石油管工程应用挑战与产品质量控制

石油专用管工程应用挑战与产品质量控制中国石油管材研究所国家石油管材质量检验中心2005.8.12中国石油2005年电子商务博览会论坛发言

汇报内容一、石油管在石油工业中的重要作用二、石油专用管的技术发展现状三、石油管工程应用面临的挑战四、国外石油专用管采购过程中的质量控制五、加强电子商务采购中石油专用管质量控制的几点建议一、石油管在石油工业中的重要作用石油管主要包括石油专用管（油井管）和输送管两大类。油井管主要包括套管、油管、钻杆、钻铤、方钻杆及其构件（钻杆接头、转换接头和短节等）。输送管钢管主要包括无缝钢管和焊接钢管，焊接钢管按焊接方式分：直缝埋弧焊钢管（UOE、JCOE、RBE）、螺旋缝埋弧焊管（SSAW)、直缝电阻焊钢管（ERW）。石油管贯穿石油钻井、完井、采油（气）和储运工程的各个环节。1、石油管的种类石油管是石油工业用量最大、花费最多的石油物资—石油工业是大量消耗钢管的工业(李先念、余秋里语)。石油管的质量、性能对石油工业的发展关系重大——油、气井的安全可靠性和使用寿命密切相关。石油管对石油工业采用先进工艺和增产增效起着重要的作用——过去无法开采的油气田可以开采，过去无法采用的钻采技术可以采用。2、石油管的的重要作用二、石油专用管的技术发展现状石油专用管材生产本身就是一个涉及多专业、多环节、多领域的系统工程，如炼钢、轧管、机加工、热处理、无损检测、精密测量等；任何一个领域的技术水平都将影响石油专用管材整体的质量和性能，石油专用管材的质量是所有这些技术领域综合实力的反映；近年来，随着科学技术的进步，不论国外，还是国内石油专用管材生产制造技术有了长足的进步。1、石油专用管的制造水平有了显著的进步采用先进的转炉复合冶炼、超高功率电炉冶炼及炉外精炼技术，保证石油专用管材用钢成分均匀度和纯净度；推广弧形连铸圆管坯的工艺装备和技术，采用连铸圆管坯直接生产石油专用管材，提高成材率；采用先进的MPM、Accu-Roll等长芯棒连轧管机组，保证石油专用管材优良的表面质量和高的尺寸精度；采用多层次完善的在线和线外检测系统，大大降低了石油专用管材的缺陷；采用先进的管加工装备和工艺，保证螺纹加工精度，确保石油专用管材的连接强度和密封性等。

由于石油专用管在石油勘探开发中的重要地位，长期以来,工业发达国家都将石油专用管作为一种主要的钢管品种予以发展，在资金和人员方面都投入较大，尤其是对新技术的研发能力一直保持较高的水平，也使得国外制造技术一直保持较高水平；国际上每年的石油专用管用量大约是700多万吨，其中本国贸易量大概是300万吨，国际贸易量大约是400万吨；我国过去主要从日本、阿根廷、德国、墨西哥、意大利、美国等国进口，近年来奥地利、罗马尼亚、西班牙、印度、俄罗斯等也正在成为我国的进口国。2、国外石油专用管的制造技术一直保持较高水平为满足石油油工业的的的需要，制制造企业纷纷纷开发满满足勘探开开发需求的的特殊非API专用用管材，这这些非API石油专专用管材主主要包括特特殊钢级、、特殊螺纹纹和特种功功能管材；；特殊钢级主主要是耐腐腐蚀（硫化化氢、二氧氧化碳）钢钢种较多，，此外高抗抗挤、高强强度、抗低低温等品种种也占相当当比例；特殊螺纹接接头主要是是金属对金金属气密封封特殊螺纹纹油、套管管比例较大大，品种有有上百种，，高抗弯、、抗扭矩、、快速上扣扣接头由于于其具有特特殊的性能能，在油田田也有一定定的市场。。