2016新编高品质含Nb无缝油井管与输送管的研发
国内外高强高韧油井管研究现状

国内外高强高韧油井管研究现状刘战锋;陈妍;胡海燕;牛利宁【摘要】高强度油井管的强初性不匹配是深部地层油气资源勘探开发面临的难题.通过性能参数比较,综述了高强高軔油井管的品种及在研究、生产中存在的问题和强初化方法.在高端油井管产品技术领域,中国和发达国家之间仍然存在一定的差距,应加快高强高初油井管国产化进程.【期刊名称】《石油管材与仪器》【年(卷),期】2017(003)006【总页数】4页(P5-8)【关键词】油井管高强度高初性失效强初化方法【作者】刘战锋;陈妍;胡海燕;牛利宁【作者单位】[1]西安石油大学,陕西西安710065;;[1]西安石油大学,陕西西安710065;;[2]山西风雷钻具有限公司,山西侯马043013;;[2]山西风雷钻具有限公司,山西侯马043013【正文语种】中文【中图分类】TE921随着石油天然气勘探开发程度的提高,水平井、深井和超深井、大位移井等钻井技术的应用,钻井、完井成本和风险也在不断提高,传统的油井管已不能满足使用要求。
工况环境对油井管的要求也越来越特殊和苛刻。
钻杆、油套管正向着高强度、高韧性、智能化、数字化、防腐蚀、安全环保等方面发展。
其中,高强高韧钻杆和油套管材料的开发是油井管领域的重点研究方向和内容。
目前用于大位移井钻井、超深井钻井和深水钻井的钻杆、油套管材料依然是超高强度钢。
市场上可提供的高强度钻杆包括965 MPa(140 ksi)和1034 MPa (150 ksi)最小屈服强度级别,这些钢质钻杆和S135钻杆相比成本相当。
Grant Prideco 公司的V150钻杆是其中的典型代表,它综合了专有的化学成分和快速冷却的调质处理过程。
在增强屈服强度的同时提供优异的扭转和拉伸强度,并增强了抗内外压的能力。
2009年,Grant Prideco开发出了UD-165超高强度钢钻杆,其独特的热处理工艺使得钻杆既满足屈服强度的要求又满足韧性要求。
S135、Z140、V150和UD-165等超高强度钢钻杆的相关参数见表1[1]。
无缝钢管质量证明书

*******管道有限公司**********pipeline manufacture co.,ltd.产品质量证明书product quality certificate 收货单consignee: 兹为贵公司制造之无缝钢管, 业经本公司质检处依据产品标准、产品名称: 无缝钢管 this is to certify thatin accordance with the relevant product specifications, name of goods: seamless steel pipe 技术条件及合同规定,检验合格,特发此证。
合同号: 2009-ty09-02 technique conditions and contract stipulations,the seamless steel pipes manuf-contract:2009-ty09-02 actured for your unit,were testedqualified by our quality control department.签发日期 date: 2009年07月25日审核 verifier:盖章:篇二:无缝钢管缺陷与预防无缝钢管缺陷与预防一、无缝钢管的质量要求(一)无缝钢管1.用途:无缝钢管是一种经济断面钢材,在国民经济中具有很重要的地位,广泛应用于石油、化工、锅炉、电站、船舶、机械制造、汽车、航空、航天、能源、地质、建筑及军工等各个部门。
