优质石油套管的生产与开发

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第 8期

钢 铁R ( N N D ) A ST EE L

占

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V o .3】 4, NO 8 A ugus 1 t 9q 9

l 年 8月 9 9 9

优质石油套管的生产与开发张振钢————一

孙开明 I陈为民一

∥ Z

(天津钢管公司 )摘要总结了天津钢管公可优质石油套管的生产概况、术装备特点、品开发，技产簦管质量控制水腔世套管●--——~

界先进水相比存在的差距和改进措施=

关键词

生产

开发

质量.——一

PR0 D U CT1 N N D 0 A DE V EL0 PM EN T

0F HI GH QUALI TY CAS NG IZH A N G Zhe nga SU N a m i C H E N e m i ng K i ng W i n

( a j ieC r o ain Tini Pp o p r t n o jAB TRAC S T Th s a e v s a re umm a i a i n f hi h u l y c s n p o u t n. i p p r gi e b i f s rz to o g q a i a i g r d c i t o c a a t rs i s f e h o o y n e u p e t r d c p o r m d v l p e t a d h r c e itc o t c n l g a d q i m n,p o u t r g a e e o m n n q a iy u l t

c n r lo a i ga a j p r o a i n Th a o wo l d a c d lv l sp i td o t o lo fe sn tTin i Pi eCo p r to . eg p t rd a v n e e e i on e u . nt e me s r s f r i r v me ta e gi e . h a u e o mp o e n r v n KEY W ORDS c s n p o u to d v l p a i g, r d c i n, e e o me t c n r l n,o to

I概况

消耗套管的 3 5

图 2给出了天津钢管公司历年石

优质无缝石油套管是技术含量与附加值最高的冶金产品。同时，油套管又是高风险产品，求发石要

油套管产量情况截止到 l 9底 . 9 8年天津钢管公司已累计生产石油套管 9 . 3万 t含光套管 )销往国 6

9 (,内2 4个陆上和海上油田，出厂欧洲、美、并『北亚洲和

到，户的产品必须 10合格，旦使用中出现质‘ j 0一量川题将会造成难以挽回的巨大经济损失。因此 .我

非洲，已销售套管总长度约 1 6 0万 m .相当于下 7约井 L万多口。累计为国家减少进口用汇 7 4 . 8亿美元，种钢管出口创汇 1 3亿美元 .各 .为国家节省大量

国油套管在 i8 95年以前几乎全部依靠进口。 8 1 5 9~

9 5年 .然国内套管生产量逐年增加 .仍未 9虽但 1 9我国平均每年进口油井管 6 5年 9 9万 t其中套 .

能变主要依赖进口的局面。有关资料显示， 9 7。≈据 1 8 ~

外汇并为油田降低成本作出了贡献。

管约占 8 4进口量占国内消耗量的 8 .年消/, 8每耗外： . 5 4亿美元为了改变这种现状，国家投巨资

8O 6 0 4 o 2 0

在津于 l9 9 3年底建成 r以生产石油套管为丰的大！代化无缝钢管生产基地， I现引进了 8 0年代来世界最先进的无缝钢管生产技术装备。随着天津钢管公 .石油套管投达产，底改变了石油套管依赖进 d彻口的局面，国产套管产量每年都有较大幅度增},毛国产油井管在国内油田占有率由 19 4年的 1. 7 9 7 9提高到 19 8年的 7 (图 1,中天津钢管公 9 0见 )其司产的石油套管占国产套管的 j,国内油田 0占

0 1 94 9

1 95 9

l 6 99

19 97

1 98 9

1 99 9

1 1J 日汕蚌管相凡津垂箭 J在国内市场占有宰Fi . Do g 1 me tc m a k t o c p n y o o e tc s i r e c u a c f d m s i

ol[ p p n CO a ig i we1 ie a d TP c sn

联系凡：开明，缴工程师，津 (0 31天津钢管公司钢研所孙高天 300 )

