Q/SY
中国石油天然气集团公司企业标准
Q/SY 07004—2016
页岩气井用生产套管选用及评价 Production casing selection and evaluation for shale gas well
2016—10—27发布
2017－01—01实施
中国石油天然气集团公司 发布 Q/SY 07004—2016
目 次
前言
ⅡI
范围 2 规范性引用文件 3 术语、定义、符号和缩略语生产套管常用规格
1
4
5 材料要求 5.1 通则 5.2 化学成分 5.3 拉伸性能 5.4 夏比冲击韧性 5.5 材料晶粒度、金相组织、夹杂物要求 6 几何尺寸及残余应力
无损探伤 8 实物性能
1
螺纹接头性能要求 9.1 性能要求 9.2 性能验证 10 产品质量 10.1 质量保证体系 10.2 产品检验· 10.3 上扣连接和螺纹脂要求 10.4 质量证明文件附录A（资料性附录） 套管管体实物性能计算方法附录B（资料性附录） 套管管体弯曲挤毁性能计算方法附录C（资料性附录） 套管管体轴向载荷下抗剪切性能计算方法附录D (资料性附录） 套管管体弯曲下挤毁和轴向载荷下剪切试验程序附录E(资料性附录） 套管螺纹密封性能验证示例（或实例）参考文献
9
6
C
10
11
·13 15 17 20 Q/SY 07004—2016
前言
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。 本标准由中国石油天然气集团公司标准化委员会石油石化设备与材料专业标准化技术委员会提出
并归口。
本标准起草单位：石油管工程技术研究院、西南油气田分公司、川庆钻探工程有限公司、浙江油气田分公司。
本标准主要起草人：王建东、姚坤全、李荣、杜建平、冯耀荣、王新虎、周浪、陈敏、饶晓东、 马倩、刘波、徐婷、李东风、方伟。
II Q/SY07004—2016
页岩气并用生产套管选用及评价
1范围
本标准规定了页岩气井用生产套管满足特定工况载荷，所需材料性能、管体性能和螺纹接头性能
及相应试验评价方法。
本标准适用于页岩气井用生产套管的管体和螺纹选用及评价。
2 规范性引用文件
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/T10561 钢中非金属夹杂物含量的测定标准评级图显微检验法 GB/T 17745 5 石油天然气工业套管和油管的维护与使用 GB/T19830 石油天然气工业油气井套管或油管用钢管 GB/T20657 石油天然气工业套管、油管、钻杆和用作套管或油管的管线管性能公式及计算 GB/T23512 石油天然气工业套管、油管、管线管和钻柱构件用螺纹脂的评价与试验 ISo11960石油天然气工业油气井套管或油管用钢管（Petroleumandnaturalgas industries-
Steel pipes for use as casing or tubing for wells)
APISpec5B套管、油管和管线管螺纹的加工、测量和检验规范（Specificationforthreading， gauging and thread inspection of casing, tubing and line pipe threads)
ASTME112 测定平均粒径的试验方法（Standardtest methods for determiningaveragegrain size)
3术语、定义、符号和缩略语 3.1术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。
3.1.1
密封螺纹连接 接premiumconnection 接箍式连接有独立密封面和扭矩台肩，结构形式如图1所示。
3.1.2
经济型螺纹连接 economicconnection 接箍式连接只有扭矩台肩，结构形式如图2所示。
3.1.3
连接效率tensileefficiency 螺纹连接包括强度和密封性能。对于有独立密封面结构具有密封性能要求的螺纹连接，指按管体
性能复合载荷包络线循环下发生泄漏的临界拉伸总载荷与管体拉伸屈服载荷的比值百分数；对于只有
1 Q/SY 07004—2016
扭矩台肩结构无密封性要求的螺纹连接，指拉伸失效载荷与管体拉伸屈服载荷的比值百分数。
密封面
扭矩台肩
台肩
图2EJ接箍式连接
图1PJ接箍式连接
3.1.4
压缩效率compressionefficiency 螺纹连接包括强度和密封性能。对于有独立密封面结构具有密封性能要求的螺纹连接，指按管体
性能复合载荷包络线循环下发生泄漏的临界压缩总载荷与管体压缩屈服载荷的比值百分数；对于只有扭矩台肩结构无密封性要求的螺纹连接，指压缩失效载荷与管体压缩屈服载荷的比值百分数。 3.1.5
外压效率externalpressure efficiency 螺纹连接在纯外压作用下，发生泄漏的临界外压载荷与管体挤毁载荷的比值百分数。