2.分类①按断面形状分:圆形断面管、异形断面管②按材质分:碳素钢管、合金钢管、不锈钢管、复合管③按连接方式分:螺纹连接管、焊接管④按生产方式:热轧(挤、顶、扩)管、冷轧(拔)管⑤按用途分:锅炉管、油井管、管线管、结构管、化肥管 ?? 3.生产工序①热轧无缝钢管主要生产工序(△主要检验工序):管坯准备及检查△→管坯加热→穿孔→轧管→荒管再加热→定(减)径→热处理△→成品管矫直→精整→检验△(无损、理化、台检) →入库②冷轧(拔)无缝钢管主要生产工序:坯料准备→酸洗润滑→冷轧(拔)→热处理→矫直→精整→检验4.质量要求①钢的化学成分:钢的化学成分是影响无缝钢管性能最主要的因素之一,也是制定轧管工艺参数和钢管热处理工艺参数的主要依据。
无缝钢管标准

无缝钢管百科名片无缝钢管是一种具有中空截面、周边没有接缝的圆形,方形,矩形钢材。
无缝钢管是用钢锭或实心管坯经穿孔制成毛管,然后经热轧、冷轧或冷拨制成。
无缝钢管具有中空截面,大量用作输送流体的管道,钢管与圆钢等实心钢材相比,在抗弯抗扭强度相同时,重量较轻,是一种经济截面钢材,广泛用于制造结构件和机械零件,如石油钻杆、汽车传动轴、自行车架以及建筑施工中用的钢脚手架等。
目录无缝钢管概况无缝钢管执行标准无缝钢管的制造工艺无缝钢管重量计算公式展开编辑本段无缝钢管概况无缝钢管规格:8-1240×1-200mm无缝钢管生产工艺:热轧、热扩、冷拔无缝钢管发展现状美国商务部2010年2月24日宣布初裁决定,对从中国进口的无缝钢管征收从11.06%至12.97%不等的反补贴关税。
美国商务部在一份声明中说,从2006年至2008年,美国从中国进口的无缝钢管增加了131.52%,金额增至约3.82亿美元。
去年10月,美国商务部应美国钢铁公司、V&M Star公司、TMK IPSCO公司以及美国钢铁工人联合会的要求,就反补贴案立案。
当时,中国商务部官员曾表示,盲目指控自中国进口产品存在倾销或者补贴,缺乏事实依据,中方对此坚决反对。
去年11月初,美国国际贸易委员会已就此作出初裁决定。
目前日程显示,美国商务部将于今年5月份作出终裁,美国国际贸易委员会将于6月份作出终裁。
受金融危机和经济衰退影响,2009年以来美国频繁使用贸易救济措施。
世界银行负责国际贸易研究的高级经济学家查德·布朗向新华社记者提供的一份最新研究报告显示,2009年,全球实施的反补贴、反倾销、特保等贸易限制政策数量比2008年增加29.5%。
贸易保护主义措施已成为影响世界经济复苏的一个重要隐患。
无缝钢管概况无缝钢管的规格用外径*壁厚毫米数表示。
无缝钢管分热轧和冷轧(拨)无缝钢管两类。
热轧无缝钢管分一般钢管,低、中压锅炉钢管,高压锅炉钢管、合金钢管、不锈钢管、石油裂化管、地质钢管和其它钢管等。
SY-T5257-2004_油气输送用钢制弯管(精)

本标准主要 起草单位:中国 石油集团 工程设计有限责任公司西南分公司 ( 原四 川石油勘察设 计研
究院) 。 本标 准参加起草单位 :中国石油天然气集团公司管材研究所 、四川石油 天然气建设 工程有限责任 公司容器厂 、中油气管道局机械厂 。 本标准 主要起 草人 :张有渝 、李平全、黄敏 、刘清文 、张文生 、常增顺 。 本标准所 代替标 准的历次版本发布情况为 :
1
S Y/ T 52 5 7 -2 0 04 GB 5 02 5 3
输 油管道 工程设计 规范 S Y/ T 0 4 4 3 常压钢 制焊接储 罐及管 道渗透检 测技术标 准 S Y/ T 0 4 4 4 常压钢 制焊接储 罐及管道 磁粉检 测技术标 准 S Y/ T 6 4 2 35 石油天然气工业 承压钢管无损检测方法
焊 接钢管 制造 用钢 带/ 钢板 分层 缺欠
的超声波检测 S Y/ T 6 4 2 36 石油天然气工业 承压钢管无损检测方法 无缝 和焊 接 ( 埋弧 焊除外 )钢 管分层 缺欠的超声波检测 S Y/ T 6 4 2 37 石油天然气工业 承压钢管无损检测方法 无缝和焊接钢管管端分层缺欠的超声