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张振钢等：质石油套管的 l产与开发优牛

3 0

4

P】0钢级有 l 4已出口为 r满足油田需要 .年]/ 几来又开发并批量生产了非 AP I高抗挤毁套管

F 8 T、 1 0 TP1 0 P 0 TP】 T、】TT共 8 7 ,后在塔垦 81先 8

30

—

20\

1 0

。。 0 1 993 1 94 9 1 95 9 1 996

1 7 99

f 11 98 9

木油田、川油田下井，四 H部分出 r黄罔 .大下井 I最深度为 5 9 l 6r。此外 .开发生产了抗硫化氢寞管 0 l还 C 0 T9、 8 S共 1 7, 0最大下井深度 9、 5 TP 0 2 l t C9 9 4 5 l, 5最大下井深度 d 2 n,大井斜 l r T9 2 l 8i最 3 5 .。抗硫套管 TP 0 2 1, 8 S有 l 4出口到北美。l 9 1t j 8 9年还开发了防沙筛管，满足不断增加的水平并的以需要。为适应国外用户要求还开发 Q1 5及 vl 0 2 5超高强度套管。表 2给出了天津钢管公司已经开发

芷

【 2天津铡箭公| 19~l9兰『 9 3 8年喜 9管生J情况 量Fi . Ca i g o t u CO r m 9 3 t 9 g 2 s n u p toITP fo 1 9 o 1 8 9

2生产技术和装备特点

天津钢管公司的原料 (绵铁 )炼钢、管及管海、轧加工垒套生产设备分别由英国的 DAVY、国的德MBH、大利的 I意 NNS和美国的 P E MC公司引进 . 钢采用海绵铁+生铁+废钢配料方案和 1 0t超 5r

生产出的套管钢级及规格、型扣表 l 19￣ 19 9 3 8年生产的套锋品种结掏 9T a e V a i y t u t a i oduc s bl 1 ret s r c ur ofc s ng pr e t{ om 1 3 t l9 r o 98 99

功率偏心炉底出钢电弧炉一钢包炉一真空脱气装一四流弧型圆坯连铸机的“位一体”流程生产三短

1路线， 2艺确保生产出纯净度高的无缺陷连铸圆坯。轧管采用中径为 4环型加热炉、型大导 8m新

盘狄舍尔穿机和代表轧管最新技术的￣ 5 L e 0mm 7机架限动芯棒连轧机及 l 4机架三辊热定径机组工艺路线，可确保热轧无缝管较高的尺寸精度和较的表面质量。袁 2 1 9~ 19

3 8年开发产的垂管钢缀 9 9Tabl Ca i a e2 s ng gr desde el pe nd pr v o d a oduc ( e[ f om】 r 993 o】 t 998

管加工设备主要有调质热处理炉、国和比利美 E数控机珠、伤和水压机等设备，以保证管材的 f探可l性能和良好的丝扣质量。 i分类锕级 A级PI套管

￣莲馨 P,管{]囊 A硫￣ 抗 t I套]A tQ L Zv【 j‘"0

整个生产过程采用级计算机阿络控制 .线在自动侧重、温、长、厚径等 10多个高精测测测测 1度监测点，配有漏磁、声波、粉等 5台套无损并超磁探伤设备，有套管全部经过探伤和水压检验，保所确，品的生产质量和检验质量达到最先进水平，证保,出 J质量 1 0台格。品‘ 0离线试验设备齐全、进可靠，先已出理化检测数曲近 3 0万个 .出差错。别是整管力学和螺纹性 0未特能综合检测设备，满足用户的多种特殊检验要求。可 3产品结构及产品开发天津钢管公司原设汁年产≠ 1~ 2 3 Fm、 ld 7 i壁 l

… 5K5 . 8 N , 5

8 TP[。 0 F, I TⅢ I= T l丁】

“C G S . ' C B( - S

扛

近年来还为国外片户开发了≠ 1.』 l 4 3 mm、≠ . I 8 3 mm、 2 . 6≠ 1 1 mm、 2 3 Im1 9≠ 7 3 1的光矣管和

≠ l l 2 9 mm接箍。日前公司已经具备 r井深 5 0 0m 0以内所需要的 AP ( C、 3、 O除外】钢级套 I g r 1 Cr I 8各管、 AP抗硫抗挤套管的生产能力非 I

