第一節(jié) 國(guó)內(nèi)油井管產(chǎn)品 技術(shù)工藝 研發(fā)動(dòng)態(tài)

一、寶鋼成功批量生產(chǎn)110鋼級(jí)13Cr油井管

目前，寶鋼110鋼級(jí)13Cr油井管批量生產(chǎn)獲得成功，產(chǎn)品性能完全滿足用戶使用要求。

寶鋼 研究 院與寶鋼分公司鋼管廠密切協(xié)作，成功批量生產(chǎn)出高抗二氧化碳腐蝕深井用110鋼級(jí)13Cr油井管，性能完全滿足用戶使用要求。

近年來，東北地區(qū)油田的勘探開采急需110鋼級(jí)抗二氧化碳腐蝕油井管，但目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)處于空白。該公司研發(fā)人員經(jīng)反復(fù)試驗(yàn)，成功冶煉并批量試制出了該產(chǎn)品。

二、包鋼集團(tuán)技術(shù)中心研發(fā)的N80鋼級(jí)新鋼種油井管通過國(guó)家檢測(cè)

目前，由包鋼集團(tuán)技術(shù)中心自主研發(fā)的N80鋼級(jí)油井管，經(jīng)過嚴(yán)格檢測(cè)，各項(xiàng)性能指標(biāo)都符合美國(guó)石油學(xué)會(huì)（API）標(biāo)準(zhǔn)要求，標(biāo)志著這個(gè)研制項(xiàng)目獲得突破性進(jìn)展。

包鋼N80鋼級(jí)新鋼種油井管的研制從08年10月開始著手。目前，首批400噸小批量試制產(chǎn)品已發(fā)往用戶。這項(xiàng)高附加值新產(chǎn)品的成功研發(fā)，對(duì)包鋼開拓市場(chǎng)、增加經(jīng)濟(jì)效益有著重要意義。

三、寶雞石油鋼管研制出國(guó)內(nèi)首根EWSR油井管

由寶雞石油鋼管有限責(zé)任公司自主研制的國(guó)內(nèi)首根EWSRN80Q油井管，順利通過國(guó)家石油管材質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心的檢測(cè)評(píng)價(jià)，各項(xiàng)性能指標(biāo)均達(dá)到APISpec5CT標(biāo)準(zhǔn)要求。這表明該公司已成為中國(guó)第一家掌握同類產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù)和工藝的企業(yè)。

EWSR(熱張力減徑)油井管采用高頻焊接技術(shù)、熱機(jī)械軋制技術(shù)和特殊熱處理工藝相結(jié)合的生產(chǎn)方式。由于該產(chǎn)品既具有焊接油井管的良好幾何尺寸和韌性，又具有無縫油井管的均勻組織和性能，因此，可廣泛應(yīng)用于油管和套管領(lǐng)域。目前，EWSRN80Q油井管在美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家的市場(chǎng)份額已達(dá)到50%左右，市場(chǎng)潛力巨大。

第二節(jié) 國(guó)外油井管產(chǎn)品 技術(shù)工藝 研發(fā)動(dòng)態(tài)

一、美國(guó)

近年來，對(duì)油井管的性能要求復(fù)雜化，主要分為；高強(qiáng)、抗壓潰、高韌性、抗高溫、抗H2S、抗CO2，高強(qiáng)和抗壓潰結(jié)合，高強(qiáng)和抗H2S結(jié)合、抗H2S和抗CO2結(jié)合、抗壓和抗H2S結(jié)合、抗?jié)馛O2。和抗氯離子結(jié)合以及抗高溫和抗腐蝕結(jié)合等。對(duì)于這些復(fù)雜要求，許多生產(chǎn)廠進(jìn)行了大量的開發(fā)工作，生產(chǎn)出比API(美國(guó)石油協(xié)會(huì))規(guī)范鋼級(jí)范圍更廣的鋼種，同時(shí)制定了與API規(guī)范相對(duì)應(yīng)又比其要求更嚴(yán)，適用面更廣的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。如美國(guó)鋼鐵公司的USS一系劌，以及曼內(nèi)斯曼／加拿大SOO-系列。這些公司產(chǎn)品中包括適用于各種不同條件的鋼種，主要分為：①碳素鋼+阻化劑②低合金鋼+阻化劑③9Cr鋼④13Cr鋼⑤雙相不銹鋼，⑥高級(jí)合金鋼。目前這些執(zhí)行企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品已得到甩戶的認(rèn)可，占領(lǐng)了相當(dāng)?shù)氖袌?chǎng)。

