油井管产品技术工艺应用与现状分析

第一节 油井管产品分类与构成分析

一、油井管行业产品分类标准

油井管分为API（美国石油学会）标准油井管与非API标准油井管两类。API油井管是严格按照API标准生产和检验的一类油井管产品，其特点是技术成熟、通用性强。非API油井管是指不按照或不完全按照API标准生产、检验的一类油井管，是生产厂根据用户需求，或为了满足某些特殊使用性能而开发的个性化产品，属于各生产厂家的专利产品。

二、油井管产品国内市场份额

国内企业开发的非API标准油套管主要有：

天津钢管的非API油套管系列：①超高强度套管：TP140V、TP150V；②高抗挤套管：TP80T、TP90T、TP110T、TP80TT、TP90TT、TP110TT、TP125TT、TP130TT（其中TP110TT～TP130TT还可以生产非API厚壁超级抗挤套管）；③抗H2S油套管：普通TP80S、TP90S、TP95S、TP110S，特殊TP80SS、TP90SS、TP95SS、TP110SS；④高抗挤套管：TP80TS、TP90TS、TP95TS、TP110TS；⑤抗CO2腐蚀油套管：低铬TP80NC-3Cr、TP110-NC-3Cr，13Cr有TP80NC-13Cr、TP110SUP-13Cr；⑥热采井用油套管：普通TP90H、TP100H、TP-110H、TP120H，高抗挤套管TP90TH、TP100-TH、TP110TH、TP120TH。

宝钢股份的非API油套管系列：①超高强度套管：BG-140、BG-150；②低温高韧性油套管：BG-80L、BG-95L、BG-110L、BG-125L；③高抗挤套管：BG-80T、BG-95T、BG-110T、BG-125T；④抗H2S腐蚀油套管：一般BG-55S、BG-65S、BG-80S、BG-90S、BG-95S、BG-110S，特别BG-80SS、BG-90SS、BG-95SS、BG-110SS；⑤抗CO2腐蚀油套管：一般BG-1Cr55、BG-3Cr80、BG-3Cr90、BG-3Cr110，抗CO2+低H2S腐蚀的BG-3Cr80S、BG-3Cr90S、BG-3Cr95S，抗高CO2腐蚀的BG85-13Cr、BG95-13Cr、BG110-13Cr，抗高CO2+低H2S腐蚀的BG95S-13Cr、BG110S-13Cr；⑥热采井用油套管：BGD60、BG-D80。

无锡西姆莱斯的非API油套管系列：①超高强度套管：WSP-140、WSP-150；②高抗挤套管：WSP-80T、WSP-95T、WSP-110T（T）、WSP-125T（T）；③抗H2S腐蚀油套管：WSP-80S（S）、WSP-95S（S）、WSP-110S（S）；④抗H2S腐蚀+抗挤套管：WSP-95TS、WSP-95TSS、WSP-110TS、WSP-110TSS；⑤抗H2S+低CO2腐蚀油套管：WSP-80S-3Cr、WSP-80SS-3Cr、WSP-95S-3Cr、WSP-95SS-3Cr、WSP-110S-3Cr；⑥热采井用油套管：套管WSP-80H、WSP-105H，油管WSP-55、WSP-80。

第二节 国内油井管产品技术工艺应用分析

我国生产油井管已有近60年的历史。50-70年代，由于油井管生产技术比较落后，其产量、品种和质量都远远满足不了石油工业的需要。近10年来经过冶金与石油两大系统的共同努力，产量逐年提高，国产化率已由1988年以前的不足10％，上升到2010年的85％以上。

国内非API油井管系列主要包括以下几种：

（1）深井、超深井用油井管，例如天津钢管的TP140V、TP150V；宝钢的BG-140、BG-150；西姆莱斯的WSP-140、WSP-150等产品。主要用于深井和超深井，在具有高强度的同时，仍保持较高的冲击韧性；

（2）高抗挤及超高抗挤套管，例如天津钢管的TP80T-110T、TP80TT-130TF，宝钢的BG65T-125T、BG80TT-125TF等，西姆莱斯的WSP-80T-110T、WSP-80T（T）-125T（T）等；

（3）抗Hs油套管，例如宝钢的BG-55S-110S、BG-80SS-110SS，天津钢管的TP80S-125S、TP80SS-110SS，西姆莱斯的WSP-80S（S）-110S（S）；

（4）兼顾抗H2S和抗挤的油套管，如天津钢管的TP80（T）S-TP110（T）S、TP80（T）SS-TP110（T）SS，西姆莱斯的WSP-95TS-110TS、WSP-95TSS-110TSS；

