《CT80级连续管用材料》

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连续管又称挠性油管、蛇形管或盘管(coiled tubing),主要用于油田修井、钻井、测井等作业。连续管与传统的一般油管作业技术相比主要优点表现在:a)作业速度快、效率高,缩短修井时间2/3以上,设备移运、安装快捷;b)应用连续管进行钻修井作业,其成本比传统作业方式降低30%以上,甚至达到50%;c)作业范围广,除用于多种常规修井作业外,与其他设备配套可进行特殊的井下作业;d)设备操作集中、方便,自动化程度高,大大减轻了作业工人的劳动强度;e)作业安全可靠,可带压连续作业,避免因压井而伤害地层。目前全球只有美国tenairs、quality tubing两家公司可以生产连续管。

连续管用材料是一种有特殊要求的低碳微合金钢,目前国外开发出了钛合金钢、纤维复合材料等连续管用材料。根据API RP 5C7《油气井用连续管作业推荐作法》(以下简称API 5C7)规定,连续管的产品规格为Φ25.4mm~Φ88.9mm(1″~3 1/2″);产品壁厚为1.9~5.16mm;产品强度级别(σs)为379 MPa~621MPa,钢级CT55~CT90。

连续管产品单根长度一般在3000米以上,在井下承受拉、压、扭、弯等复合载荷,同时每根管子要反复使用20次左右,在使用过程中要进行反复塑性变形。因此,连续管产品要求具有高强度、高塑性、低屈强比及较好的耐蚀性。卷板产品应该采用高纯净度炼钢和控轧控冷技术,保证组织的均匀性,较少的氧化物夹杂及带状组织、偏析等。到目前为止,连续管卷板只有日本住友、法国米塔尔安阿赛乐两家公司可以生产;并且与美国连续管生产公司有独家供应协议,对外形成了技术垄断,使得国内无法获得连续管卷板以及连续管制造技术。

由于国内连续管的供应长期处于受制状态,采购周期在一年以上,严重影响到我国石油开采技术的发展。为了打破国外的技术垄断,实现连续管国产化,提高我国的石油装备制造业的整体水平,满足石油钻探事业发展的需求,开发国产连续管卷板迫在眉睫。

2006年,根据我国石油工业发展需要,中国石油天然气集团公司科技发展部立项,开展连续管制造与检测技术研究工作;2007年该项目作为国家863项目《连续管制造技术与装备》子课题在国家科技部立项,由宝鸡石油钢管有限责任公司承担子课题的研究工作。其中《连续管用卷板研制与开发》作为该课题内容之一,由武汉钢铁公司、北京钢铁研究总院协助实施。从2006年开始经过两年时间联合攻关,目前已完成CT80级连续管卷板的研制工作,该产品的主要性能指标如下:

1.卷板性能满足API 5C7中CT80钢级的要求,即屈服强度≥552MPa;抗拉强度≥621MPa;延伸率≥17%,晶粒度≥11,带状组织≤2级,夹杂物≤2级。

2.卷板的焊接工艺性能良好。试制卷板采用氩弧焊或者等离子焊等方法进行板板对接,对接焊缝经过适当热处理,性能满足API 5C7中CT80级连续管的要求。

3.连续管生产线试制。对开发的卷板在ERW生产线进行焊管试制,试制的焊管经后续热处理,整体管性能满足API 5C7中CT80级连续管的要求。

在实验室CT80级中板试制的基础上,结合工业化生产的特点,经过优化炼钢、轧钢工艺,试制出了满足API 5C7及订货技术条件要求的CT80级工业化卷板,经焊接试验及连续管工业化试制,卷板及连续管性能均满足标准要求。

本项目研究过程中采用或形成了以下新技术:

1)开发了C-Si-Mn-Mo-Nb系薄规格低碳贝氏体钢钢带合金设计;

2)开发了全流程高洁净度和高均质性控制技术;

3)开发了薄规格钢带的组织超细化在线控轧控冷生产技术;

4)开发了满足连续油管高强韧性、抗变形、抗疲劳、耐腐蚀的组织设计与控制技术。

CT80级连续管专用材料目前已进入工业化应用阶段,采用该材料生产的CT80级连续管已应用国内各大油田,并形成出口中,产品质量得到了用户的一致肯定。

本项目获宝鸡市科学技术奖二等奖1项。

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