中国油井管研究进展

丰振军 曹 峰 杨力能 易晓明 上官丰收 雷凌云 赵 森

中国石油集团石油管工程技术研究院 （陕西 西安 710065）

中国油井管研究进展

丰振军 曹 峰 杨力能 易晓明 上官丰收 雷凌云 赵 森

中国石油集团石油管工程技术研究院 （陕西 西安 710065）

从油井管的品种、用途、存在的问题三方面综述了油井管的研究现状，探讨了油井勘探开发和油井管在研究、生产中存在的问题以及未来的发展趋势。指出，在高端产品技术领域，中国和发达国家之间仍然存在一定的差距，应加快高性能油井管国产化进程。

油井管 钻柱 连续油管 膨胀管

油井管作为石油、天然气勘探开发的重要耗材，在石油工业中占有重要的位置。其主要包括钻柱构件（钻杆、方钻杆、钻铤等）、套管及油管等。据统计，每钻进1m，约需油井管62kg，其中套管48kg、油管10kg、钻杆3kg、钻铤0.5kg。近年来，我国每年消耗油井管超过200×104t[1]。油井管在石油工业中的地位不仅表现为用量大、花费高，更重要的是其质量和性能直接决定了我国石油工业的发展。由于油井管服役条件恶劣，常在高温、高压、腐蚀环境下使用，因此开发安全可靠性高、使用寿命长、经济实用的油井管是提高油井、油田寿命，发展我国石油工业的必要前提。

中国油井管发展历程

我国油井管的生产历史已有50多年，20世纪50～70年代，是我国油井管生产技术较为落后阶段，不论是数量、品种还是质量都远远满足不了石油工业的发展需要。自1978年以来，我国已在油井管国产化方面做了很大努力，虽然产量有所增加，但还是不能满足工业对油井管的需求 （从1981年的每年29万t增加到1990年的每年90万t左右）。1998年油井管的消耗量为89万t，而从 1959年起到1989年底，中国全国才共生产油井管81.2万t，即30年的总产量还满足不了1年的需求。1949-1994年，中国共进口油井管1 150万t，国内总产量约120万t，自给率仅10%。1990年以来，在“宝钢”、天津钢管公司投产后，我国产量逐年大幅度提高，国产化率已经由原来的不足 10%上升到 1996年的50%、1997年的 60%，至 2002年国产化率已达80%，使我国由一个油井管进口大国变成绝大部分自给、少量进口和有一定量出口的国家[2]。

中国油井管发展现状

1 钻柱构件

钻柱构件包括钻杆、方钻杆、钻铤等。目前，我国具有代表性的钻杆生产厂家主要有上海 “宝钢”、中美合资江苏曙光格兰特钻杆有限公司、渤海能克钻杆有限公司等。它们每年的生产能力为56 800t，生产和销售API标准的E75、X95、G105和S135钢级钻杆产品。“宝钢”自1978年建厂以来，现钻杆年产量为2万t，既能生产满足API标准尺寸的各种钻杆，也能生产非API标准的高强度V150钻杆等。中美合资江苏曙光格兰特钻杆有限公司采用美国技术，获得了美国石油协会API会标使用权并通过了ISO 9001质量体系认证，年产能力为2万t。渤海能克钻杆有限公司是中日共同投资兴建的钻杆生产企业，采用日本钻杆生产设备，年产量为1.68万t。钻铤处在钻柱的最下面，是下部钻具组合的主要组成部分，其主要特点是壁厚大、具有较大的重力和刚度。目前，我国钻铤生产企业最主要的就是山西风雷机械制造有限责任公司。该公司是我国较早生产钻铤的企业，早在1978年就生产出我国第一根石油钻铤，现已获美国石油学会API会标使用许可证，并获得ISO 9002质量管理体系认证，是我国石油行业钻具生产的主要供应商，产品市场占有率约为60%。多年来，该公司利用深孔加工、大型机加工等技术优势，研制出多种规格且符合API SPEC 7和API SPEC 5D标准的钻铤产品，部分产品已出口中东、北美和南亚各国[3]。

2 连续油管

连续油管又称挠性管、蛇形管或盘管，是一种缠绕在卷筒上，可以连续下入或起出的无螺纹连接的长油管，它广泛用于油气田修井、测井、钻井等。连续油管及其操纵设备称为盘管作业机或连续油管作业机[4]。连续油管在国外已经得到了广泛的应用，特别是加拿大，而我国对连续油管的需求也逐年增加。目前，连续油管的主要制造厂家集中在美国休斯敦，他们主要是Quality Tubing(优质油管公司)、Precision Technology(精密油管技术公司)、Southwestern Pipe (西南管材公司)。目前，我国对连续油管的研究、开发和生产已有了突破性的进展。2007年12月，世界第三条、亚洲第一条连续油管生产线在宝鸡石油钢管有限责任公司正式开工建设；2009年6月，亚洲首盘7 600m连续油管在该公司成功下线；2009年11月，由该公司自行设计生产的CT80级连续油管，在川渝气田进行的首次下井试验获得成功，从而打破国外公司对同类产品的垄断，这不仅标志着连续油管国产化时代的到来，而且对中国石油装备产品跻身国际市场及培育国内市场具有重要意义。