二、日本

隨著石油、天然氣的開發(fā)向地層深處及海洋發(fā)展，開發(fā)環(huán)境不斷惡化，目前國(guó)外對(duì)油井管、管線管的需求正在由以前的碳素鋼管向高合金不銹鋼管轉(zhuǎn)化。近年來，日本根據(jù)不銹鋼油井管、管線管需求增加的趨勢(shì)，研制了耐腐蝕性能比API-13Cr更強(qiáng)的HP13Cr油井管，開發(fā)了管線管用11Cr，12Cr鋼管。為了提高質(zhì)量、降低成本，改進(jìn)了不銹鋼管生產(chǎn)工藝和軋制工具，克服了不銹鋼因變形抗力大而難以軋制以及軋制工具壽命短的不利因素，提高了生產(chǎn)力，從而降低了生產(chǎn)成本。

三、歐盟

由于鉆井深度的不斷增加和地質(zhì)條件的復(fù)雜，對(duì)接箍和絲扣提出了新的要求，如對(duì)密封性、抗磨損性，抗硫化物應(yīng)力腐蝕斷裂性(簡(jiǎn)稱SSCC)等。為此，德國(guó)開發(fā)出新的絲扣，如Ω絲扣等。

第三節(jié) 近年國(guó)內(nèi)外油井管 技術(shù)工藝 研發(fā)成果回顧

目前我國(guó)除四川的油氣田存在較嚴(yán)重的H2S腐蝕以外，其他油田還沒有類似嚴(yán)重程度的寓蝕介質(zhì)。個(gè)別油氣口的部分區(qū)域有諸如濕CO2等腐蝕介質(zhì)，需要用不壤鋼油井管，如L-8O-13Cr。但目這類湖井管價(jià)格為一般油井管的數(shù)倍，經(jīng)濟(jì)上不合算，所以凡需用不銹鋼油井管的油井，或封存或用一般管代替。到目前為止，我國(guó)基本上不使用不銹鋼油井管和高合金鋼油井管。

從目前我國(guó)已有和正在開發(fā)的油田使用油井管的鋼級(jí)來看，今后以碳鋼和低合金鋼(即J級(jí)、N級(jí)和P級(jí)油井管)為主的情況不會(huì)有大的改變。只是隨著西部油田的開發(fā)，強(qiáng)度高一些的鋼級(jí)，如N80和P110所占的比例要有所增加，抗H2S以及其他要求的油井管比例在l0％以下。

1987年我國(guó)生產(chǎn)的焊接油井管開始在幾大油田試用。試用井表層套管最深用到500m，油層套管最深達(dá)到2000m， 鋼級(jí)為J-55和N-80，到1092年底試驗(yàn)井仍正常工作。

目前石油天然氣總公司每年使甩的J-55級(jí)表層套管基本上是焊接油井管，賒四川外，各油田都有使用。使用深度在幾百米范圍內(nèi)，至今未發(fā)生問題。由于焊接油井管價(jià)格便宜，油田一般對(duì)表層套管使用了焊接油井管。但是，在油層套管及油管上較普遍使用焊接油井管，財(cái)需進(jìn)行大量的跟蹤試驗(yàn)和檢測(cè)工作，此項(xiàng)工作正在一些油田進(jìn)行。

我國(guó)接箍的使用仍以API規(guī)范的要求為主，但在訂貨時(shí)增加了諸如焊接沖擊韌性及過渡帶增長(zhǎng)等一些API規(guī)范以外的要求。西部新開發(fā)的油井深度一般在3000~6000m，屬于深井范圍，多數(shù)油田又在沙漠中，需要用高強(qiáng)度鋼級(jí)和絲扣密封性能好的接箍。

目前，中國(guó)油井管的國(guó)內(nèi)市場(chǎng)占有率已經(jīng)超過80％，并且已連續(xù)2年成為凈出口產(chǎn)品。在品種開發(fā)方面，國(guó)內(nèi)不少企業(yè)勇于創(chuàng)新，不僅生產(chǎn)出了按API標(biāo)準(zhǔn)要求的K、N、C、P鋼級(jí)套管，還根據(jù)用戶需求開發(fā)出了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的系列套管，如天津鋼管公司開發(fā)出了TP系列的抗擠毀套管、抗腐蝕套管、抗高溫?zé)岵删锰坠?、超深井用套管以及特殊扣氣密性套管，其中TPl30TT高抗擠毀套管其抗擠毀強(qiáng)度達(dá)到167MPa以上；TPll0TSS高抗擠毀抗腐蝕套管在氯化鈉5％、醋酸0．5％的氧化性腐蝕溶液中，720小時(shí)不斷裂；TP140V套管下井深度達(dá)到6936米（近期這一紀(jì)錄還將被打破）；NC一3Cr抗二氧化碳腐蝕套管已經(jīng)批量發(fā)往塔里木油田下井使用。另外寶鋼、成都無縫也都開發(fā)出了自己的系列產(chǎn)品。雖然中國(guó)無縫鋼管 行業(yè) 在油井管方面取得了舉世矚目的成績(jī)，但在一些高端產(chǎn)品開發(fā)方面尚沒有過關(guān)，如13Cr、超級(jí)13Cr鋼的夾雜物及S、P含量的控制（S小于10ppm，P小于15ppm），熱處理的性能控制以及絲扣加工中的質(zhì)量控制等還存在一系列問題，柔性油管、膨脹套管的開發(fā)尚屬空白。

