ISO 11960:2020《石油天然气工业 油气井套管或油管用钢管》标准解读

申昭熙，林 凯

1.石油管材及装备材料服役行为与结构安全国家重点实验室（陕西 西安 710065）

2.中国石油集团石油管工程技术研究院（陕西 西安 710065）

2020年4月10日，国际标准化组织第67技术委员会第5分委会（ISO/TC 67/SC 5）传来好消息[1]，由中国石油集团石油管工程技术研究院（以下称管研院）主持修订的国际标准ISO 11960：2020《石油天然气工业 油气井套管或油管用钢管》[2]（第六版）获准正式发布。这是该项国际标准20多年来首次由中国牵头修订，也是管研院主持修订发布的第3项石油管材国际标准。

ISO 11960是国际标准化组织制定的油套管用钢管的国际标准，最早发布于1996年，对各国油套管用钢管的质量与技术水平提升及规范，促进国际间贸易和减少技术争执起了非常重要的引领作用。

作为ISO/TC 67/SC 5国内技术对口单位，管研院积极参与国际标准体系建设，大力推动油套管国际标准在国内落地生根。在管研院推动和带领下，我国油管和套管的国产化率从1995年的不到20%快速发展到2012年的99%以上，不仅可以生产全部标准油管和套管产品，大量非标产品也做到了与国际同步的水平[3]。目前我国油管和套管的出口量约占全球同类产品贸易量的30%。

2014年，管研院提出对ISO 11960：2014版[4]进行修订的提案。6年来，管研院积极推动多方技术交流与沟通，先后组织召开相关国际会议6次，论证处理各国专家意见和建议100余条，调研统计试验报告8 200多份，并通过国际合作对超厚壁高抗挤套管进行研究。提案内容获得了美国、德国、日本、加拿大和阿根廷等项目参与国的认可。

ISO 11960：2020《石油天然气工业油气井套管或油管用钢管》删除了对钢级进行分组的内容，去掉了M65钢级；删除产品规范等级（PSL）规定，将性能更高要求作为补充要求整合到正文或附录A中；附录H中增加了高抗挤钢管的内容；修改了酸性介质环境服役钢级材质制造的钢管的无损检测要求。

1 标准修订意义

与2014版相比较，ISO 11960：2020修订的内容较多，其中最主要的修订是增加了高抗挤套管产品标准要求。

随着冶金技术发展和油气开发环境条件的改变，对油管和套管用钢管的技术需求有所变化，淘汰一些不适用或需求极少的产品，增加油气开发所需钢级、产品，或完善性能要求，使标准适应市场需求，满足油套管产品和技术的发展。

近年来，由于API对知识产权和品牌的控制及美国和欧盟贸易禁令的影响，API与ISO结束了国际标准化工作方面的合作[5]，也应及时对ISO 11960：2014版进行必要的修改。

随着井深增加，油气井地层力学行为日趋复杂，深井/超深井、膏岩层、蠕动地层等对套管抗挤毁强度的要求越来越高，因套管变形引起的套管挤毁，是套损的主要表现形式。套管挤毁与地层压力、套管磨损、套管抗挤强度等有关，其中的可控因素是套管的抗挤强度。在外径、壁厚和钢级确定后，仍有其他影响套管抗挤强度的因素，如材料屈服强度、外径椭圆度、壁厚不均度、残余应力等。如外径椭圆度和壁厚不匀较大时会降低其抗挤强度。现代的无缝管轧制技术，可以将套管的壁厚不均度和椭圆度分别控制在10%和0.6%以内，从而提高套管的抗挤强度。研究表明，将套管参数控制在一定范围内可以有效提高套管抗挤强度。套管柱设计及选择与套管抗挤强度直接相关，很多时候套管的壁厚选择是由其抗挤强度决定的。同等规格、钢级的普通套管，生产过程中未采取特殊控制措施，其设计抗挤强度虽然可满足标准要求，但对深井超深井来说，尽可能减小壁厚、降低管柱质量是永恒的追求。为此，越来越多的套管制造厂瞄向了“高抗挤套管”，即在规格和钢级相同的情况下，套管的设计抗挤强度大于标准规定值。