而且各个生生产厂基本本已形成系系列化，使使用量也逐逐年递增，，在一些国国家已经占占到石油专专用管材市市场的一半半以上。3、管材的的发展更加加注重满足足石油勘探探开发的需需要开发代表新新技术成果果的非API油井管，主主要包括特特殊螺纹和和特殊钢种种油井管耐（硫化氢氢、抗二氧氧化碳）腐腐蚀钢种高抗挤、高高强度、低低温高韧性性钢种金属对金属属气密封特特殊螺纹油油、套管高抗弯、抗抗扭矩、快快速上扣接接头连续油管技技术套管钻井用用管柱优化化技术膨胀套管技技术二是通过技技术创新，，赋予油井井管新的功功能，一些些具有特殊殊功能的油油井管在勘勘探开发中中获得成功功应用近年来，随随着钢管焊焊接技术的的进步，ERW套管管近年来也也取得很大大进步，由由于其尺寸寸精度高、、定尺易保保证、表面面缺陷少、、具有较高高的抗挤性性能以及价价格便宜等等特点，近近年来普及及很快。一些具有特特殊功能的的石油专用用管材在勘勘探开发中中获得成功功应用，如如连续油管管、套管钻钻井、膨胀胀套管也具具有良好的的应用前景景，也是石石油专用管管材发展的的新突破。。品种的增加加对于使用用的选择提提供了很大大的便利，，但对于采采购工作却却增加了难难度，必须须熟悉这些些产品的制制造标准和和性能特点点才有可能能有效控制制其质量。。国外几大钢钢管公司生生产的特殊殊钢级石油油专用管材材国外几大钢钢管公司（（重组前））特殊螺纹纹系列国外一些生生产企业为为了占领石石油专用管管生产的制制高点，从从而达到垄垄断市场的的目的，打打破了国家家与国家的的界限，通通过资金、、技术的合合并，实现现强强联合合；初步形成几几个大的集集团公司；；我国多家石石油管企业业也开始进进行国际合合作；4、生产企企业走国际际化发展之之路，纷纷纷联合兼并并形成跨国国集团公司司目前石油专专用管生产产企业形成成几大跨国国集团公司司，比较典典型的如：：Tenaris集团年产油井管管120多万吨V&M集团年产油井管管120万吨左右住友金属集集团年产油井管管70万吨左右JEF集团、奥钢钢联年产油井管管各20万吨左右近年来我国国的石油专专用管技术术，无论是是技术装备备、制造水水平，还是是生产数量量、生产品品种等都取取得了长足足的进步，，有的方面面已经达到到或接近世世界先进水水平；目前生产制造造厂及加工企企业共计30多家;2004年全全国石油专用用管（成品））实际产量约约172万吨吨，出口35万吨,进口口将近29万万吨,油田田实际消耗约约150多万万吨，2005年预计实实际产量突破破200万吨吨，油田实际际需求预计170万吨；；中国生产能力力提升，不但但自给率达到到85%以上上，而且出口口40多个国国家和地区，，中国对外供供应能力增强强，国际市场场在中国的采采购量逐年增增长；但主要问题是是石油管品种种不合理，高高端产品少，，质量稳定性性还须提高；；5、国内石油油专用管技术术发展迅速目前我国油、、套管的主要要制造企业有有天津钢管公公司、上海宝宝山钢铁集团团公司、无锡锡西姆莱斯石石油专用管有有限公司、成成都无缝钢管管厂、江苏诚诚德钢管公司司、宝鸡住金金钢管有限公公司（ERW）、衡阳华菱菱钢管有限公公司、包头无无缝钢管厂、、鞍钢无缝钢钢管厂等３００多家，目前前总的生产能能力已经达到到每年250万吨以上。天津钢管公司司、宝山钢管管有限公司、、无锡西姆莱莱斯石油专用用管有限公司司3家的产品数量量已经占中国国销售市场的的80％以上。