本标准规定了石油天然气工业用各种套管、油管、钻杆和管线性能的计算公式，并给出了有关推导和使用这些公式的背景资料。 本标准适用于石油天然气勘探开发用套管、油管、钻杆和管线管性能的计算。 GB/T 20657-2006 石油天然气工业 套管、油管、钻杆和管线管性能公式及计算 GB/T20657-2006 标准下载解压密码：www.bzxz.net

ICS 75. 180. 10
中华人民共和国国家标准
GB/T20657—2006
石油天然气工业
套管、油管、钻杆
和管线管性能公式及计算
Petroleum and natural gas industries-Formulae and calculation forcasing,tubing,drill pipe and linc pipc properties(ISO10400:1993,MOD)
2006-12-15 发布
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
2007-05-01实施
2规范性引用文件
3挤毁压力
挤毁压力公式
3.2挤毁压力公式的推导
3.3挤毁试验程序
4肾体届服强度
4.1管体届服强度
5内压抗力
5. 1内屁服正力
5.2E或，面的内压泄漏抗力·
5连接强膜
圆螺纹套管连接强度
偏梯形螺纹套管连接强度
自连型套管连接强度
油管连接强度··
弯曲和内压联台作用下圆螺纹套管的连接强度，管线管连接强度
公称重量
平端管的计算垂量
带螺纹和接箍的管了的计算重量-…次
端部加厚和带螺纹的整体连接油肾和直连型套管的计算重量·端部加厚管子计算重最·
中于營端加工增加的重册此内容来自标准下载网
接箍的计算重量
加工螺纹减少的计算重量，
外加厚端的计尊重量
内加厚端的计算重量
内-外加厚的计算重量
直连型加厚端的计算堡量
8伸长率
压扁试验
9，］套管和油管的压扁试验
9.2管线管的压扁试验
静水压试验压力
HKANi KAca-
GB/T20657—2006
GB/T 20657—2006
平端管，直连型套管和整体连接油管的静水压试验压力.·10.1
10.2带螺纹和接箍管子的静水压试验压力11
上扣扭矩(圆螺纹）
导向弯曲试验
公制化
13.1公制转换和计算
13.2公制单位的圆整
14计算精确度和圆整
精确度
中间圆整
最终圆整
--4+4+-
iiKAoNiKAca
GB/T20657—2006
本标准修改采用ISO10400：1993石油天然气工业套管，油管、钻杆和管线管性能公式和计算（英文版）。
本标推在翻译IS010400：1993的基础上，做了以下修改：“本国际标准”一词改为“本标准”；a)
用小数点“，\代替作为小数点的逗号“”，h）
删去了国际标准表头中的数字序号；c)
删除国际标谁的前言和引言，增加了本标准的前言、引言、第1章“范围\和第2章“规范性引用d
文件”，后面的章节保留原结构序号顾次做了调整；本标准巾公式序号按标准叙述的前后顺序以拉伯数字序号表示。e)
由于1S010400：1993中部分公式的推导是在统计基础上由回归分析方法得到的，公式中的参数（包括有量纲参数及无量纲参数）在从英制向国际单位制转化过程中相对变化较大，从而导致原公式变形；面H.ISO10400:1993也采用英制单位，因此，本标准保留英制单位。本标准山中国石油天然气集团公司提出，本标推由石油管材专业标准化委员会归口。本标准起草单位：中国石油天然气集团公司材研究所。本标准主要起草人：史交齐、解学东、方伟、赵克枫。GB/T20657—2006
本标准是为满足石油工程设计和施工的需要而编写的，标准中明确规定了石油工程设计和施工通常采用的API标准给出的套管、油管、钻杆和管线肾的使用性能所用的计算方祛和公式以及公式的相关背原和来源，修改采用国际标准[SO10400；1993。本标推所采用的国际标准IS010400：1993是根据同名的API Bul 5C3的第 5版制定的。ISO在对 API 文本认可的同时也认为，在某些方面 API 文本在作为国际标准时，其形式和内容并不完全遵守现行的ISO规则,ISO/TC67中相关的技术组织在ISO的指令下，在适当的时间将再新审定1S010400:1993并重新发布。因此，本标准也会在国际标准重新审定与发布后进行相应修订。
本标准给出的计算方法和公式的背景来源主要基于API标规格的套管、油管，钻杆和答线管，非AP1标准规格产品可参照使用。
由于1SO10400：1993中部分公式的推导是在统计基础上由回归分析方法得到的，公式中的参数（包括有量纲参数及无量纲参数）在从英制向国际单位制转化过程中相对变化较大，从面导致原公式变形：而且，JS010400：1993也采用英制单位，因此，本标准同1SO10400：1993保持一致，全部采用英制单位。