4产品质量控制发挥先进的技术装备优势 .准际最优质百瞄油套管实物水平，格按内控标准组织生产 .产满严生足用户要求的优质石油套管是产品质量控制的最基本方针，此，全公可贯彻实施厂“料、炼、为在精精精轧、加工和精心工作”“精”量 1作方针 .精的五质=并从 l9年起公司先后通过 r 4 9 AP、I(9 0、 I S )0 1

P .~ 4 m优质无缝钢管

j 4 5 0t i r 0万 t其中石油套， 3 5万 t其它 1, t为管线管、压支架管、炉 5万液锅锃、构管等。石油套管由试生产初期的 J 5 NS、结 5、 0 PI 0i种钢级 . l 9】到 8年底已发展为 l 9 3种钢级 . j中 . - P三种钢级占公司套管产量的绝大部 j N、分，别累计生产 2.分 3 2万 t 5 .、 1 3万 t和 4 8万 t ., N8 0钢级占套管总产量的 5 (袁 1,井用 3见 )深

IO1 0 1认证及科威特、特等国的石油公司认 S 40沙证， -实物质量不仅实现了高起步，且逐年有新产而

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钢

铁

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的提高。 4 1锕中有害元素逐年减少 .随着公司海棉铁厂的建成投产，及选用国内姒

优质废钢替代进[废钢并强化冶炼操作 .钢中各 2 1使种有害元素逐年减少，的纯净度进~步提高，钢见表3

表 3钢中有害兀素减少对比Ta l Co a a i o f h f le e nt e ue d i t e be 3 r p rs n o a m u l me s r d e n s e l r

上彀据为髓矶 5 0妒累计平均值

目前，一般套管磷可控制在 00、 . 1硫控制在 50 0 . 1 0以下 ( I规定 AP P≤ 0 0 0 . 3 .≤ S

优良的技术装备保证了管体尺寸精度及螺纹加工精度，量数据统计结果表明，大无论是管体尺寸精度还是螺坟 N X精度均高于 AP标准， _ I见表 5。 4 4全尺寸评价试验 (管使用性能 ) .套 天津钢管公司不仅引进了先进的套管生产线， 而且引进了先进的各种在线、线检测设备，括全离包套全尺寸评价试验装置，评价套管使用性能提供为了方便。试验结果表明，各项使用性能优良，超过均AP规定值较多，表 6 I见。

000 )对于特殊用途套管，可控制在 000 .;, 5磷 . 1、

硫可控制在 0 0 5%姒下。 .0

4 2力学性能及金相检验

对照 AP标准，材具有较好的强度和韧性指 I管

标，金相检验结果显示 .有材质纯净度高、具晶粒细小等优点，见表 4。

4 3管体尺寸

精度及螺纹加工精度 .

袁 4力学性姥及金槽捡验结果T a l M e hania op te b e4 c c lpr er is and m e al gr phy xa i aton r ul t lo a e m n i es t

l表内 J、 0数据为连续 1 O护的平均值 . J丰： N8 5 Pl 0为 2 9炉平均值￣ C指天津钢管公司； TP O 1 5 NS玎5、 O钢级一 0 5 P1 0锕级 ; 0 6 0充 石油装备总公司补克技术条件 . 1 ; )补指

表 5管体尺寸精度及螺纹加[精度Ta l P e i i n o i e b d i e so n h e d ng be5 r cs o fp p o y d m n i n a d t r a i