油、套管各生产企业均均获得美国石石油学会API会标使用权、、ISO9002质量体系认证证以及ISO14000环境管理体系系认证，产品品质量稳步提提高；产品类型不仅仅覆盖了H40，J55，K55，，M65，N80，L80，C90，T95，，C95，P110，Q125等常常用API钢级，而且还还开发出高钢钢级、高抗挤挤毁、抗H2S腐蚀等多种种非API标标准的油、套套管，并形成成了自己的产产品系列。从扣型方面也也覆盖了圆螺螺纹、偏梯形形螺纹、直连连型螺纹等API扣型，，另外还开发发了各自的半半特殊扣及特特殊扣系列。。为不同的使用用需求，提供供了多样性的的选择。我国具有代表表性的钻杆的的生产企业主主要有上海宝宝钢、中美合合资江苏曙光光格兰特钻杆杆有限公司、、渤海能克钻钻杆有限公司司等。每年的的生产能力56800万吨。生产和和销售API标准的E75、X95、G105、S135钢级钻杆产品品。上海宝钢1978年建厂厂，目前年生生产钻杆能力力为2万吨，，其产品可覆覆盖API标标准的2-3/8”到到5-1/2”所有钢钢级，而且已已经开发高抗抗扭钻杆BGDS以及高高强度钻杆V150等非非API标准准钻杆。江苏苏曙曙光光格格兰兰特特钻钻杆杆有有限限公公司司各各种种规规格格(2-7/8””、、3-1/2””、、5””)石石油油钻钻杆杆采采用用美美国国设设备备和和技技术术生生产产，，年年生生产产能能力力近近2万万吨吨。。渤海海能能克克钻钻杆杆有有限限公公司司使使用用日日本本NKK的的钻钻杆杆生生产产设设备备，，可可以以生生产产外外径径从从23/8””到到51/2””的的系系列列石石油油钻钻杆杆以以及及具具有有高高抗抗扭扭性性能能的的双双台台肩肩接接头头钻钻杆杆和和用用于于含含硫硫油油井井的的特特殊殊钢钢级级的的BNKC95S钻钻杆杆，，年年设设计计能能力力1.68万万吨吨。。钻杆杆钻铤铤等等其其它它钻钻具具产产品品我国国钻钻铤铤的的生生产产企企业业主主要要有有山山西西风风雷雷机机械械制制造造有有限限责责任任公公司司和和山山西西机机床床厂厂；；山西西风风雷雷机机械械制制造造有有限限责责任任公公司司已已从从事事石石油油钻钻具具产产品品的的制制造造有有二二十十多多年年的的历历史史。。产品品不不仅仅在在国国内内的的陆陆地地和和海海上上油油田田进进行行作作业业，，而而且且已已出出口口到到叙叙利利亚亚、、伊伊朗朗、、印印度度、、加加拿拿大大、、突突尼尼斯斯、、土土库库曼曼斯斯坦坦、、哈哈萨萨克克斯斯坦坦、、巴巴基基斯斯坦坦、、苏苏丹丹、、卡卡塔塔尔尔、、印印度度尼尼西西亚亚、、美美国国、、墨墨西西哥哥、、委委内内瑞瑞拉拉和和伊伊拉拉克克等等十十多多个个国国家家和和地地区区。。主要要产产品品：：钻钻铤铤、、螺螺旋旋钻钻铤铤、、无无磁磁钻钻铤铤、、整整体体加加重重钻钻杆杆、、螺螺旋旋加加重重钻钻杆杆、、无无磁磁加加重重钻钻杆杆、、方方钻钻杆杆等等。。产产品品符符合合APISPEC7、APISPEC5D等标标准准。。