本标准并不排除使用本标准时进行合理的工程判断，即在何时或何种情况下使用本标准。而且，本标准的使用者应认识到，为满足特定服役条件下的需求，可能需要附加的或不同的要求。本标准中的引用标准有被其他的能达到或超过引用标准要求的国际标准或国家标准代替的可能性。
1范围
石油天然气工业套管、油管、钻杆和管线管性能公式及计算
KANiKAca-
GB/T 20657—2006
本标准规定了石油关然气工业用各种套管、油管、钻杆和管线管性能的计算公式，并给出广有关推导和使用这些公式的背景资料。本标准适用干石油天然气谢探开发用套管，泌管，钻杆和管线管性能的计算。2规范性引用文件
下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标推的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用丁本标推，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标推。API Spce 5B套管、油管和管线管螺纹的加L,测虽和检验规范API RP 5C1套管和油管的维护与使用推荐作法APIBul 5C2套管,油管和钻杆的使用性能公报APISpcc5CT套管和油筐规施
APISpec5D钻杆规范
APISpec5T.管线管规范
ASTME4试验机载荷校准方法
3拼毁压力
3.1拼毁压力公式
API Bul 5C2中给出的最小挤殿压力由1968年 9月发表于API Bul PS—1360并被1968年标准化会议采纳的式（门）（3）、（5），（7)计算。以上4个挤毁压为公式交汇点的式（2），（4)和（6）代数法确定，用于计算各挤毁压力公式所适用的 D/1 范围。参数A,B,C,F 和G由式(21)、(22),(23),(26)和(27)计算。对于给定的 D/ 值及最小屈服强度值，采坡何种公式计算挤毁压力是由式（2）（4）和（6)确定的D/t范固所现定的，而不是4个挤毁压力公式中给出挤毁压力最小值的公式所决定的。D/t值范围山表1～表4给出。API Bul 5C2 中的挤毁压力由规定的 D和1值计算。其中,D/r值圆整至两位小数，中间计算采用8位数，并将挤毁压力值圆整至最接近的10psi。3.1.1届服强度挤毁压力公式
屈服强度挤毁压力并不是真正的挤毁压力，它实际上是使管子内整产生最小届服应力Y，而施加的外压力户，由武(1)计算：
,- 2Y[]
[(D/)-1-
计算届服强度挤毁压方的式(1)适用的D/t范圈为：D/≤(D/t)rp其中(D/t)由式(1)与塑性挤毁式（3)共同决定的式(2)计算：(D/)ru=
V(A-2)*+8(B+C/Y,) +(A-2)
2(B+C/Y)
屈服强度挤毁压力公式适用的D/t范围见装1。(2)
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服强度挤毁压力公式的D/t范围
≤11.5号
注 1：表中未给出字母符号的钢级不是 AP规格钾级,而是正在使用或考虑使用的钢级规格,供梦考。注2：由式(2),(21),(22)和(23)得到的D/t范围值计算列8位或更多位数。3.1.2塑性挤毁压力公式
塑性范围挤毁的最小挤毁压力。由式(3)计算：p=Y
最小塑性挤毁压力公式适用的D/t范围为：(D/t)，≤D/r<(D/t)，其中(D/n),由式(2)计算，(D/1),由式(3)与过渡挤毁压力式(5)共同确定的式(4)计算：Yp(AF)
(DIO)A=CFYRB-C)
塑性挤毁公式中的系数及适用的D/t范围见表2。2
.（43
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表2塑性挤毁压力公式系数和D/t范围公式系数
0,0794
0, 081 9
KANi KAca-
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D/范围
16.40~27.01
15.24--25. 63
14.8115.01
14.44--24. 42
13.85~23.38
13.60--22.91
13.38-22.47
13.01--21. 69
12.85--21. 33
12.70-21.00
12.57--20.70
12.44--20. 41
12. 21--19. 88
12. 11--19. 63
12.02--19.10
11.92--19.18
11.84--18. 97
11.67--18.57
11.59--18.37
11.52--18.19
11. 37 --17. 82
11.23-17.47
注1，表中未给出字母待号的钢级不是API规格钢级，而尽止在使用或考虑使用的钢级规格，供参考。注2：由式（2)（4)、（21).(22），（23)(26)和(27)得到的D/范制值及公或系效计算到8位或更多位数。3.1.3过渡挤毁压力公式
