天津钢管公司高强度深井用石油套管TP140V及TP110V市场开发和创新

#中国钢铁工业产品开发市场开拓奖申报书、项目基本情况编号：2010002项目名称天津钢管公司高强度深井用石油套管TP140V及TP110V市场开发和创新完成单位天津钢管集团股份有限公司项目起止时间03年2月〜08年12月用于生产时间04年3月项目背景：随着石油天然气勘探开发工业的深入发展，油气井越来越深，地质条件越来越复杂，下套管层数越来越多，对在钻井完井中起关键作用的石油套管的要求也越来越特殊和苛亥U,为了减轻套管串的重量，增加套管环隙，需要使用尽可能高强度的石油套管，及设计合理的管串结构；我国多数油田勘探条件复杂，多为具有岩膏层和地质发育活跃层的地质条件，且油藏埋藏较深，井深结构复杂，开米难度较大。对于石油套管的抗拉、抗压、抗挤毁及整体性能提出了更高的要求，常规API石油套管很难满足这种超复杂井的使用要求，高强度深井用石油套管TP140V及TP110V是针对这种超深复杂井专门设计的一系列特殊石油套管。天津钢管集团股份有限公司于2003年开始，通过与油田合作设计开发高强度深井用石油套管TP140V及TP110V，目前已经形成了系列和规模。项目目标：从钢种成分设计和生产工艺特殊设计及优化两个方面来提高和保证套管的各项性能，根据超深复杂井的特点和钻井施工难点，设计开发特殊管串结构及满足特殊管串结构要求的特殊规格套管和特殊接头形式，有效解决长期以来超深复杂井由于没有合适钢级套管和管串结构可选用，而难以安全可靠地进行钻井施工的难题。主要技术管理路线：炼钢：解决钢的冶金质量、化学成分控制、夹杂物形态控制等关键技术问题，形成自主的洁净钢生产工艺。轧管：采用国际上最先进的PQF三辊连轧管机轧制，确保套管的几何尺寸精度。热处理：制定合理可行的淬、回火温度和时间及淬火介质，使得95%以上的奥氏体转化为板条状马氏体，形成细小均匀的回火索氏体组织。通过热矫直最大限度地降低管内残余应力。（4）丝扣加工：采用从国外引进的最先进的高精度数控专用螺纹机床加工螺纹，确保螺纹的加工精度，结合独特的螺纹表面处理技术，大大提高套管接头的抗粘结等各项性能。实施过程中的主要创新：获得了超高强度石油套管的钢种设计、纯净钢冶炼、高精度尺寸轧制、高强高韧钢管热处理及丝扣加工等方面的创新成果，形成了全套的超深复杂井套管解决方案。主要实施效果和贡献：从2003年至2008年12月，共开发生产了27个规格4种扣型的TP140V套管4万余吨；5个规格3种扣型的TP110V套管8千余吨，其中TP110V主要是大口径套管，先后在中石油塔里木油田、四川油田、中石化西北油田分公司等多个国内外油田得到批量使用，特别是先后在中石油2口最深的井一英深1井（7258米）和大北301井（7430米）以及中石化亚洲最深的井一塔深1井（8408米）中得到成功应用，已成为目前国内外超深复杂井的较好套管解决方案。在同等强度要求下，使用TP-V系列超深井套管可以适当降低壁厚规格，减小套管使用量。与国内外先进指标的对比：在具有较高强度的同时（屈服强度控制范围：TP140V套管：965〜1172MPa，抗拉强度：不小于1034MPa；TP110V套管：780〜980MPa，抗拉强度：不小于880MPa）还具有良好韧性（两种钢级套管冲击功：横向冲击功大于60J，纵向冲击功大于80J）。中石油管材研究所进行的第三方评价实验结果表明，C244.8mmX11.99mmBTCTP140V套管的接头连接强度达到10094KN，高于API5C2理论计算值8195KN的23.2%。体现的社会作用和经济效益：目前API钢级、规格和扣型的套管难以满足要求。美国石油协会（API）早在1976年的第10版SPEC5AX中就列出了V150钢级套管，但在后来的使用过程中出现了大量的重大质量问题，该协会从1988年的第一版APISPEC5CT开始就取消了该钢级套管，目前APISPEC5CT中套管的最高钢级为Q125，天津钢管集团股份有限公司于2003年开始，通过与油田合作设计开发高强度深井用石油套管TP140V及TP110V，从钢种成分设计和生产工艺特殊设计及优化两个方面来提高和保证套管的各项性能，根据超深复杂井的特点和钻井施工难点，设计开发特殊管串结构及满足特殊管串结构要求的特殊规格套管和特殊接头形式，有效解决长期以来超深复杂井由于没有合适钢级套管和管串结构可选用，而难以安全可靠地进行钻井施工的难题。从2003年至2008年12月，共开发生产了27个规格4种扣型的TP140V套管4万余吨,TP110V套管销售8千余吨，先后在中石油塔里木油田、四川油田、中石化西北油田分公司等多个国内外油田得到批量使用，特别是先后在中石油2口最深的井一英深1井（7258米）和大北301井（7430米）以及中石化亚洲最深的井一塔深1井（8408米）中得到成功应用，已成为目前国内外超深复杂井的较好套管解决方案。2003年初到2008年底，TP140V套管销售量超过四万吨，利润突破四亿元，TP110V套管销售8千余吨，利润达三千万，为生产厂及油田用户均创造了显著的经济效益。