第四節(jié) 未來油井管國(guó)內(nèi)外 技術(shù)工藝 研發(fā)趨勢(shì) 分析

我國(guó)內(nèi)陸原油產(chǎn)量?jī)H占世界總產(chǎn)量的5%左右，而且單口井產(chǎn)量低，井?dāng)?shù)多，耗管量高。隨著我國(guó)石油鉆采由東部向西部及沿海大陸架的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)移，油層的深度也由淺入深，井內(nèi)油氣壓力和溫度亦不斷提高。有些油井壓力達(dá)到或超過100MPa，井底溫度超過200℃；有些油田是硫化氫、二氧化碳、負(fù)離子等共存的重腐蝕油氣。這樣的鉆采條件對(duì)油井管的要求很苛刻，一旦油井管選擇不當(dāng)，造成脫扣、壓潰和漏氣，將會(huì)使油井報(bào)廢(南疆、川西等地區(qū)的油氣井，一口井投資約3000萬－4000萬元，個(gè)別的高達(dá)1億元)。因此，對(duì)油井管質(zhì)量要求越來越高，特殊油井管的用量也越來越大。目前國(guó)內(nèi)特殊油井管生產(chǎn)基本上是空白。因此，在我國(guó)大力開發(fā)高鋼級(jí)、特殊油井管勢(shì)在必行。

以下介紹幾種特殊油井管的特點(diǎn)。

1、超高強(qiáng)度油井管

為滿足深井和超深井的鉆采需要，API標(biāo)準(zhǔn)的鋼級(jí)通常為P110。國(guó)外已開發(fā)出比API5CT標(biāo)準(zhǔn)更嚴(yán)格、強(qiáng)度級(jí)別更高的油井管。超高強(qiáng)度套管都是特殊螺紋管。日本住友金屬工業(yè)公司的SM系列及G組、日本鋼管(NKK)公司的NK系列等均為超高強(qiáng)特殊螺紋套管。5000m以上的超深井，已使用NK-V150鋼級(jí)。這是由于我國(guó)有些油田的工況條件相當(dāng)惡劣，使用P110鋼級(jí)時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)失效事故。

2、高壓潰套管

這種套管的下井深度超過同鋼級(jí)、同壁厚的普通套管，且管柱重量相對(duì)減輕、套管內(nèi)徑較大。用在3000m以上的油氣井、海洋油氣井中，其經(jīng)濟(jì)效果尤為顯著。目前，在我國(guó)的四川、新疆、長(zhǎng)慶、勝利以及東海、渤海等油田，已使用日本住友金屬工業(yè)公司的Sm-95T，Sm-110T等高壓潰套管以及日本鋼管(NKK)公司的NK-T95，NK-T110等高壓潰套管。

3、防腐蝕套管

我國(guó)一些含硫油氣田，過去在使用API標(biāo)準(zhǔn)中的L80，C90鋼級(jí)的套管時(shí)，易發(fā)生問題。近年已普遍使用日本住友金屬工業(yè)公司及日本鋼管(NKK)公司的系列防腐蝕套管，效果很好。防腐蝕套管也是特殊螺紋套管。

4、特殊螺紋油井管

國(guó)內(nèi)油套管螺紋普遍為V型、圓頂錐螺紋。這種螺紋對(duì)精度要求不高，易于加工，但連接強(qiáng)度低，密封性差。如國(guó)內(nèi)N80，P110套管，即使采用長(zhǎng)螺紋連接，其連接率(即螺紋連接強(qiáng)度與套管管體強(qiáng)度之比)僅為65%－85%，并隨著套管鋼級(jí)的提高而降低，同時(shí)，其連接的密封性能亦差。這種螺紋主要借助于API螺紋脂來實(shí)現(xiàn)密封。它僅使用在100℃以下的油井中，不能滿足深井的要求。 