（5）抗CO2腐蚀油套管，例如天津钢管的TP80NC-13Cr、TP95-HP13CrTP110NC-13CrTP110-HP13Cr，宝钢的BG95-13Cr和BG110-13Cr等适合仅含CO的环境，天津钢管的TP95-SUP13Cr、TP110-SUP13Cr和宝钢的BG13Cr-110U、BG13Cr-110S等适合含少量H2S或少量Cl-环境，天津钢管的TPSONC-3Cr、TP80NC-5Cr、TP110NC-3Cr，TPI10NC-5Cr和宝钢的BG55-1Cr-110-1Cr、BG80-3Cr-110-3Cr等适合低含CO2环境；

（6）抗HS+CO+Cl-的油套管，如宝钢G3、028油管，天津钢管G3油管等；（7）低温环境用油套管，如宝钢的BG80L-125L；

}（8）稠油热采油井管，例如天钢的TP90H-120TH、宝钢的BG-55H-80H、西姆莱斯的WSP-80H--105H等；

（9）特殊螺纹接头油套管，天津钢管形成了TP-C0、TP-FJ、TP-NF、TP-G2、HUNTING特殊螺纹套管以及TP-EX特殊螺纹油管等在内的特殊扣产品。天津钢管TPCQ系列特殊螺纹接头和与美国合资生产的HUNTING特殊螺纹接头都已批量生产。宝钢形成了包括特殊螺纹油管（BGT、BGT1）、特殊螺纹套管（BGC）、非标螺纹套管（BGLC、BGXC）、半特殊密封螺纹油套管（SR13接箍）、带SR13要求的油套管螺纹等多种特殊扣产品，其BGC套管和BGT1油管接头通过了APIRP5C5II级、TRGC1、TRGC2、TRGC3试验，并在

吉林、四川等油气田使用。西姆莱斯开发了WSP-IT、WSP-2T、WSP-3T、WSP-4T特殊螺纹接头，也已批量生产。特殊螺纹油套管采用金属与金属的过盈密封，具有良好的结构完整性和密封完整性，主要用于气井、油气混合井、高压油井以及定向井、大斜度水平井等气密封要求高的油气开采作业。

此外，主要厂家还在储气井用套管、割缝筛管、射孔枪管、低成本经济性油套管、旧井修复用油井管、各类油套管短节等方面均形成了产品系列。

第三节 国外油井管产品技术工艺应用分析

国际上大量使用的油井管主要依据API标准生产。在特殊的工况环境下，现行APl标准不能满足要求，需要非API标准的油井管。当前，非API标准油井管已占油井管总量的30％，其中，特殊螺纹接头油井管约占21％。油井管除采用无缝钢管外，还采用高频电阻焊管（ERW）。ERW油井管的使用量约占油井管总量的30％。代表性的ERW油井管生产厂是美国LongStarSteel和新日铁名古屋制铁所、住友金属和歌山制铁所等。

国外非API标准油井管主要包括以下几种。

1、油套管

（1）用于深井、超深井的超高强度套管，代表性牌号如V&M公司的VM-140、VM-150、VM-155，住友金属的SM-140G、SM-150G、SM-155G，JFE的NK-140、NKV-150；

（2）用于寒冷地区的低温高韧性油套管，典型牌号如住友金属的SM-95L～1IOL、SM-1lOLL，V&M公司的VM-55LT～125LT；

（3）高抗挤套管，典型牌号如住友的SM-80～110TT、SM-95TF～125TF，V&M公司的VM80HC～140HC，JFE的NKHC-125、NKHC-140；

（4）抗H2S应力腐蚀的油套管，典型牌号如V&M公司的VM-90S～125S、VM-80SS-125SS，JFE的NKAC-80SS～110SS；

（5）同时兼顾抗硫和高抗挤性能的油套管，代表性牌号如V&M的VM-90HCS～110HCSS；

（6）耐CO2腐蚀的油套管，典型牌号如JFE的KO-13Cr80～KO-13Crl10、KO—HP1—13Cr95、KO—HP1—13Crl10、KO—HP2—13Cr95、KO—HP2—13Crl10；

（7）耐CO2+低H2S腐蚀的油套管，典型牌号如住友金属的SM22CR-65～140、SM25CR-75～140、SM25CRW-80～140；

（8）耐CO2+H2S+Cl-腐蚀的油套管，典型牌号如住友金属的SM2035—110、SM2035—125、SM2535—110～130、SM2242—110、SM2242—125、SM2550—110～140、SM2050—110～140、SM2060—110～155、SMC276—110～150，V&M公司的VM28、VM825、VMG3、VM50等；

（9）膨胀套管，LongStar和V&M已开发出可膨胀套管系列，最高钢级655MPa（95ksi），膨胀量达25％以上。V&M开发了可膨胀套管的特殊螺纹VAMET。