3.1.6
内压效率internalpressureefficiency 螺纹连接在内压作用下，发生泄漏的临界内压载荷与管体内屈服压力的比值百分数。
3.1.7
密封包络线sealenvelope 螺纹接头承受载荷循环（包括轴向载荷拉伸/压缩、内压/外压、弯曲）和温度循环的密封试验
载荷点轨迹线。 3.1.8
过扭矩密封试验 overmaxtorquetest 螺纹连接采用屈服扭矩的90%或实际工况需要的最大扭矩经3次上扣和2次卸扣而不发生黏扣，
且经过后续复合载荷密封包络线试验而不发生泄漏。 3.1.9
超尺寸夹杂物 刀super size of inclusions 夹杂物的长度、数量、宽度或直径与评级图片上每类夹杂物进行对比，或测量夹杂物的总长度、
数量、宽度或直径，超过GB/T10561中评级界限（最大值）和夹杂物宽度规定的夹杂物。 3.2符号和缩略语
下列符号和缩略语适用于本文件。 PJ：密封螺纹连接 EJ：经济型螺纹连接 PE：PJ和EJ的总称 t：管体名义壁厚 D：管体名义外径 Y，：材料名义屈服强度
2 Q/SY07004—2016
VME：在复合载荷下套管的冯米赛斯（MISES）应力
4生产套管常用规格
生产套管常用规格见表1，但不限于下列规格和钢级。PJ型密封螺纹连接推荐应用在全井段；EJ
型螺纹连接推荐应用在水平段。
表1生产套管一览表
规格、质量、壁厚、 钢级和相应的端部加工名义单位长度质量
端部加工形式
外径D mm
壁厚1 mm 12.14 12.70 12.34 12.70
代号：
（带螺纹和接箍）
P110
Q125
140V
kg/m 34.52 35.86
PE PE PE PE
23.20 127.00 24.10 127.00 26.05 139.70 26.80 139.70
PE PE PE PE
PE PE PE PE
5
5
5%2 5%, “代号供订货时参考和辅助。
38.76
39.88
5 材料要求
5.1 通则
页岩气开发用表层套管和技术套管依据ISO11960，GB/T20657，APISpec5B和GB/T17745，选用API套管和螺纹接头已满足生产和使用要求。生产套管常用钢级P110，Q125和140V套管以及螺纹连接和材料应满足5.2至5.5的要求；若选用直焊缝套管，直焊缝套管应满足本标准的要求，经供需双方协商，也可增加与直焊缝套管相应的补充协议。
5.2 化学成分
化学成分见表2。
表2 化学成分要求（质量分数，%）
锰
碳 min max min max min max min max max max max
钼
铬
镍
磷
硫
钢级 类型
0.020 0.010
P110 Q125 140V
1.50 1.00 0.020 0.010 1.50 1.00 0.015 0.008
0.35 0.35
1.35 1.35
0.85 0.90
1
-
-
5.3 拉伸性能
产品应符合表3规定的拉伸性能和硬度要求，不同规格延伸率见表4。
3 Q/SY07004—2016
表3 拉伸性能和硬度要求屈服强度
抗拉强度 硬度 MPa
允许硬度变化 HRC
加载下的总
规定壁厚 mm
MPa
钢级 类型 伸长率
HRC max 一
olo
min 758
max 965
min 862
P110 一
0.60
一
一
3.0 4.0 5.0 3.0
≤12.70 12.71~19.04 ≥ 19.05
862
931
Q125 1
0.65
1034
≤32
0.70
965
1138 表 4 伸长率表
1034
≤36
140V
50.8mm标距内最小伸长率
% 钢级 Q125
拉伸试样
P110
140V
试样面积 mm?
规定最小抗拉强度
MPa 931
规定壁厚
1034
862
mm 19mm宽 25mm宽 38mm宽
试样 试样 试样 19mm 25mm 38mm 19mm 25mm 38mm 19mm 25mm 38mm 12.14 231 304 461 13 14 15 12 13 14 11 12 13 12.34 234
309 318
469 483 13 14 15 12 13 14 11 12 13
13 14 15 12 13 14 11 12 13
12.70 241 5.4 夏比冲击韧性
产品应符合表5规定的全尺寸夏比冲击功和剪切面积要求。取样方法及小尺寸试样折算系数按 ISO11960的规定执行。
表5 夏比冲击韧性要求（试验温度：0℃）横向冲击功
剪切面积 % ≥75 ≥ 75 ≥ 75
钢级 P110 Q125 140V
J ≥ 50 ≥ 60 ≥80
5.5 材料晶粒度、金相组织、夹杂物要求
晶粒度应为ASTME1127级或更细小；金相组织应为回火索氏体类型，夹杂物要求按GB/T 10561钢中非金属夹杂物显微评定方法规定不允许出现超尺寸夹杂物，如图3所示。套管内或外表面脱碳层（全部脱碳层部分脱碳层）深度不大于0.25mm，如图4所示。 4