高抗挤套管从20世纪80年代发展到今天，国内外众多厂家开发了种类繁多的高抗挤套管产品，应用到油气勘探开发中，如TENARIS、V&M、SUMITOMO、JFE、天钢、宝钢等。但国际上还无相关的标准来规范高抗挤套管产品的性能要求。因此，不同厂家的“高抗挤套管”给出的设计抗挤强度不一致（图1），有些相差还比较大，造成产品适用性、安全性和经济性不明确，给油田用户选用带来了困惑。

图1 不同生产厂的高抗挤套管挤毁试验数据与标准API套管的比较

基于高抗挤套管产品发展和用户需求，管研院对高抗挤套管进行了大量研究，于2011年制定了中国石油集团公司企业标准Q/SY 1394—2011《高抗挤套管》[3]。2014年，作为ISO/TC 67/SC 5国内技术对口单位的管研院，正式向ISO提出在油套管国际标准中增加高抗挤套管内容的提案。

管研院提出的ISO 11960：2020修订提案获得投票通过，将进一步提升我国在国际石油管材标准化领域的地位和影响力，为国产同类产品进入国际市场、减少国际贸易技术壁垒、促进国际间技术合作与进步奠定了良好基础。

2 标准主要修订内容

与2014版相比较，ISO 11960：2020版标准修订的内容主要有：

1）删除了M65钢级以及与M65钢级钢管相关的技术要求内容。

2）去掉了2014版中附录F对API认证的内容。

3）删除了2014版附录H和附录J对产品规范等级描述的内容。

4）删除了2014版附录K对ANSI-NACETM0284-2003附录C中H2S滴定程序的修改的说明。

5）把2014版原第1章的分节删除，合并成为一个完整部分，简化了内容描述；去掉了对钢级的分组规定，用户可以直接用钢级在标准中查找相应的技术要求。

6）把2014版“第2章一致性”内容放到了2020版第4章位置。

7）第2章中增加了ISO 9712[4]规范性引用文件，删除了ISO/TR 9769、ISO/IEC 17011、ISO/IEC 17025、ISO 15156-2、ANSI/NACE TM0284和ANSI/NACE MR0175/ISO 15156引用文件，更新ANSI/NACE TM0177为2016版，更新了ASNT SNT-TC-1A标准名称。

8）3.1去掉了“手紧”和“接头短节”术语；3.2中增加了max、min缩略语，去掉了NIST和PSL缩略语。

9）5.2.2表格增加了C90、T95和C110的SSC试验要求，删除了材料认证、产品规范等级和缩径接箍要求。

10）5.2.3增加了表C.27规定之外长度和高抗挤的要求，删除了C90、T95和C110的SSC试验要求（第6行有编辑错误，0.181in应为1.181in）。

11）5.3.2增加了C90和T95的SSC试验要求，删除了材料认证、产品规范等级和缩径接箍要求。

12）5.3.3增加了表C.27规定之外长度和高抗挤的要求，删除了C90和T95的SSC试验要求。

13）5.4.1增加了C90、T95和C110的SSC试验要求，5.4.2删除了C90、T95和C110的SSC试验要求，删除了材料认证、产品规范等级和缩径接箍要求。

14）6.3节把P110和R95的矫直放到一起说明，对P110矫直方法有了具体规定；把C90、T95和C110合在一起，矫直方法按C110规定，同时规定了应力消除。

15）7.1化学成分要求增加了C90、T95的生产厂向用户说明所有成分最大、最小含量的责任。7.5中增加对N80 1类钢级管体冲击吸收能规定，要求等同N80Q（表10中N80Q为编辑错误应为N80[所有类型]），标准其他地方也做了相应修改。7.5.5对试验强制性要求有变化，应予以注意。

16）7.7.1 a）删除了“除此之外”的内容；7.10增加了一个小节，对L80 1类钢级淬透性给了特殊规定。

17）7.12删除了L80 9Cr表面状态的规定，并对L80 13Cr表面状态和处理方式增加了要求。7.14.4“试验溶液”小节增加了ANSI/NACE TM0177-2016的试验溶液饱和度进行资料验证的规定。