近年來，從國(guó)外進(jìn)口的特殊螺紋油套管在深井、超深井、高壓氣井以及稠油熱采井、定向井、重腐蝕井中廣泛使用。有人估計(jì)全球生產(chǎn)的特殊螺紋接頭油管和套管已占全部油、套管產(chǎn)量的21%。共同特點(diǎn)是接頭連接強(qiáng)度高，可以與管體等強(qiáng)度匹配，甚至有的高于管體，適用于深井、超深井。密封性能好，適用于高壓氣井、油井和熱采井。抗彎能力強(qiáng)，適用于斜井、大位移井、水平井。上扣容易，可快速上扣且不易錯(cuò)扣，適用于沙漠、海洋等惡劣環(huán)境下的鉆井作業(yè)。

5、連續(xù)管

連續(xù)管過去主要用于修井和完井作業(yè)。連續(xù)管鉆井技術(shù)是近年來的一個(gè) 研究 熱點(diǎn)。連續(xù)管是一種強(qiáng)度和韌性良好的鋼管，卷在滾筒上。主要采用ＥＲＷ焊管，已成功試制無縫鋼管連續(xù)管。其材料也由碳鋼發(fā)展到低合金鋼（包括淬火回火鋼）及鈦合金。目前正在研制復(fù)合材料連續(xù)管。連續(xù)管的屈服強(qiáng)度一般為492MPa或562MPa，現(xiàn)已發(fā)展到703MPa。連續(xù)管用鋼必須有良好的強(qiáng)韌性匹配，以保證較高的低周疲勞壽命。安東石油公司與BJ公司合作，正在開展連續(xù)油管修井作業(yè)，連續(xù)油管打撈，連續(xù)油管拖動(dòng)酸化壓裂，連續(xù)油管鉆井、側(cè)鉆井等業(yè)務(wù)。

6、膨脹管

人們?cè)絹碓襟w會(huì)到膨脹管帶來的好處。無論是鉆井還是采油，膨脹管都有廣闊的應(yīng)用。通過一種機(jī)械膨脹裝置，靠液體壓力推進(jìn)，推進(jìn)過程中使井下管件經(jīng)過塑性變形達(dá)到擴(kuò)大管徑的目的。膨脹管分實(shí)體膨脹管和割縫膨脹管兩類。實(shí)體膨脹管主要用于老井的套管修補(bǔ)、側(cè)鉆以及多種類型的油井建井，實(shí)現(xiàn)單一井徑油井的建井。割縫膨脹管主要用于封隔復(fù)雜層段，代替常規(guī)割縫襯管和防砂。實(shí)體可膨脹套管的原理是利用坐放裝置將膨脹套管下入井內(nèi)后，根據(jù)金屬的彈塑性變形原理，在擴(kuò)管錐的作用下，于井下通過冷加工將石油管材擴(kuò)到所需要的尺寸。由于直徑膨脹，膨脹管的壁厚要減小2%－5%。其直徑可以膨脹約20%，其長(zhǎng)度縮短約8%，塑性變形極限不超過30%。實(shí)體膨脹管膨脹后，其力學(xué)性能、尺寸精度等應(yīng)符合ＡＰＩ有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。

7、抗CO2腐蝕油井管 

主要用于CO2腐蝕嚴(yán)重井，有時(shí)還用于CO2、H2S、Cl-共存包括H2O的腐蝕介質(zhì)中。國(guó)外有比較成熟的產(chǎn)品。除APISpec5CT列有１個(gè)13Cr鋼級(jí)(L80-13Cr)，各生產(chǎn)廠均建立了自己的非API鋼級(jí)。以川崎制鐵為例，其非API的13Cr有８?jìng)€(gè)級(jí)，其中，后4個(gè)鋼級(jí)稱為超級(jí)13Cr。在CO2和H2S共存或H2S分壓未達(dá)臨界值但Cl-很高的使用環(huán)境中，13Cr鋼(包括超級(jí)13Cr)是不能滿足要求的，需要采用22Cr雙相不銹鋼（ASF2205）或超級(jí)雙相不銹鋼25Cr，甚至要采含Cr20%以上、含Ni30%以上的高Ni、Cr不銹鋼和Ni基合金。上述鋼級(jí)的管材價(jià)格昂貴，低產(chǎn)氣田一般無力承受。因此，近年來國(guó)內(nèi)外都在 研究 開發(fā)含Cr2-5%的經(jīng)濟(jì)型抗CO2腐蝕油井管。

第五節(jié) 油井管產(chǎn)品同類替代 技術(shù)工藝 發(fā)展

油井管是石油工業(yè)的基礎(chǔ)，隨著石油天然氣的勘探開發(fā)環(huán)境趨于惡劣對(duì)高性能的油井管產(chǎn)品需求量將越來越多。因此目前還沒有同類替代產(chǎn)品出現(xiàn)。

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