从塑性到弹性过溅区的最小挤毁压力力1 由式(5)计算：PI = Y
（5）
过渡挤毁压力公式适用的D/t 范围为:(D/e)<(D/)<(D/)t,其中(D/t),由式(4)计算,(D/t)T.山式（5)与弹性挤毁压力式(7)共同确定的式（6)计算：(D/t)=
2---B/A
过挤毁压力公式中的系数及适用的D/t范围见表3。---(6)
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表3过渡挤毁压力公式系数和D/t范围公式系数
2, 017
D/t范围
27, 01--42. 64
25.63~38.83
25. 01--37. 21
21. 12~-35.73
23. 38~-33. 17
22. 91--32. 05
22, 47~31, 02
21, 69 ~~29, 18
21, 33~-28, 36
21. 00---27. 60
20. 70~-26.89
20, 11--26.22
19. 88~25. 01
19, 63-24. 46
19. 40-23, 94
19. 18~-23, 44
18. 97--22. 98
18. 57--22. 11
18, 37--21.70
18.19~-21, 32
17. 82 ~-20, 60
17. 47 -19. 93
往1：表中未给出字母符号的钢级不是AP1规格钢级，插是正在使用或考虑使用的钢级规格.供参考。注2：由式(4).(6),(21)、(22),（23),(26)和(27)到的D/范围值及公式系数计算到8位或更多位数。3.1.4弹性挤盈压力公式
弹性范围挤毁的最小挤毁压力式(7)计算：46. 95 × 106
（D/)[(D/)]
弹性挤毁适用的 D/t 范阐见表 1。3.1,5轴向拉伸应力下的挤毁压力轴向应力作用下套管的挤毁压力Y是将风服应力修正为轴向应力等效值由式(8)计算的：Y-[V1- 0. 75(S./Y,)T- 0. 5S./YpJYp式中：
S,——轴闻应力(拉伸为正)单位为磅每平方英寸(psi);Yp-
-管子最小届服强度，单位为磅斑平方英寸(nsi)：-轴向应力等效值的服强度,单位为磅每平方英寸(psi)。(7)
+--.-.-.( 8?
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弹性挤毁压力公武的D/t范围
D/r范围
242,64
iikAoNiKAca
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注 1：表中米给出字母符号的钢级不是 API规格钢级,而是正在使用或考虑使川的钢级规格,供参考，注 2：由式(6),(21)和(22)得到的 D/t 范用值计算到8位或更多位数。轴问应力等效值的挤毁压力公式系数及.D/1值范围由式（2）、（4）（6）、（21）、（22），（23）、（26）和(27)计算。轴向应力作用下的挤毁压力是对轴向应力等效值使用公式系数由式(1)（3),（5)和(7)计算。
计算减小的挤毁压力时，D/t值圆整至两位小数.中间运算过程采用&位数，并将减小的挤毁压力圆整至最接近的10 psi。
API 挤毁压力公式不适用于轴向应力等效值届服强度Y小于 24 000 psi 的情况。式(8)的推导以Hcncky-von Mises屈服变形最大应变能理论为基础。示例
计算 7\× P110,26 1b/i1 规格的套管在 11 000 psi 轴向应力作用下的挤毁压力,套管壁厚为 0. 362 in。S. =11 000 psi
Ye =110 00 nsi
代人式(8)，
Y.-104 087psi
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用Y，代替Y将其代人式(2)，（4)(6），（21)22)，（23）(26)和（27).得到A-3.158.B=0.0789,C-2675.F=2.051,G-0.0512(D/t)yp = 12. 59,(D/)e, =20. 75.(D/r)tg -27. 02届服强度挤毁的D/1范围为小于或等于12.591塑性挤毁的 D/t范围为 12. 59~~20.75:过减挤毁的D/t范国为20.75～27.02;弹性挤毁的 11/t范围为大于或等于 27. 02,D/l==7/0.36219.34.这表明挤段为塑性范围挤毁.将 A=: 3. 158 ,B=0, 078 9 和 C-2 675 代人塑性挤毁式3) :P-YrLA/(D/0J-BI-C104 087X(3. 158/19. 34-0. 078 9)-2 675p,=-5 110 psi.