螺纹连接强度， N k钷担』 iDPK 0 f

挤毁强度/ P M a F CO P2 g 9 3 4 5. 5 7 l

螵纹密封/ P M a比值TP CO> 3 2 6 > 6 5 2 > 8 . 6 0

规格/ m a r24 4 5× 1 0 0 317 8× 8 05 7 .0 5× 1 .9 4 1 9

扣型 Tf￣ K OLC.G S-LC, S GfC.C ; S, S

AP I231 419 6761 7

比值1 46 .1 9 .11 4 . 6

API1 5 7 2 6 0 3 . 6 0

API—

比值———

33 8623 3690 0 2

1 7 . 0 I 36 . l 3 4

3 0 3 5 1 7 符 5

> 11 .> 1 1

> I l

挂：比值一 TP O/ I C AP

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{振铺等优质石油套管的：芎开发 K}

-

i5射孔性能 .射孔性能是套管特别是油层套管的重要指标， 多次在大庆利等油山射孔试验表明，津钢管胜天

了 TP 1 T『挤毁套管，塔里小油Ⅲ下井3 0 1 0抗在 0 7

I l l成功 . 9 8年又先后开发生产了 I 1T 19 ' P】0TP 0、 8 1高抗挤嬖管，挤性能进抗‘提高， AP步与 1规定值比，高了 3~ 7,到 _提 2 1达广国际先进水平 ( 8。萁中 1 7 8mi× l . l YI TPl 0 表 1

. 7 l l 1 5 Jl II 】 TT

j可符钢级套管材质韧性较好，孔性能达到日际÷射 t水平，进见裘 7。 4 6高抗挤套管的抗挤性能

套管在四 Jl东 7 I天 3号井 F井 5 9 T取得成功。 6[ 0 t 4 7抗硫化氢套管的抗硫性能 .卜- 8

19 5年天津钢管公一与两安管材所作开发 9 1

表 7射孔性能Tabl 7 Pe f a i ope te e r or ton pr r『N

鲫5

x

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铤级1 P80 T I}1 0】 1丁丁

规格/ mm

保征值/ P M a53 .7 94 0 . 53 0

宴莉 I MP 『/ a5B~ 65 8 4 96 6~】 2 0

API定/规 MPa4 . 2

删值 1 AP

7 3 33 O 6

】 2~】 4 n

5 2 6 7 3~ 1

为满足国内外油田的需要 . l 9开始先后从 5年 9j发了 C9、 5 TP O 0 T9、 S S等抗硫化氢腐蚀套管 . 抗硫试验结果表明抗硫化氧腐蚀性能优良，见表 9。表 9{化氰套管的抗硫性能 亢硫1 e 9 Suli r it op tesof a isu fde c sig abl fde ess antpr er i nt li a n

表【力学性能 0Ta k 0 M e h n c lp op r i s b 1 c a i a r e t e

门槛值 hM P / a对比项 TP GO≥9 S 0 MYS≥ 9 5c S YS≥ 9 SM YS MSM YS

表 1【

棚椅赞

A I规定

0≥ 8 S YS≥ 8 S YS≥ 8 0 M 0 M

Ta e l Me a l g a h c e a n t n M 1 t l r p i x mi a i o o

4 8非 AP超高强度 V1o套管理化性能指标 1 5l9 8年成功地开发了非 AP 9 1超高强度 V1 0 5套管 .化学成分设计采用 Mnc— 系列，葛— MoV控静 P 0 0,≤ 0 0 5;学性能及金相检骑≤ . 1 s . 0力 5见表 l、 1 0 l。

规格上只能提供 3 .~2 4 5mi套管及 1 . 9 7 4, l l 43~

2 3 1fm的光套管 .种上尚能提供抗 CO 7 . i l品

腐蚀套管及高密封性能的特殊螺纹套管

5产品实物质量与国际先进水平的差距 ( )品种及规格相对不全。轧机的限制 . 1受甘前

( )螺纹抗牯扣性能与国际先进水平相比还有 2差距 (转第【 F 0竹J

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铜

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部 m湍过高，探尺差距 0 5m两 .