三、、石石油油管管工工程程应应用用面面临临的的挑挑战战1、、钻钻采采技技术术发发展展迅迅速速深井井、、超超深深井井、、高高温温高高压压井井钻钻完完井井技技术术；；水平平井井、、大大位位移移井井、、分分支支井井钻钻完完井井技技术术；；欠平平衡衡钻钻完完井井技技术术；；小井井眼眼钻钻完完井井技技术术；；套管管钻钻井井技技术术；；膨胀管管技术术；稠油热热采技技术；；高陡构构造、、逆掩掩推覆覆体防防斜打打快技技术；；连续油油管采采油（（气））技术术；智能钻钻完井井技术术；2、钻钻探条条件更更加恶恶劣井深：：4000-6000m，有有的超超过7000m；高温高高压：：100MPa以上上的气气体的的压力力，井井底温温度达达到150C；井下情情况复复杂：：部分分地区区井下下有多多套高高低压压地层层(包包括高高压气气层)，多多套高高压盐盐水层层，盐盐岩层层以及及存在在高陡陡构造造等情情况；；新区块块大多多含有有较为为严重重的腐腐蚀介介质，，如H2S、CO2；如塔里里木轮轮南油油田CO2含量0.62.5%，，分压压0.73.5MPa，塔塔里木木克拉拉2气气田井井口压压力达达到100MPa以以上，，气体体中含含有0.72%的CO2；最严重重的是是罗家家寨气气田，，天然然气中中H2S含量量为10.49%，，CO2含量为为10.41%，具具有高高压、、高含含H2S、高高含CO2，以及及高含含Cl‑、、地层层水等等恶劣劣的腐腐蚀介介质环环境。3、对对石油油专用用管性性能和和质量量提出出更高高的要要求深井、、超深深井、、高温温高压压井钻钻完井井技术术中需需要高高强度度、高高韧性性和气气密封封压力力达到到120MPa的的套管管；罗家寨寨气田田的丛丛式井井、水水平井井，要要求钻钻柱、、套管管柱具具有较较高的的强度度、韧韧性及及耐磨磨性能能，高高含量量的H2S、CO2酸性气气体要要求钻钻柱、、套管管柱、、油管管柱、、井口口装置置及集集输管管线具具有较较高的的抗腐腐蚀性性能；；深井钻钻柱要要满足足高抗抗疲劳劳、腐腐蚀疲疲劳、、腐蚀蚀、冲冲蚀及及应力力腐蚀蚀；这些问问题不不但对对石油油专用用管材材本身身的质质量和和性能能提出出了更更高的的要求求，而而且对对石油油专用用管材材的设设计、、生产产、使使用、、服务务、现现场施施工以以及管管理提提出了了新的的挑战战。4、质质量控控制方方面也也出现现了系系统性性问题题市场准准入问问题：：在计计划经经济条条件下下，石石油专专用管管材作作为重重要的的石油油物资资，基基本是是统筹筹统购购。但但在市市场经经济条条件下下，由由于采采购权权力的的下放放，一一度导导致进进货渠渠道多多种多多样，，尤其其是随随着供供货商商和制制造商商增多多，未未及时时制定定相关关准入入制度度，致致使质质量参参差不不齐的的管材材均在在油田田能够够见到到；订货标标准问问题：：由于于对API标准准认识识方面面的误误区，，我国国目前前石油油专用用管材材的订订货标标准基基本上上采用用API标标准，，但事事实上上API标标准是是一个个最低低标准准。这这与国国外油油公司司一般般要制制定补补充订订货条条件，，尤其其是一一些特特殊工工况井井还要要制定定特殊殊的采采购标标准，，显然然有一一定的的差距距。满足API标准准，但但上扣扣过程程发生生粘扣扣韧性较较低，，止裂裂差选型和和选材材方面面：由由于一一些采采购人人员缺缺乏专专业方方面的的知识识，对对管子子的质质量和和性能能了解解不够够，订订货时时无法法准确确的控控制其其技术术指标标；质量监监督方方面：：仅进进行到到货商商检或或在发发生问问题时时才进进行必必要的的检验验，而而一些些较先先进的的检验验方式式，如如准入入检验验、驻驻厂监监造、、年度度质量量监督督检验验和评评级评评价检检验开开展较较少。。