3.1. 6内压对挤毁的影响
外部压力及内部压力联令作用下的等效外部压力p。由式（9)确定。其中，内部压力作用于管子内壁，而外部压力作用于性子外擎。p。= 。-[1—2/(D/r)]p,
式(9)取自 1985年 W.0,Clincdinst发表于美国路杉矶世纪大学的论文&管子的挤毁压力》。3.1.7挤毁压力公式符号
公称外径，单位为英寸(in)；
公称璧,单位为英寸（in)
管子小届服强度，单位为磅每平方美寸(psi);坡小艇强度挤毁压力，单位为磷每平方英寸（s）：最小塑性挤毁压力，单位为磅每平方英寸（psi)：最小弹/塑性过渡挤毁压力，单位为磅每平方英寸(psi)：最小弹性挤殿压力：单位为磅每平方英寸（Psi)：等效外部压力，单位为磅每平方英寸（psi)；内压力，单位为磅每平方英寸(psi);外压力，单位为磅每平方英寸(psi)(D/t)vp
屈服强度挤毁和塑性挤毁间的D/t交汇点；(D/n)
性挤毁和过凝挤毁间的D/！交汇点：(D/t)+
过渡挤毁和弹性挤毁间的 D/r 交汇点。3.2挤毁压力公式的推导
在以上四个挤毁压力公式中，扇服强度挤毁压力公式和弹性矫毁压力公式是从理论基础推导而来的：塑挤毁压力公式是在K-55,V-80和P-110钢级钢管的2 488次挤数试验的基础上推导出的经验公式：而弹/塑性过渡挤毁压力公式是根据3.2.3确定的。塑性挤毁压力公式和过渡挤毁压力公式及弹性挤毁压力公式的常数是由 Glen Hcbard修正的,发表于1968年管材标准化委员会会议报告(API BulPS-1360的附求2-K-4)。
3,2. 1届服强度挤毁压力公式的推导对厚整管来说，应用塑性挤毁压力式（3)计算，将导致大于或等于屈服强度的压应力。搭而试验数据农明，挤毁压力能够超过产生屈服的外部压力值，因此使用产生屈服的挤毁压力值被认为是不安全的。这样,届服强度挤毁压力就以【a们le方程计算的在管子内壁产生最小庙服应力的压力为瑟础。[.ame方程的推导在有关弹性应力分析理论的书籍中可以找到。3.2.2塑性挤毁压力公式的推导
用于塑性挤毁压力Pp计算的式(3)及系数A、B和C是用统计回归分析方法从402根K-55钢级，6
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1440根N-80钢级及646根P-110钢级光缝套管挤毁试验推导得出的，所使用的数据列干1963年12月w.O.Clincdinst发表的《挤毁压力公式推导》一文中。要得到这些数据，可以与APl的达拉斯（Dal-las)办事处联系。所有这些数据整理后可以代表某个特定钢级典型塑性挤毁所涉及的D/1范围。推导公式所用的Stewart类型的以归分析法最初由西方大学（现匹兹堡大学）的RcidStewart教授建立，并于1906年5月作为美国机械工程师学会（ASMF)的论文发表。给出的平均塑性挤毁压力的回归式(10）、（11）和(12)列于表5，实际.t同用于计算APIBul5C2（1969年，第11版）中挤毁压力值的公式是相同的，新旧公式的不同之处在于以平均值确定最小值的方法。新公式最小值的确定是从某个特定钢级的平均值减去一个定值压力，而旧公式最小值的确定是减去平均值的25%。表5平均塑性挤毁压力回归公式
平均塑性挤吸压力
回归公式
14 450-2 976
349800
检骏系数
棕准误差
公武序号
回归公式的统计最小值由单边公差极限法确定，这种方法可以从1952年JohnWiley&Son公司出版的，由A.Hald所著的《工程应用统计理论》一书中的方法推导得出，式（13）、（14）、（15)和（16)的单边公差极限就是出这种方法推导得出的。用平均挤毁压力公式减去这些公差极限就可得到最小挤段压力公式，
C - t,(8) X Z× Sr
(0) ~ *++ u 1=42P/N +/2]
1 -u,/2f
（13）
...(14 )
o. s (0. 005) = 2. 570 + 1. 645. YL1-1 353 0/(N-1)JIN-3. 02 457(N-1)2.（15）
1 - 1. 353 0/(N - 1)
/1+1+/D-(/D)
式（14)直接摘自Hald所著的工程应用统计理轮》。式（16)给出了用于回归的平均t/D值的变化校正，其根搬见1956年依阿华《[owa)州立大学出版社山版的GeorgeW.Snedecor所落的统计方法》书。
以下是式（13)、（14）、（15)科（1G)中所用的术语符号：为获得最小挤毁压力公式而从平均挤毁压力公式中减去的误差极限，单位为磅每平C
方英寸（psi)；
t.(的)—
对应于总数中不包含的比例不超过的可倍度为P的公差范；7—--t/D值对于平均值的变化校正系数：回归公式估算的标推误差；
总数中不包含的比例：
1-8---总数中包含的比例；
u10—--分位数，包括总数比例(1-0)的标推正常察积分布的均值偏差，P-—可信度：
。一对应于可信度P的分位数：
N一一试验数：
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