18）第9章中删除了2014版9.8“缩径接箍内容”，简化了9.10“螺纹-接箍内容”。

19）10.11金相组织评定由仅要求P110和Q125，修改为对所有EW钢管的要求。10.13.3中的“注”改成了正文。

20）10.13.4中增加了需要全面检测壁厚的钢级，由C110增加为L80 13Cr、C90、T95、C110、Q125。

21）10.15.1对部分段落语言进行重组，增加了C90、T95和C110参考刻槽的特殊要求。10.15.2对NDE检测人员资质的要求更加详细。10.15.11增加了接箍坯料加工后表面要求。10.15.12—10.15.14对接箍坯料及附件材料的NDE有了更加详细的规定，对不进行检测的管端、接箍坯料和附件材料端部也有规定。

22）11章节中删除了2014版11.1.9关于版本重合期的规定。

23）11.4.3“散件接箍”、11.4.4“特殊间隙接箍”、11.4.5“短于1.8米的短节”和12.2.2“L80 13Cr钢级”中，删除了L80 9Cr钢级的要求，只有L80 13Cr钢级有特殊要求。

24）13.2是将2014版13.2和13.3节合并了，简化了内容要求，重新编写了13.3合格证内容，详细规定了合格证应该包括的内容。

25）删除了附录A中SR1要求，SR12.5在第1段后的注被删除，删除了SR.15内容，SR16.2中增加了SR16.2.2“除Q125外的所有钢级（7.5.3）”，对夏比试验温度做了说明。删除了2014版16.3.3 N80 1类钢级，删除了SR22节的通则，简化了SR39.3“可选试验溶液”、SR39.6“其他试验条款“。SR40节要求内容适用钢级减少为H40、J55、K55、N80和L80-1，增加了SR41 Q125屈服强度要求，SR42“N80、L80-1、C90、R95、T95、P110和Q125夏比V型缺口试验性能”，SR43“L80 13Cr、C90、T95和Q125钢级NDE要求“，SR44“淬透性——淬火和回火产品的最小马氏体组织占比”，SR45“L80-1、C90和R95钢级SSC试验”，SR46“不加厚管硬度试验——C90和T95钢级”，以及SR47“高抗挤（附录H）”。

26）增加了附录H“高抗挤要求”，其规定了用户采购高抗挤钢管时需满足的要求，包括最低高抗挤强度要求，高抗挤钢管生产、检测和试验要求。

27）正文和附录中的部分参数及数据也有修订，如钢级的热处理方法，更多细节上的修订内容请查阅ISO11960：2020[2]。文献[6]对APISpec 5CT：2018[7]与APISpec 5CT：2011[8]的进行了对比，也可参照。

此外，ISO 11960：2020版也根据上述修订内容对标准整体进行重新编辑、排序，对一些语言描述和表格进行编辑完善，正文表格增加了序号，使可读性更强。

3 结果与讨论

ISO 11960：2020与ISO 11960：2014版相比，很多内容进行了修订。主要修订内容为：删除了对钢级的分组；去掉了M65钢级；修改了酸性介质环境服役钢级制造的钢管的无损检测要求，详细列出了对无损检测人员的要求；删除产品规范等级（PSL）规定，将更高性能要求作为补充要求整合到正文或附录A中，附录A有了更多新要求；在附录H中增加了高抗挤钢管的内容。

整体上，本次修订使得ISO 11960：2020更符合市场和用户的需求，去掉了市场上很少应用的内容（如M65钢级），一些检测方法或规程要求更严格。

但本次修订也有不足之处，例如：

1）去掉了产品规范等级，用户如需较高性能产品，需与生产厂家协商增加供货技术条款，增加了选用灵活性，对用户也提出了更高的技术能力要求。

2）由于种种原因，ISO和API渐行渐远，ISO 11960：2020与APISpec 5CT：2018有了不少区别，需要加大推广应用的力度。

3）虽然将高抗挤要求纳入了标准，但未明确高抗挤钢管强度分级要求，挤毁强度规定由生产厂家确认并保证，各生产厂家之间不统一，没有彻底解决用户方便选用的问题。管研院将继续对高抗挤套管进行研究，与ISO组织沟通，争取将Q/SY 1394—2011大部分内容用于修订或新制定ISO标准，为提升中国在国际标准中的话语权做出应有的贡献。