5、石石油专专用管管失效效依然然非常常严重重钻具失失效据据不完完全统统计，，全国国各油油田每每年发发生钻钻具失失效事事故近近1000起，失失效事事故有有一个个显著著特点点，就就是探探井、、新区区块钻钻具断断裂事事故率率远大大于开开发井井、老老区块块。据据国际际钻井井承包包商协协会（（IADC）统统计，，每起起钻柱柱断裂裂事故故平均均直接接损失失为10.6万万美元元；套损情情况非非常严严重，，分布布广，，数量量大，，截止止2004年主主要油油田的的套损损井已已达1.8万多多口；；套损损率高高，目目前全全国各各主要要油田田套损损井约约占油油气井井总数数的20%左右右，发发展速速度快快，有有的区区块开开发未未满10年年，就就出现现超过过50％的的套损损率；；经济损损失严严重，，年损损失达达几十十亿元元;钻钻柱或或套管管柱损损坏有有时会会导致致油井井报废废。套套管的的寿命命直接接决定定油井井的寿寿命，，油井井的寿寿命又又决定定了油油田寿寿命。。我国国西部部油田田一口口油井井的成成本约约几千千万元元甚至至上亿亿元人人民币币。5、石石油专专用管管失效效依然然非常常严重重腐蚀问问题日日益突突出，，几乎乎所有有油田田都存存在油油井管管腐蚀蚀问题题，比比较严严重的的如长长庆油油田的的洛河河水腐腐蚀，，套管管从投投产到到穿孔孔最短短16个月。。塔里里木油油田的的CO2腐蚀，，油管管寿命命最短短的只只有20个个月。。每年年因腐腐蚀导导致的的油井井管失失效事事故造造成的的经济济损失失十分分惊人人，严严重影影响正正常的的勘探探与开开发。。钻杆加加厚过过渡带带腐蚀蚀疲劳劳刺穿穿失效效腐蚀导导致的的失效效由于质质量导导致的的失效效四、国外外石油专专用管采采购过程程中的质质量控制制给出油井井管选用用的一般般原则和和质量控控制程序序，包括括使用特特定专利利的油井井管应满满足的技技术要求求和采购购要求；；套管质量量实行分分级控制制，根据据井深、、压力、、井的类类别（生生产、勘勘探）、、套管用用途（表表层、技技术、油油层）以以及陆上上或海上上使用，，将套管管分成若若干等级级，等级级不同，，质量要要求不同同；对每种等等级的管管子的适适用条件件进行严严格的界界定，如如使用的的环境温温度、腐腐蚀含量量、压力力等级、、井深等等，不同同工况选选择不同同等级的的管子；合理的油油井管质质量控制制程序：：管柱设计计—给出出技术参参数表——组织订订货—必必要的监监造和检检验（强强调质量量等级））—验收收—存放放1、制定定满足油油田需求求的管材材选用规规范，明明确管材材的质量量控制程程序API标标准为基基础标准准（视为为最低要要求），，为保证证专用管管的质量量需要制制定补充充订货标标准；突出API标准准以外的的特殊的的要求，，明确API标标准中的的一些可可选项和和未明确确的内容容，如试试验温度度、制造造方法，，探伤方方法甚至至拒收依依据等，，特别是是把一些些禁止的的内容条条款明示示出来；；标准制定定的目的的就是为为了保证证油、气气井的安安全可靠靠，所以以技术要要求一般般比较高高，与制制造商的的关系是是认可制制的关系系；2、根根据技术术要求，，制定出出科学合合理的订订货补充充标准根据套管管质量要要求，对对制造厂厂的生产产条件、、技术水水平和管管子实物物性能进进行考核核，只有有同时能能满足API标标准和补补充订货货技术规规范的供供货商才才能获得得准入认认可，所所有认可可的供货货商均在在选用规规范中列列出；认可仅对某个个产品而言，，并不意味供供货商的其他他产品自动获获得认可；认可的供货商商并不具有终终身制,要定定期接受审核核,并要根根据技术的发发展而重新认认可。