3腐蚀环境的等级评价
碳钢或低合金钢钻柱构件发生硫化物应力腐蚀开裂（SSC）的酸性环境的严重程度与H,S分压 （PH,s）和溶液的原位pH值有关，如图1所示。由PHs和pH值将所有区域分为4个区域：0区、SSC1 区、SSC2区和SSC3区，其酸性环境的严重程度为：SSC3区>SSC2区>SSC1区>0区。 耐蚀合金和其他合金钻柱构件发生SSC的酸性环境的严重程度与H,S分压（PH,s）和环境温度7 有关，如图2所示。由PH,s和T将所有区域分为4个区域：0区、SSC1区、SSC2区和SSC3区。其 酸性环境的严重程度为：SSC3区>SSC2区>SSC1区>0区
AQ 3010-2022 加油站作业安全规范.pdf0—0区；1—SSC1区；2—SSC2区；3—SSC3区 图中H2S分压低于0.3kPa（0.05psi）和高于1MPa（150psi）的不连续性反映了测量低HzS分压时的不确定性和 出H,S分压范围（包括低和高H,S）时钢材性能的不确定性。
图1碳钢和低合金钢SSC的环境严重程度的区域
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6.1钻柱构件剩余强度评价
6.1钻柱构件剩余强度评价
的耐蚀合金和其他合金SSC的环境严重程度的
在用钻柱构件的表面损伤缺陷包括体积型缺陷和裂纹型缺陷两种类型。本标准按所述体积型缺陷 主要包括均匀腐蚀和磨损减薄导致的金属损失，裂纹型缺陷主要包括尖锐的机械损伤、深腐蚀坑或腐蚀 勾槽、成片的空洞或夹杂、折叠及裂纹等，对于含裂纹型缺陷钻柱构件剩余强度评价可参考SY/T6719 进行。含体积型缺陷钻柱构件剩余强度评价主要针对管体部位和螺纹连接部位进行，推荐采用点测法 对体积型缺陷进行量化，确定缺陷部位的剩余尺寸，进而对其剩余强度进行评价。
6.1.2含体积型缺陷钻柱构件管体剩余强度评价
式中： 拉伸强度DL／T 5161.4-2018 电气装置安装工程质量检验及评定规程 第4部分：母线装置施工质量检验，单位为牛顿（N）； Y 材料屈服强度，单位为兆帕（MPa）； 一含缺陷部位的截面积，单位为平方毫米（mm²）。