3 膨胀管

膨胀管技术是近年发展起来的一项实用钻井技术。通过一种机械膨胀装置，靠液体压力推进，在膨胀锥体推进过程中使井下管件经过塑性变形达到扩大管径的目的。膨胀管分实体膨胀管和割缝膨胀管两类。实体膨胀管主要用于封堵漏失层和高压水层、封隔破裂带、修补损坏套管和封堵已射孔套管，取代常规尾管悬挂器和尾管悬挂器封隔器，以便保持井眼尺寸、替代常规的套管；割缝膨胀管主要用于封隔破碎带和膨胀防砂网，作为一种新的完井手段，提高油井产量[5]。

4 非API油井管

非API油井管有3类：第1类是非API钢级系列，第2类是非API螺纹系列，第3类是非API规格系列。第1类主要与材质有关。这类油井管的力学性能（强度、韧性等）或物理、化学性能（耐蚀性等）与API油井管相比有更高的档次和更严格的要求；第2类是不同于API螺纹的特殊螺纹系列；第3类是几何尺寸（如外径、壁厚和接箍尺寸）不同于API标准的油井管。通常所说的非API油井管主要指第1类和第2类，即非API钢级和特殊螺纹。而且，在多数情况下，非API钢级油井管同时也采用了特殊螺纹。非API油井管实际上是高性能或具有特殊性能的油井管。

存在的问题

我国目前的套管生产厂家虽多但生产规模不大，而且品种规格不够齐全，产品质量较差，个别钢级、特殊用途的石油套管还需进口。如API标准规定的产品须100%进行水压试验、无损探伤以及接箍上扣扭矩-圈数控制，但国内企业的产品根本无法完全实现，有的厂家甚至连100%地通径检验都做不到，更谈不上对螺纹参数及其公差的控制，因此产品质量较差。油田自建的套管加工厂以及为之提供光管的生产厂家等，生产装备差、生产工艺不完善、生产能力低下，基本不具备生产套管的能力，几乎无一家通过API认证，产品质量无法保障，个别企业还把检验不合格的 “下线管”、“协议管”、“次品管”充当正品管卖给油田，更甚者还在产品上打上API标志或注有“API 5CT”字样，不仅搅乱了整个国产套管的市场，而且对国产化进程的干扰也很大。油管的问题更多，国内各油气田每年油管需求量为18万～22万t。严格地讲，真正具备生产能力和条件并能够生产出符合API标准的只有上海宝钢一家，但是目前国内已有20余个厂家在参与油管的加工生产，生产能力超过总需求量的3倍左右。很多厂家不具备水压试验、无损探伤和上扣拧接力矩控制的能力，部分厂家加工生产的油管，冶金质量不合格，螺纹加工超差严重。

结语

从油井管自身分析，油井管各种失效模式归根结底是由两个方面的因素引起的，即材料因素和结构因素。材料因素包括材料的成分、组织、性能及冶金质量，集中体现在钢级上；结构因素是指油井管的几何形状和尺寸精度，主要体现在螺纹连接上。油井管的根本问题是钢级问题和螺纹连接问题，特殊螺纹接头联接套管，随着天然气的大量开发，原有的长圆、偏梯螺纹接头套管已不适应要求，急需供应特殊螺纹接头的套管，这是一个潜在的已经亮相的巨大市场。

为满足日益严酷的服役条件，杜绝或减少失效事故，钻杆、套管、油管都形成了品种繁多的非API钢级。非API油井管的钢级约有110多种，大大超过API钢级的数量。非API钢级的实际使用量占全部油井管总量的40%左右。

随着油井深度、井底压力和温度日益增高，国外已有30多家油井管厂商开发了100多种有专利权的特殊螺纹接头。目前，特殊螺纹接头油井管已占全部油套管的21%，并且还在继续增长。特殊螺纹接头的品种也开始收缩和集中。VAM系列特殊螺纹油井管已占全球特殊螺纹油井管总量的50%。

[1]李鹤林,韩礼红.刍议我国油井管产业的发展方向[J].焊管,2009，32（4）:5-10.

[2]李鹤林.油气输送管的发展动向与展望[J].焊管,2004,27(6):1-11.

[3]殷国茂,张之奇,杨秀琴,等.我国油井管生产回顾和展望[J].钢管, 2002,31(6)：1-5.

[4]张嗣伟．石油连续柔性管技术的现状与进展[J].石油专用管,1997, 5(3)：l-7．

[5]李鹤林.油井管发展动向及若干热点问题(下)[J].钢管,2006,35(1)：1-6.

The status of the study about oil well tubes are generalized from three aspects like kinds,uses and problems of tubes.And then the discussion focuses on the problems existing in the study and production of oil well exploration&exploitation and oil well tubes,coupled with the development tendency in the future.At last,it is presented that there is a large gap between advanced countries and our country in the technical fields of high-end products,so it is necessary to speed up the localization of oil well tubes with high quality.

oil well tubes;drill string tubes;coiled tubes;expansion tubes

丰振军（1982-），男，主要从事石油管材的质量监督与检验工作。

2010-06-08