上。

( j夫料批分装一车 4

‘使软熔带位下移 .布

‘初始气流要合理 .避免风口经常 F粘结物 ‘ j灵活发挥矿焦料线的调剂和矿批、批的 j焦布 u的大堆尖分散成一周的均匀小堆尖，且布料 f而 时叫岗同时作用，少丁矿布向中心的量，挥Ⅲ小滴剂作用 .达到最好的炉效果。边缘气流过重减发( )在采用 2一车一后 .矿时将原米一批布装可甚当矿批加重边缘的作 J .消除 _ f矿批的增加 . _而} j广由造时，提高矿料线，至采用矿焦等料线；边缘气成加重中心的弊端；同样，装焦时由于采用矿焦定在打^的焦炭被圆周同时推向中心，炉中心的焦炭高量增加 .挥了中心加焦的作用 .利于开放中心；发有 流发展时 .降低矿料线；中心气流不足时 .r可 口提

差牡线 .料线比矿料线高 .矿堆尖的作用 F,焦在使高焦料线。 ( )由于分装大料批抑制边缘的作坩较强， 6软熔带位较低，注意防止炉墙结厚 .旦发现及时要

两 7结合，钟式布料发挥出无钟布料的优势。采处理。 使 (分装的矿批重应控制布人炉喉的矿层厚度 7用大料批分装一车一布后，由于矿层和焦层界面

.~ .卣 清晰 .状分明，焦层厚度加大 .软熔带透气性在 0 5 0 8m为。层矿使

改 .状带的气流分布均匀 .少了管道行程 .块减有 5结语 ( )大料批分装批市能够改荐煤气利， 1 利 J况顺行 炉4一车一布装料制度的调剂应用 ( )由于大料批分装~车一布对边缘抑制作用 1料件跟踪 .强入炉料的筛分 .步入炉粉末量。加减一

降低焦比，在降低炉体热负荷方效果理想。但 ( )大料批分装 2一一布.

车允分发挥了大料批

很强，且矿层厚度相对增加，就要求加强对原燃抑制和稳定气流的作用 .时也发挥了小矿批疏松而这同

中心的作用，仪能抑制边缘气流，展中心，能不发还寿。

降宵 l现原燃料条件变差，况难行，及时退回间大大提高煤气利用 .低炉体热负荷一利于高炉长 发炉要( )为改善矿层的透气性，在矿中配 J小焦 2可 JⅡ ( )要灵活应用矿焦料线的调剂作 .』料 3使 (批分装发挥出最佳效果。

装料制。 或 I常焦炭，加量可控制 l~2 g t .配 O 0k/ ( )尽量保持全风操作，风复风时要同人眦 3休

(卜{第 3 i《 1

c)外观质量如定尺、漆、记、装等用 3喷标包 j户求相比还有许多应当改进之处造成上述差距的原因，是建厂时间短，一经验相对：;是对用户提出产品质量较高要求的认识足二深』够以及严格管理的力度不够为此， l 9 不从 7 9年半年开始，全公司进行了全员全方位全过程在强化质量管理工怍和质量攻关工作 .取得 _显著并『效 19 8年以束套管质量特别是在套管的定尺、 9

全宴无缝钢管和油套管生产工岂技术装备 t F 发 J生产出 rl 钢级几卜规格的优质石油套管供 3十 1应国内外用户 . j年中累计生产石油套管 9 6万 t改 .变 r国内生产窭管技术装备、品质量落后和主要产依赖进口的局面，实观 r“以产顶进”的建厂宗旨一有力地支持了石油工业的发展 .时推动 _同广商怠工业的技术进步当然 .津钢管公司油套管一“质鲢天一 l f与世界最先进水平相比还有差距但本公司将以世界先进水平为目标，满足国内外户的要求为以

螺纹抗牯结性能等方面有了明显提高。6结语

任，以质量创新和技术创新为动力 .石油套管国产把化工作做得更好。

天津钢管公司引进 8 o年代末国际上最先进的参考

文

献石油专 H管，9 8( j】 9,

黄志潜， _全 .石油『发展对油井管和管纯管的要求对策李F

AP

UL 5 2 1 8 IB C 9 7年 5爿 3¨第 2 1 _ 0版 .AP P C 5 T. 9 IS E C 1 5年 4月 1日第 5版 . 9 AP P C sF)5 9 6年 8H第 1 IS E I B t 9 4版 .PET RO LEU M EN G I EE RI N NG H A N D BO O K .1 987 .FI ST R PR I 'I G . N[N

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