S Y/ T 5 2 5 7 -2 0 0 4
前
言
本标准非等 效采用国际标 准I S O 1 5 5 9 0 . 1 : 2 0 0 1 《 石油天然气工业 用于管道输送系统的感应弯 管管件及法兰 第 1 部分: 感 应弯 管》 。
本标准代替 S Y/ T 5 2 5 7 -9 1《 钢制弯管 》 。
1 1 弯管的运 输、 储存及防 护 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ . . . . . . . . . . . . . . …… 2 2
油井管发展动向及高性能油井管国产化_下_

油井管发展动向及高性能油井管国产化(下)李鹤林1,张亚平1,2,韩礼红1(1.中国石油天然气集团公司管材研究所,陕西西安710065;2.西安交通大学,陕西西安710049)摘要:从油井管在石油工业中的地位、作用出发,对国内外油井管技术现状及发展趋势进行了系统分析和阐述,认为在高端产品技术领域,我国和发达国家之间仍然存在一定的差距,呼吁业界应加快高性能油井管国产化进程,尽快变油井管生产大国为生产强国。
关键词:油井管;现状;趋势;国产化中图分类号:T-1;TE931.+2文献标识码:A文章编号:1001-2311(2008)01-0001-06DevelopmentSituationofOCTGandProductionLocalizationofHi-gradeOCTG(PartⅡ)LiHelin1,ZhangYaping1,2,HanLihong1(1.TubularProductResearchInstitute,Sinopec,Xi’an710065,China;2.Xi’anUniversityofCommunication,Xi’an710049,China)Abstract:ThecurrentsituationsbothathomeandabroadconcerningtechnologiesofOCTGandthedevel-opmenttrendsaresystematicallyanalyzedintermsofthepositionandroleofOCTGinpetroleumindustry.ItisconcludedthatthereisstillsomegapbetweenChinaandthedevelopedcountriesinthefieldofhigh-endOCTGtechnology.Itisappealedthattheindustrialcirclesshouldspeeduptheproductionlocalizationofhi-gradeOCTG,andturnChinafromabigOCTGproducerintoapowerfulOCTGgiant.Keywords:OCTG;Currentsituation;Trend;Productionlocalization李鹤林(1937-),男,教授,中国工程院院士,石油机械材料工程和石油管工程专家,长期从事石油用钢及石油管工程研究。
b16.10标准

B16.10 是美国石油学会(American Petroleum Institute,简称API)制定的一项标准,题为《套管、油管和管线管道的无缝钢管规格》。
这个标准主要针对的是石油、天然气和其他类似应用中的无缝钢管。
B16.10 标准涵盖了以下几个方面的内容:
1. 范围:B16.10 标准适用于石油、天然气、水和其他流体输送系统中使用的无缝钢管。
2. 分类:根据钢管的用途、尺寸、材料和性能,B16.10 标准将无缝钢管分为多个类别。
