钻杆、方钻杆、套管、油管及钻铤统称油井管。随着石油工业的发展,对油井管的需求量与日俱增。据统计,全世界每年钻井达5万口以上,在产油井超过60万口,一年需要300万~400万t管材(不包括苏联)[3,4]。近年来,我国每年约需油井管几十万吨。在油田设备资产中,管材的价值约占60%,因此油井管在石油工业中占有相当重要的位置。
油井管服役条件比较恶劣,对钢的质量要求很严格,必须按专门标准或技术条件生产和检验。国外大都采用美国石油学会API标准,例如钻杆采用API Spec 5D,套管和油管采用API Spec 5CT。目前,至少有日本、法国、捷克、加拿大、联邦德国、英国、罗马尼亚等国的石油管材采用API标准。我国从1982年起也采用API标准。
按强度高低,油井管可分为三类,即屈服强度小于490MPa(50kgf/mm2)的普通管,屈服强度为539~883MPa(55~90kgf/mm2)的高强度管,屈服强度大于883MPa(90kgf/mm2)的超高强度管。钢管的力学性能与钢的成分、加工成型和热处理工艺有关。API标准只对钢级作了规定,钢管的具体化学成分由生产厂自行选定。同一钢级、同样规格的管材,各国甚至各生产厂所选定的钢种并不一定相同,但根据国外样本[1][1][2][3][4][5]和对进口管材进行的分析[6],普通管一般采用碳钢,高强度和超高强度管则采用锰系、锰-钼系、铬-钼系、锰-钼-钒系、铬-锰-钼系、铬-锰-钼-钒系等。
APISpec5D列出的钻杆钢级有E-75、X-95、G-105、S-135,APISpec5CT列出的套管和油管钢级分为四组:第一组包括H40、J55、N80;第二组包括C75-1、C75-2、C75-3、C75-9Cr、C75-13Cr、L80-1、L80-9Cr、L80-13Cr、C90-1、C90-2、C95;第二组包括P105、P110;第四组包括Q125-1、Q125-2、Q125-3、Q125-4。
除上述API管材外,国外还研究和发展了满足特殊服役条件的非API管材,包括用于深井的超高强度管材、耐酸性环境用管材、抗压溃套管,用于低温地区油气井的高强度管材、耐二氧化碳腐蚀的油管和套管,用于耐硫化氢、二氧化碳和氯离子腐蚀的管材等。(www.xing528.com)
我国各油田使用的油井管迄今为止主要依靠进口。目前仅有鞍钢、包钢、成都无缝钢管厂生产油井管。宝钢无缝钢管厂刚开始试制油井管。鞍钢无缝钢管厂目前只能生产低强度平式油管;包钢无缝钢管厂只能生产低强度套管;成都无缝钢管厂也只能生产低强度、大直径套管。国产油井管不仅品种不全,数量不多,而且质量上也存在一定的问题。
鉴于国产油井管的现状,我们认为各生产厂和科研单位应在提高已投产的低强度管材质量上下功夫。APISpec5D、5CT标准是油井管最基本、最起码的要求。为了确保管材质量,生产厂应制定厂内指令性的内控标准,并允许用户根据使用情况提出比API标准更严、范围更广的补充技术条件。国外发展油井管的经验证明,API标准、生产厂的内控标准和用户提出的补充技术条件三者结合起来,才能保证油井管质量[7]。
在低强度套管、油管、钻杆质量问题基本解决后,应配套试制和生产API标准各种钢级的油井管。在此基础上,借鉴国外的经验,发展满足特殊需要的非API管材。根据我国的具体情况,应考虑发展如下各类管材。
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