油井管的过去、现在和未来

病以及战争武器等。
1.过去篇——油气产业与油井管的发展
1859年
德雷克在美国宾夕法尼亚州泰特斯维尔钻出了第一口 现代工业油井后，石油工业得到了迅猛的发展，在短 短一个半世纪，石油天然气已取代煤炭成为人类使用 比例最大的能源。
埃德温·德雷克（戴大礼 帽者）1859年在宾州泰 特斯维尔的第一口井前。 顿钻钻具
1.过去篇——油气产业与油井管的发展
1990s 1960s 1970s 1980s 1950S
2000+
油井管是伴随着油气工业 的需求发展而前进的，而 其发展也反过来为各类新 型钻采工艺提供了支撑。
•水平井 •大位移井 •多分支井 •欠平衡钻井 •地质导向钻井 •顶部驱动装置 •膨胀管技术
•。。。
油井管的过去、现在和未来
张忠铧
2013.03
汇报内容
1.过去篇 2.现在篇 3.未来篇
圣坛之火 猛火油柜
1.过去篇——油气使用历史
公元前40年
美国索不达米亚藏书以 及埃及金字塔中的象形 文字是最早的人类利用 石油的记载。
东汉（32~92）
班固著“汉书”中记载：“高 奴（今延长县）有洧(wěi) 水，肥可燃”。
国内产品品种系 列较多，覆盖面 更广
马氏体不 锈钢
国外住友、JFE等长期垄断，国 内宝钢等开发了超级13Cr等产 品，目前国外已在开发15/17Cr 等合金含量更高产品
国内产品冶炼质 量、生产质量稳 定性等较国外产 品有一定差距
双相不锈 国外已开发了22/25Cr等双相不 国内仍处研发阶
钢 锈钢产品并有一定应用
各类耐腐蚀油井 管产品等
特殊功能系列
2.现在篇——国内外各系列油井管简介
膨胀管 连续管
目前产品水平及代表产品
国内产品差距
LONG STAR 和V&M已开发出 可膨胀套管系列，最高钢级95 ，膨胀量达25%以上。V&M开 发了可膨胀套管的特殊螺纹 VAM ET；
膨胀管尚处研究 阶段；
国外连续管已广泛应用，目前连 续油管的最大钻井深度已超过 产品品种、规格 6900m，注入头提升能力从70 等较少，应用不 ～80年代的10000～40000磅发 足 展到今天最大为200000磅(90t)
平均埋深 (m)
6000
2 新疆 迪那2气田 5500
3
塔河油田 5400
4
龙岗西气田
川东北
5
九龙山气田
6000 5000
�我国未探明石油储量约85亿吨, 其中 73%埋藏在深层。
�目前世界最深开采深度已达12260 米 。
�深井钻完井中油井管在复杂的拉、压 、弯、扭、剪切及复合应力状态、温度 和腐蚀介质共同作用下，油井管极易发 生失效；油井管失效模式包括过量变形 、断裂（脆断、过载、应力腐蚀）、表 面损伤（磨损、腐蚀、机械损伤）及螺 纹粘扣、泄漏、脱扣、断裂等。
产品发展方向
用于修井、完井 、等直径钻井等
连续油管可用于 钻井、开发、测 井、地面管线和 海底管线等方面
2.现在篇——国内外各系列油井管简介
油井管特殊螺纹接头
�油井管的连接是依靠螺纹接头实现的，随着油气开采技术的发展， API 标准螺纹其密封性、连接强度等性能已不能满足需要，因而产生了特殊螺 纹接头概念； �特殊螺纹接头不再单纯依靠螺纹过盈配合及螺纹脂的封堵作用实现密 封，普遍增加了主密封结构，即由光滑的金属表面过盈配合而实现密封， 有的同时设计有弹性密封结构，从而实现了多级密封 (金属、弹性、螺纹、 台肩等)，其气密封压力可达管体内屈服压力； � 全球特殊螺纹接头油套管已占油套管总需求量的21％。VAM系列特殊 螺纹油井管年产量110万吨，占全球特殊螺纹油井管的50％； �我国各大厂家也开发了多系列特殊螺纹接头产品，但受起步较晚所限， 目前产品认知度及性能较国外产品仍有一定差距。
镍基合金
双相不锈钢
13Cr马氏 体不锈钢
耐腐蚀能力
为满足复杂高腐蚀环境油气井的开发需求，目前开发应用的抗腐蚀油井管 产品合金含量及耐腐蚀能力也随之不断提高。
汇报内容
1.过去篇 2.现在篇 3.未来篇
2.现在篇——国外先进油井管企业
国外先进油井管企业
Siemens VAI Metals Technologies
本相当
高抗硫抗 国内外已有80~110钢级，兼 国内产品抗硫稳定
挤套管 备抗硫化氢及高抗挤性能
性尚需提高