3. 尺寸和形状:B16.10 标准规定了无缝钢管的尺寸、形状和公差要求,包括外径、壁厚、长度等。
4. 材料和化学成分:B16.10 标准要求无缝钢管的材料应具有足够的强度、耐腐蚀性和耐磨性。
标准中还列出了常用材料的化学成分要求。
5. 制造工艺:B1
6.10 标准规定了无缝钢管的制造工艺,包括热轧、冷轧、冷拔等。
同时,标准还对钢管的内外表面质量、焊接工艺等提出了要求。
6. 性能要求:B16.10 标准对无缝钢管的力学性能、腐蚀性能等提出了要求。
7. 检验和试验:B16.10 标准规定了无缝钢管的检验和试验方法,包括尺寸检查、表面质量检查、力学性能试验、化学成分分析等。
8. 标识和包装:B16.10 标准对无缝钢管的标识、包装和运输提出了要求,以确保产品的可追溯性和安全性。
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2016新编高品质含Nb无缝油井管与输送管的研发由于全球石油、天然气供应的严峻形势以及油气居高不下,一些严酷环境下的油气田(超深井、深海油田、含H2S气体井等)相继开发,石油行业对无缝油井管与输送管的各项性能提出了更加苛刻的要求。
钢管材料除了要求具有高强、高韧等基本力学性能以外,还需要满足抗挤毁(超深井用管)、抗SSC(抗硫管)、抗大变形、耐低温、易焊接(深海管线管)等使用性能的要求。
石油行业对高端管材品种持续增长的需求,对无缝钢管制造企业而言,既是前所未有的机遇,又是巨大的挑战。
随着Nb微合金化在无缝钢管中的应用研究工作的持续开展和逐步深入,在更高钢级、服役环境更为严酷的无缝钢管高端产品的研制生产技术必将得到更加广泛的应用。
天津钢管股份有限(简称"TPCO")是目前国内无缝钢管产品规格最全、高端产品种类最多、生产制造技术最先进的企业,也是世界上单产最大的石油专用管提供商。
近年来,TPCO与有关科研部门合作,开发并生产了一系列高品质、高附加值的含Nb调质无缝油井管与输送管。
产品广泛应用在勘测、开采、运输、贮存等油气资源开发的各个环节,用户涵盖了全球主要的石油和油服专业。
年产销含Nb管线管20-30万t、抗硫套管近8万t、含射孔枪管和抗硫钻杆在内的工具管近2万t。
不仅满足了国内用户的需求,部分产品远销海外,极大地推动了含Nb调质无缝钢管高端产品的开发和应用。
1、高品质含Nb无缝油井管与输送管生产关键技术无缝钢管的生产工艺流程一般包括电炉冶炼、连铸、穿管、轧管、热张减、热处理等工序。
通过电炉冶炼和连铸获得坯料,随后经环形炉再加热-穿管-热连轧-热张减定径制成不同规格的无缝管,最后通过不同的热处理以获得所需要的综合力学性能。
在实际生产中,无缝钢管的化学成分、冶金质量、轧制工艺、热处理制度对成品管的力学性能和使用性能有显著的影响。
高品质含Nb无缝油井管与输送管的生产,涉及到以下几个方面的关键工艺技术: 1)纯净钢冶炼。
配料采用预处理铁水+低P、S优质废钢;高真空VD处理;精炼补铝,脱氧固氮;精炼脱氧后,喂入SiCa丝进行夹杂物变性处理,且控制Ca/S;吹氩搅拌,控制流量和镇静时间,确保不吹开渣面。
2)精确控轧技术。
在形变奥氏体再结晶区穿孔-热连轧,以细化荒管高温轧制的晶粒;在非再结晶区热张力减径,以形成细化的亚晶结构;增大横向压缩比,提高横向冲击功、减小纵横向冲击功的差异。
3)合理的孔型配置,以提高钢管的尺寸精度。
4)精确热处理技术。
采用适当温度淬火和高温回火热处理,以细化回火马氏体或贝氏体的各级内部结构或亚晶、控制第二相粒子以纳米级尺度和有利分布析出。