此外，国外已有30多家著名油井管厂商的科研机构开发了100多种有专利权的特殊螺纹油套管接头。例如V&M的VAM系列、美国Hydril的SEALLOCK等。近年来，国外特殊螺纹接头油套管的使用量约占油套管总用量的21％，其中欧洲油气田特殊螺纹接头油套管使用比例高达60％。

特殊螺纹接头的品种已从10年前的“百花齐放”、“名目繁多”的状态逐步收缩和集中。目前，VAM系列特殊螺纹接头油井管已占全球特殊螺纹油井管的50％左右，其特殊螺纹系列除油套管外，还包括钻柱构件特殊螺纹及膨胀套管螺纹。

2、钻柱构件

国外钻柱构件主要生产企业包括Grant、V&M、Tenaris等。产品不仅覆盖了全部API标准，而且在非API钻柱构件方面投入了巨大的资源。近年来，国外的生产厂家都对钻杆进行了新的研究，主要钻杆生产厂已形成了自己的非API钻杆系列产品，例如：①超高强度钻杆（如V&M研制的MW—V-170）；②高韧性钻杆（如Grant的S135TM高韧性钻杆，-20℃时，Cf>98．9J）；③限制屈服强度钻杆（V&M公司的MW—CE-75和MW—CX-95适用于酸性油气田）；④强酸性环境用钻杆（V&M公司研制的VM95SS、VM105SS，Grant的XD-105等）；⑤高抗扭接头钻杆；⑥智能钻杆。

第四节 我国油井管产品技术应用成熟度解析

我国生产油井管有50多年的历史。20世纪50～70年代，我国生产技术比较落后，其数量、品种和质量都远远满足不了石油工业发展的需要。1949～1994年，我国共消耗油井管1270×104t，其中进口1150×104t，国产120×104t，总自给率仅10％。1990年以来，油井管的生产部门和使用部门协同攻关，特别是宝山钢铁股份有限公司(以下简称“宝钢”)、天津钢管集团股份有限公司(以下简称“天津钢管”)大无缝钢管生产线投产后，油井管国产量逐年大幅度提高。从2000年开始，我国油井管的国产化率达到85％以上。2008年油井管总生产能力达到838×104t，实际产量为550×104t，其中出口260×104t。

国产油井管产品已经覆盖了API SPEC 5CT及API SPEC 5D标准内的全部钢级和规格，并且形成了高强度、高抗挤、抗H s应力腐蚀以及同时兼顾抗硫和高抗挤、抗CO2腐蚀、耐CO2+H2S+Cl-腐蚀、低温用油井管、稠油热采井及特殊螺纹接头等高性能非API油井管系列，并逐步在油田推广应用。

第五节 油井管产品技术工艺与市场应用关系分析

油井管在石油工业中的地位，不仅表现为用量大、花钱多，更主要的是其质量、性能与石油工业发展的关系重大。油井管服役条件恶劣，例如油管柱和套管柱通常要承受几百甚至上千个大气压的内压或外压，几百吨的拉伸载荷，还有高温及严酷的腐蚀介质的作用。我国每年仅钻柱断裂掉井事故即达1000起左右，据钻井承包商协会（IADC)统计，每起钻柱断裂事故平均直接损失10.6万美元。钻柱或套管柱损坏有时会导致油井报废。我国西部油田1口油井的成本约几千万元甚至上亿元人民币。套管的寿命直接决定油井的寿命，油井的寿命又决定了油田寿命。油井管的安全可靠性、使用寿命和经济性与石油工业关系极其重大。

第六节 不同类型生产工艺优缺点比较

油井管对钢质要求很高。为此，国外多采用高炉→铁水预处理→转炉→精炼→连铸→轧钢→管加工的工艺。在我国几个油井管生产厂中，只有宝钢按国际通用工艺生产，其他厂采用电炉→精炼→连铸→热轧管→管艚工的工艺。电炉冶炼油井管用钢，要求原料质量要好，最好是重废钢，否则无法保证质量。为此，天津钢管公司在炼钢和轧钢建成后，又建直接还原铁工程，同时大量进口废钢，以确保产品质量。

商功率电炉→连铸→轧钢是当今先进的紧凑工艺流程，该流程用于生产板带材、型线材以及大部分品种的无缝管有其优势，但用于生产油井管则需高价购买重废钢，或建直接还原铁。这样短流程的优势就要大打折扣。

从产品质量保证体系角度来分析，转炉工艺和电炉工艺都可靠。采用转炉工艺不需为油井管增加特殊装备，如铁水预处理、炉外精炼等设施。由于除油井管外，其他轧材品种也需要。而先进的电炉工艺则认为直接还原铁是不口缺少的原料(以天津钢管公司为例)。也就是说，用电炉工艺生产油井管对原料要求较苛刻，需要更多的投资。