更高钢级、冲击 韧性达到屈服强 度的1/10，满足 “先漏后破”标准
高强度、高抗扭 性能、耐磨、适 应特殊环境等。
更高的钢级及抗 挤强度，HFW 管替代无缝
高强度同时具备 高的抗硫化氢应 力腐蚀性能
1.过去篇——油气产业与油井管的发展
油气钻采——由浅入深
马里亚纳海沟 世界最深油井
，深11000米 —前苏联科拉
珠穆朗玛峰， 亚洲最深油井
3井，井深
海拔8848米 —塔深1井，深
12260m。
度为8408米。
六层居民 第一口工业
楼，高度 油井，深度
21米
为20.7米
1.过去篇——油气产业与油井管的发展
国内外产品强韧性 配合基本处同一水 平
高强韧性 钻杆
国外VM、Grant，国内宝钢、 海隆等均开发了150~165钢级 超高强度钻杆
钻杆高抗扭接头国 内目前第三代尚在 研发，国外开发已 完成。
高抗挤套 国内外均开发了110~160钢级 国内外产品水平基
不等的高抗挤套管，抗挤强度
管
超过API规定值30%以上
�我国油套管生产厂有三种类型。第一类企业是具有从炼 钢、制管到管加工全部功能的企业，如天钢、宝钢、西 姆莱斯、衡钢、攀成钢、包钢、鞍钢、山东墨龙等，产 能约500万吨，占总产能的50%；第二类企业是拥有制管 （无缝钢管或ERW焊管）和管加工的企业，如宝鸡钢管 、渤海装备、孚瑞特、高原等，产能为126万吨，占总产 能的14%；第三类企业是仅进行油井管螺纹加工的企业 ，产能为317万吨，占总产能的35.2％。
3.未来篇——开发深入及技术进步需求
超深油气资源开采需求
�“十二五”期间，塔里木和川渝地区都需要开钻一批8000米左右的超深井 ，需要配备150、165钢级高韧性钻柱构件，同时套管在批量采用V140、 V150的基础上，还需研究使用V170(或V165)来满足高温高压需求； �钢的强度与韧性通常表现为互为消长的关系，强度高的常常韧性就低， 反之，高韧性，强度就低。为确保钻完井安全和钻井效率，管柱构件的韧 性必须满足“先漏后破”准则，即构件疲劳或腐蚀疲劳裂纹失稳扩展的临界 尺寸应大于构件壁厚（或刺穿孔洞尺寸）， 150钢级钻杆韧性要求105J以 上，165钢级钻杆则要求 120J以上，高强度套管韧性一般要求达到 屈服强 度的1/10以上，人称世界级难题，近年来一直是各国研究的热点。
油井管钢级——由低至高
8000m+ 4000~8000m 2000~4000m 500~1000
140KSi++ 95~125KSi 55~95KSi 40~55KSi
1.过去篇——油气产业与油井管的发展
油气钻采——腐蚀环境逐渐苛刻
20世纪后期，含CO2等 腐蚀性介质的油气井大 量增加，普通材质油井 管已无法满足需求
西汉时期(前206~25)
今邛崃市境内先民就发现了可 燃烧的天然气，凿成了“沉荧 于幽泉，高焰飞煸于天垂”的 临邛火井。
古代制盐
最早的油气用管
古代的石油天然气主要 《汉代古火井碑序》中提到
用于宗教、照明、熬盐、
：“诸葛丞相躬莅视察，改进 技法，刳（kū）斑竹以导气
润滑、防腐、制墨、治 ，引井火以煮盐。”
2.现在篇——油井管发展现状
经过长时间的发展，根据 不同油气开采环境要求， 油井管已形成了多种功能 鲜明的系列产品。
高强韧性系列
2.现在篇——国内外各系列油井管简介
目前产品水平及代表产品
国内产品差距 产品发展方向
高强韧性 套管
国外VM、住友、JFE开发了 140~170钢级套管，国内宝钢 、天钢等已开发了140~150钢 级套管
早期开采环境：室温 、一到数个大气压、 基本不含腐蚀性介质
现代钻采技术的发展 ，使油井管服役环境 扩展至高温高压、高 CO2、H2S、Cl-等腐 蚀介质共存等极端苛 刻的条件之下。
1.过去篇——油气产业与油井管的发展
油井管——耐腐蚀能力不断提高
合
金
含
9Cr
量
3Cr
碳钢
1-2Cr
合金含量高达 80%以上
段
国外已开发了铁镍基、镍基等系 国内产品制造能
镍基合金 列产品，国内宝钢开发了
力、质量稳定性
2250~2830-110/125等系列产品 等略有差距
更高钢级下的稳 定抗硫性能 配合不同井况及 缓蚀剂的针对性 产品
合金含量提升及 配比优化，以取 得更佳性能
高纯净度、高
特殊材料系列