在调质无缝钢管的实际生产中,添加微量Nb具有如下综合作用效果:(1)Nb的加入可以显著提高奥氏体再结晶温度,在穿孔-热连轧-热张减阶段,可以适当提高轧制温度,以减小轧机负荷,提高生产效率;(2)由于Nb的溶质拖曳作用和第二相粒子的钉扎作用,可以有效细化轧制各阶段的奥氏体晶粒,最终得到细小均匀的组织,使材料实现良好的强韧性匹配;(3)显著提高淬火组织的回火抗力,在保证强度的基础上,通过适当提高回火温度,得到优异的综合力学性能;(4)与V复合添加,可以促进析出,通过提高析出强化效果,提高强度;(5)通过细化最终组织,可以提高钢管材料的低温韧性,显著降低韧脆转变温度,提高低温使用性能;(6)提高钢管材料的抗硫化物应力腐蚀能力;(7)添加微量的Nb,可以适当降低碳含量,通过降低焊接冷裂纹敏感性和提高热影响区的冲击韧性,从而改善管线管的焊接性能。
2、Nb在中碳Cr-Mo-V-Nb调质无缝油井管中的强韧化效果油井管是石油天然气开发的基础材料,按用途分为油套管和工具管,后者又包括钻杆和射孔枪管等,按成形工艺分为无缝管和焊管。
石油天然气勘探开发消耗大量油井管。
据统计,钻井每钻进1m,约需油井管62kg,其中套管48kg,油管10kg,钻杆3kg,钻铤0.5kg。
由于全球对石油能源的需求量不断增加,一些超深油气井投入开发使用,而超深油气井所处的地质结构复杂,环境恶劣,从而对超深油气井用套管和工具管的力学性能和使用性能提出了苛刻的要求。
力学性能方面不但要求钢管材料具有屈服强度≥1000MPa的超高强度,套管的抗挤毁强度≥167MPa(规格Ø152mm×16.9mm)、全尺寸0?夏比V型缺口(CVN)冲击功≥100J,钻杆和射孔枪管则要求更为优异的低温韧性。
国外已全面掌握了超高强度高韧性油井管生产和应用的关键技术,而国内的相关研究工作尚处于起步阶段。
为了对我国地质条件复杂、开采难度大的西南部油田、西部油田和海上油田的开发提供有力的材料支撑,就必须实现这类高端产品的国产化。
从2007年至今,在"863项目"和中信-CBMMR&D项目的支持下,TPCO与燕山大学合作开展了超深井用高性能油井管材料及关键技术、以及Nb在调质无缝油井管中的应用研究。
为了实现材料的强韧性匹配,将组织设计和控制为细化的板条马氏体和纳米级沉淀粒子;在成分设计上,采用中碳Cr-Mo-V低合金钢。
2011年,天津钢管成功开发了150ksi级25CrMo48V石油套管,并实现了批量生产,实现了国产超深井用无缝石油套管的国产化。
在V150套管的基础上,适当降低C含量、添加微量Nb,开发了155ksi级20CrMo47NbV射孔枪管,TP155P射孔枪管已实现了批量供货。
两类产品的综合性能均优于国外同类产品,达到了世界领先水平。
采用Nb微合金化后,20CrMo47NbV钢管与25CrMo48V钢管相比,具有以下优点: 1)实际工业生产的20CrMo47NbV钢管具有极佳的综合力学性能,与25CrMo48V钢管相比,强度与韧性同步提高。
主要原因是Nb发挥了显著的晶粒细化作用和析出强化作用。
2)20CrMo47NbV的韧脆转变温度明显降低,低温韧性更为优异。
3)在相同调质工艺下,20CrMo47Nb的强韧性优于25CrMo48V。
4)20CrMo47Nb满足性能要求的回火温度范围较25CrMo48V宽,降低了生产的难度,保证了产品的合格率。
随着中碳Cr-Mo-V-Nb调质无缝钢管材料的成功开发,Nb微合金化技术已先后应用到140-165ksi钢级高抗挤毁套管、高韧性钻杆和液压支架管等重要产品的生产中,实现了超高强度石油专用管的国产化。
Nb微合金化技术在这类高端产品的生产和应用上发挥了十分重要的作用。
3、深海用含Nb无缝管线管的研制与开发目前,已探明海洋油气储量占全球总储量的30%-40%,产量达到30%以上,海洋油气已成为世界石油生产增长的主要来源。
随着国家能源战略从陆地转向海洋,国内海洋石油、天然气的开发迅速崛起,作为运输载体的海底管线用钢的重要性日益凸显。
