[发明专利]稠油蒸汽吞吐热采井用套管的包申格效应评测方法

说明书

技术领域

本发明涉及石油天然气开采领域，特别涉及一种稠油蒸汽吞吐热采井用套管的包申格效应评测方法。

背景技术

包申格效应是金属材料经过预先加载产生少量塑性变形，卸载后再同向加载，规定残余应力增加；反向加载，规定残余应力降低的现象。包申格效应与金属材料中位错运动所受的阻力变化有关。稠油是国内外主要的油气资源类型之一，国内以新疆、辽河、胜利油田为主开采稠油。稠油开采最重要的技术就是蒸汽吞吐作业，由于地层及水泥环的约束，套管在循环注蒸汽过程中随温度的升高和降低分别承受压缩和拉伸载荷，套管材料的屈服强度随着循环拉-压变化而持续变化，表现为循环硬化或软化，即材料的屈服强度升高和降低，这种现象也就是包申格效应。

这种循环拉-压载荷下的屈服强度变化即包申格效应对套管的安全服役具有重要影响。当套管材料的包申格效应表现为循环硬化时，随着循环次数增加，材料的屈服强度有可能达到其抗拉强度而引发断裂；当套管材料的包申格效应表现为循环软化时，随着循环次数增加，材料的屈服强度有可能降低到某一临界值以下，这个临界值是热采井正常生产、抵抗地应力、维持井筒稳定的最小屈服强度。当材料的屈服强度低于该临界值时，井筒将失稳，导致井眼损伤、甚至报废。

当前，对稠油蒸汽热采井用套管的评价方法仅仅是分别测定套管材料在室温及高温下的屈服强度，而未涉及拉-压循环下材料屈服强度变化的评价，对热采井的安全服役构成显著的负面影响，因此，有必要针对热采井蒸汽吞吐循环特征，建立套管材料的包申格效应评价方法，提高热采井井筒的安全可靠性。

发明内容

为了解决现有技术的问题，本发明实施例提供了一种稠油蒸汽吞吐热采井用套管的包申格效应评测方法。所述技术方案如下：

提供了一种稠油蒸汽吞吐热采井用套管的包申格效应评测方法，所述评测方法包括以下步骤：

S1，测得被评测套管材料的初时屈服强度σ₀和抗拉强度σ_t；

S2，在步骤S1中被评测套管材料中取套管试样，对所述套管试样进行多次拉—压对称循环试验，测得各次拉伸阶段的屈服强度σ₁、σ₂、σ₃、……；

S3，计算出步骤S2中各次循环拉—压后屈服强度的增量Δσ₁、Δσ₂、Δσ₃、……，其中，Δσ_n=σ_n-σ_n-1(n=1、2、3……)，定义各屈服强度增量的平均值为Δσ；

S4，按照式（1）预测套管服役寿命内屈服强度总增量Δσ_T：

Δσ_T＝A×B×Δσ    （1）

式中，A为套管设计寿命，单位为年；B为套管每年注汽轮次上限，单位为次/年；

S5，若Δσ为正值，且式（2）成立，被测套管材料合格，否则不合格，

Δσ_T≤σ_t-σ₀    （2）；

若Δσ为负值，且式（3）成立，被测套管材料合格，否则不合格，

σ₀+Δσ_T≥σ_c    （3），

式（3）中，σ_c为套管材料的最小屈服强度。

进一步地，步骤S1中所述被评测套管材料为圆棒试样，标距范围内表面粗糙度小于或者等于R0.8，标距长度大于或者等于5倍直径。

进一步地，步骤S1中获取所述被评测套管材料的初时屈服强度σ₀和抗拉强度σ_t时，采用单轴拉伸的方法，拉伸速率小于或者等于0.5mm/min。

进一步地，步骤S2中，对所述套管试样进行5次拉—压对称循环试验，测得该5次拉伸阶段的屈服强度σ₁、σ₂、σ₃、σ₄、σ₅。

进一步地，步骤S2中，5次拉—压对称循环试验所使用的试样为同一试样。

进一步地，步骤S2中所述套管试样为圆棒试样，标距范围内表面粗糙度小于或者等于R0.8，标距长度为所述套管试样直径的3～5倍。

进一步地，进行所述拉—压对称循环试验时，拉伸速率小于或者等于0.25mm/min。