2.现在篇——国内外各系列油井管简介
Vallourec & MannesmannTubes
2.现在篇——国内油井管发展现状
�经过二十多年的发展，中国油井管产业实现了跨越式发 展，API系列油井管已基本国产化，同时非API高性能油 井管也得到了长足发展，截至2011年，油井管国产化率 已达到97%。
�同时，国内油井管产能快速增长，截至2012年，国内油 井管产能已超过1000万吨（超过全球需求的三分之二） ，产能已经严重过剩
3.未来篇——开发深入及技术进步需求
超深油气资源开采需求
�我国西部地区含H2S油气田较多，为了满足西部含硫气田深井、超深井 开发的需求，需要使用120SS及以上钢级抗硫钻杆以及油套管； �普通碳钢、合金钢材料随着强度的提升，在含 H2S环境下应力腐蚀敏感 性逐渐增加，如何使油井管在具备高强度的同时拥有较高的抗硫性能， 是世界级研究热点之一。
汇报内容
1.过去篇 2.现在篇 3.未来篇
3.未来篇——油气产业发展展望
受技术水平制约，预计新能源（核电、太阳能、风能等）短时 间内还无法满足人类需求，在未来很长一段时间内，石油天然 气仍将是人类主要利用的能源。
3.未来篇——油气产业发展展望
�到2015年，中石油的国内外油气当量目 标达到4亿吨；中石化的油气当量达到1亿 1千万吨；中海油规划在“十二五”末再 建一个“海上大庆”，争取油气当量达到 1亿吨。
目前产品水平及代表产品
国内产品差距 产品发展方向
国外已开发了铝合金无磁钻杆等 铝合金
产品并已应用
钛合金
国外海洋油气开采应用较多，如 海上钻井立管（隔水导管）、钻 杆、低压水系统管道、热交换器 尚处研发阶段 用列管等。
复合材料
国外使用碳纤维等制作钻杆，以 及研制内衬为耐蚀合金，外壁为 高强度材料的复合管材，但尚处 于试验阶段
�天然气需求的快速增加； �储气库建设； �低成本控制要求； �HFW焊管发展
3.非常规 油气开采
页岩气、煤层气、致密气、天然 气水合物（可燃冰）等非常规油 气已逐渐成为关注热点。
3.未来篇——开发深入及技术进步需求
超深油气资源开采需求
中石油6500米以上深井井数
序号 地区 1
大型油气田 塔中油气田
石油工业化以后，对油井管的需求 也步入了工业化的阶段。
30亿吨
10亿吨
1亿吨
第一口油井钻成
1859
1920~1930
1960~1970
1990~
石油工业的跨越式发展，是能源需求增加、钻采技术发展和油井管产
品技术发展共同驱动下完成的。
1.过去篇——油气产业与油井管的发展
油气工业化后的油井管概念简介
管材是油气钻采中消耗最大的物 资，按其用途可分为不同品种， 如采油用油管、固井用套管、钻 采用各类钻杆等。 套管、油管及钻杆、方钻杆、钻 铤统称油井管。 在油田设备资产中，管材的价值 约 占 60% ， 每 钻 进 1m 需 要 油 井 管 62kg。
�完成上述任务需要钻大量的油气井。油井 管年需求量到“十二五”末预计达到500 万吨。新增的产品需求中80%以上是非 API高端油井管。
3.未来篇——油气产业发展展望
石油天然气产业发展趋势
油气 产业
1.开发深 入及技术
进步
2.行业发 展变化
�油气开采向深层、海洋、极地 等极端环境延伸； �钻采技术如等直径钻井、连续 管钻井等的不断发展；
1000
97%
838 50 100
1998
2007
2012
பைடு நூலகம்中国油井管产能
2.现在篇——国内油井管发展现状
�根据API网站公布的最新《THE API COMPOSITE LIST-a directory of API certified companies》（2012年6 月），我国已取得API会标使用权的油井管企业中有API 5CT 382家，API 5D /5DP 100家。
抗腐蚀系列
2.现在篇——国内外各系列油井管简介
目前产品水平及代表产品
国内产品差距 产品发展方向
低合金抗 硫系列
国内外均开发了80~110钢级的 抗硫油井管并已应用，但110钢 级抗硫管性能并不稳定
高钢级产品抗硫 性能稳定性仍需 提高
低合金抗 CO2系列
国外奥钢联等开发了1Cr系列产 品，国内厂商开发了1Cr、3Cr 等系列抗CO2腐蚀产品