深海管线管作为技术水平最高、难度最大、附加值最高的产品之一,既代表钢管企业科研和生产的整体技术水平,同时具有广阔的市场前景。
近年来,TPCO按照API5LPSL2、DNV和壳牌的DEP深海管线规范,已成功研制和批量生产了X65以上钢级大口径厚壁无缝管线管。
这类产品综合性能指标要求高,技术难度大。
尤其是按壳牌DEP规范生产,主要技术难度是:规定了主要元素的波动范围,增加了炼钢的难度;严格要求钢的Pcm或CEV;严格限定强度波动范围、屈强比、断后伸长率、硬度、韧脆转变温度、应变时效性能、压扁性能等多项性能指标。
为了保证深海用大口径厚壁无缝管满足上述多项性能指标的要求,在成分设计上,采用了低C、Mn、Cr、Mo、Cu、Ni、Nb、V、Ti的多元合金化设计。
其中,合金元素的作用是提高淬透性、强韧性、抗腐蚀性能,复合微合金化是为了进一步提高强韧性水平和焊接性能。
另外,还采用纯净均质化技术,以严格控制S和P的含量,减少中心偏析和夹杂物。
在深海无缝管线管中采用Nb微合金化,产品及其工艺具有以下优点:1)Nb显著提高奥氏体再结晶温度,可以在较高的温度下进行轧制,明显减小厚壁管的轧制力,提高生产率;同时细化高温形变组织的晶粒。
2)在淬火加热过程中析出Nb(C,N),明显细化奥氏体晶粒;在奥氏体晶粒不发生异常长大的前提下,可以适当提高奥氏体化温度和奥氏体化时间,提高厚壁管的组织均匀性; 3)在淬火冷却过程中剩余固溶Nb推迟多边形铁素体和珠光体转变,促进中温转变,有利于针状铁素体/贝氏体组织的形成。
4)在回火过程中,促进细小第二相粒子大量而弥散的析出,提高回火稳定性。
有利于在最终产品形成细化的组织、良好的强韧性。
TPCO采用上述低碳Nb微合金化技术,已实现了深海用X65以上级大口径厚壁无缝管线管的大批量生产。
产品的拉伸、冲击、抗应变、焊接、抗腐蚀等各项性能均完全符合技术要求,尤其是韧脆转变温度低,CTOD值较高,应变时效敏感性较低,抗压扁性能较好。
4、含Nb抗H2S应力腐蚀套管的开发H2S是石油和天然气中最具有腐蚀作用的有害介质之一。
普通油套管在用于含硫化氢的油气资源开采时,在应力和硫化氢气体的作用下,往往会在受力远低于其本身的屈服强度时就突然发生脆断,这种现象被称作为硫化物应力腐蚀,简称SSC。
其危害,轻者造成套管柱或整口井报废,重者造成井喷,硫化氢随油气外溢,对生态环境造成巨大的破坏。
目前世界油气田中大约1/3含有硫化氢气体。
在我国的几大油气田如四川、长庆、中原、华北、塔里木油气田以及美国的巴拿马、加拿大的阿尔伯达等油田都含有不同程度的H2S气体。
开采含有H2S气体的油气田,必须采用抗H2S应力腐蚀的油套管。
为了满足含H2S气体油气田开发的需要,TPCO先后成功研制开发了90-100ksi 单抗(S)和双抗(SS)型抗硫化氢应力腐蚀系列石油套管。
产品性能均可满足APISPEC5CT要求并顺利通过油田井下试验,在国内油田已广泛使用并远销海外。
随着含H2S气体高温高压油气田的开发,石油行业对高强度抗SSC油套管的需求越来越大。
要求不仅在强度上达到更高的级别,而且要具有优良的抗SSC性能。
为此,C110级抗SSC管已被最新版APISPEC5CT纳入强制性规范,成为API系列中技术要求最为苛刻的产品。
TPCO经多年的开发和技术的不断完善,目前该产品已在国内市场占据了最大的份额。
为了保证材料有良好的抗H2S应力腐蚀性能,首先采用纯净钢冶炼技术,严格控制夹杂物的形态;在成分设计上应采用中碳Cr-Mo-V-Nb钢,适当降低Ni、Mn含量,严格控制S、P的含量;通过优化热处理工艺,在细化的回火板条马氏体基体形成细小弥散的多组元沉淀相。
按NACETM0177-96规范、以标准A溶液和80%名义屈服强度水平轴向加载为条件、以720h不开裂作为合格判据,进行了大量试验评价。