3、选择合合格的供货商商，对供货商商实行认可制制对采购的所有有产品在合同同中明确表示示保留进行第第三方检验和和驻厂监督的的权力，根据据套管质量等等级要求，分分别开展第三三方委托检验验和驻厂检验验，驻厂检验验被认为是行行之有效的质质量控制方法法；非常重视对产产品的实物性性能评价，目目前非API套管（特殊殊螺纹、特殊殊钢种等）使使用量逐渐增增大，这些特特殊类型管子子的性能特点点差异很大，，即使是同一一种类型套管管，生产工艺艺不同其质量量也有所区别别，要熟悉各各种套管的性性能特点和使使用条件，从从而实现正确确选用，只有有通过全尺寸寸实物性能评评价工作来获获得；4、进行必必要的第三方方检验和性能能评价实践中发现，，所有常规检检验项目均符符合标准的油油、套管，在在使用中其实实物整体性能能却表现出较较大差异，如如抗粘扣性能能、密封性、、抗滑脱强度度、抗挤强度度等，有的甚甚至不能满足足工程使用要要求；高抗挤套管的的抗挤性能，，特殊螺纹接接头套管气密密封性等，常常规的检测方方法难以评价价其质量的优优劣；标准给出的只只是套管单轴轴强度，套管管的复合承载载能力（尤其其是接头的密密封性和管材材的耐腐蚀性性）一般并没没有给出，而而实际上管柱柱在井下均承承受的是复合合载荷。由于全尺寸试试样的真实性性以及真实的的模拟了实际际工况条件，，所以试验检检结果更真实实、更直观的的反映了油、、套管的实际际使用性能，，它是继外观观尺寸检验、、无损探伤、、螺纹参数检检测和材质理理化分析之后后的一种新型型油、套管评评价方法。API、ISO相继继颁布了全尺尺寸实物性能能评价方法的的标准，如APIRP5C5、、ISO13679。五、加强电子子商务采购中中石油专用管管质量控制的几几点建议1、进一步步加强电子商商务的市场调调控能力中石油电子商商务，实行上上网许可制度度，在统一厂厂家入网条件件和协调产品品价格方面作作了大量工作作，对市场具具有一定的规规范作用；实行网上采购购，可以发挥挥集团公司品品牌优势和整整体优势，在在产品价格、、技术服务、、质量保证、、供货周期等等方面可以获获得更大的优优惠，提高调调控能力；电子商务对于于石油专用管管企业的入网网，实施了严严格的审查制制度，并积极极组织配套的的质检工作，，对采购产品品的质量也起起到非常好的的作用；但由于客观原原因，电子商商务重点解决决贸易价格问问题，加上没没有市场协调调职能，在市市场调控方面面还不能发挥挥很大的作用用，在技术和和质量控制方方面，也还需需要赋予一定定的职能；2、进一步完完善入网审查查制度，真正正实行准入制制度对制造企业实实行入网许可可，无疑是电电子商务实现现对产品质量量控制的基础础，既体现公公平竞争的原原则，又可以以从制度上达达到规范市场场，防止劣质质产品进入油油田，实现长长期监控产品品质量的目的的。但目前入网许许可审查制度度需进一步完完善，即应该该从资质审查查过渡到能力力审查，不但但要评价其质质量体系是否否满足产品生生产的要求，，而且还应对对其产品的实实际质量水平平进行评价，，并且应定期期对入网企业业进行复审，，实行真正意意义的市场准准入制度。3、尽快制定