由于使用国产高强度超深井专用套管，在降低采购成本方面，中石油塔里木油田分公司达到3亿元，中石化西北油田分公司达到8000万元，中石油新疆油田分公司接近7000万元。由于使用TP140V及TP110V超深井用套管及特殊管串结构，避免了大量套管损坏导致的油井报废，在节约经济损失方面，中石油塔里木油田分公司接近288，210元，中石化西北油田分公司达到235，400元。（不超过3000个汉字）二、创造性贡献要点一、生产工艺技术装备创造性贡献要点1•炼钢：解决钢的冶金质量、化学成分控制、夹杂物形态控制等关键技术问题，形成自主的洁净钢生产工艺。2•轧管：采用国际上最先进的PQF三辊连轧管机轧制，确保套管的几何尺寸精度。3•热处理：制定合理可行的淬、回火温度和时间及淬火介质，使得95%以上的奥氏体转化为板条状马氏体，形成细小均匀的回火索氏体组织。通过热矫直最大限度地降低管内残余应力。4.丝扣加工：采用从国外引进的最先进的高精度数控专用螺纹机床加工螺纹，确保螺纹的加工精度，结合独特的螺纹表面处理技术，大大提高套管接头的抗粘结等各项性能。二、管理创造性贡献要点1、细致入微的产品设计，充分满足用户的个性化需求高钢级高抗挤毁、超深井套管是新疆地区油田的急需，特别是塔里木油田地质环境复杂，平均井深在6000米左右，对石油专用管的连接强度、抗挤毁强度要求非常高，根据塔里木油田各区块的特点我公司销售与技术人员一起通力合作，积极与油田相关的技术、采购等部门深入沟通，为了与油田一起解决勘探开发中的难题，针对性的技术交流要进行很多次，最终与油田井深设计部门人员一起开发适用油田特殊地质条件下的多种高钢级高抗挤毁、超深井套管。2、新品的跟进式服务，不断扩大我们的市场对每一次供货到油田的新产品，我公司都要派出技术中心、销售公司及用户服务中心人员进行包括排产、发货、商检、跟井、采集用户意见反馈的全过程跟踪。经过我公司相关人员和油田相关部门人员的共同努力开发出了多个钢级，几十种规格扣型的高钢级高抗挤毁、超深井套管，并且随着塔里木油田的勘探开发的不断深入，我公司将与油田一起开发更多高钢级高抗挤毁、超深井套管。三、节约社会资源与保护环境的创造性要点.1.TPC0在设计阶段，就考虑到环保和降耗节能的因素，提出清洁工厂的理念。所以在设备选型和工艺设计方面就决定我们的产品是低能耗和节约型的产品，各类环境指标远远低于同行业和国家规定的指标（详见环境指标对比表）。TPCO生产一开始就认证贯彻IS014001环境管理标准，形成了严密的环保约束机制。在科学发展观的指导之下，经济指标不断增长的同时，污染物排放量在逐年降低。2007年,吨钢废水排放量（0.748吨/吨）、吨钢COD排放量（0.063千克/吨）等指标处于行业领先水平。四、主要专有技术和专利介绍超深复杂井用高强度高韧性套管TP140V的设计开发2008年获天津市科学技术进步2•超深复杂井用超高强度石油套管及其特殊管串结构技术2009年获国家科学技术进步奖二等奖三、数据对比1•产品指标对比（性能、成分、精度、表面质量、包装、批量稳定性……）指标科目本企业产品数据先进产品A数据先进产品B数据抗击毁强度连接强度横向冲击87(0°C)KO-140TT56(0C)VM140HC83(0C)低温韧性纵向全尺寸65J（-40C）住友140G保证值15J(-46C)Tenaris140保证值32J(-46C)关于对比指标含义和对比进口产品指标说明2•生产工艺技术指标对比（成材率，生产周期，交货期,指标科目本企业指标国外企业A生产指标国外企业B生产指标成材率94.82%交货期2个月关于对比指标含义和对比企业指标的说明3.环境资源指标对比（能耗、排污、指标科目本产品数据国家强制指标先进企业A数据先进企业B数据综合标煤千克/吨钢341.2长流程：一级＜680二级＜720三级＜780短流程：一级＜480二级＜520三级＜580综合电耗KWH/吨钢755.13SO2千克/吨钢0.83一级＜1二级＜2三级＜2.5污染物达标率100%注：长流程是从选矿开始，短流程是从电炉炼钢开始。

4.市场占有情况指标（占国内消费量的比例）中国市场占有率本产品占有率进口产品合计先进企业A数据先进企业B数据去年91%0.5%前年98%1.2%大前年96%2.8%5•本产品国外市场占有率（占全国出口本产品量的比例）国外市场占有率本产品占有率出口产品合计先进企业A数据先进企业B数据去年前年大前年（简明写明要点，不够可加页）、效益计算效益计算（近3年数据计算）1.企业直接经济收益计算女如单位成本构成，产量，资金周转周期变化，总产值、销售额、利税变化和计算依据;年份销量（吨）收入（万元）毛利（万元）07年11932.324921.911091.508年12840.8728016.812449.209年5703.919654.53940.52.替代进口的社会收益计算如：拉低市场价格的社会收益、节约外汇收益、拉动国内原材料市场收益年份减少进口量（吨）节约外汇（万美元）07年100010008年250021409年40003073•行业发展与国民经济、国家安全等战略方面贡献1、节约大量外汇。2、打破国外技术垄断。3、降低用户的采购成本。（以列表表示为主，简述计算依据。叙述放在基本情况介绍中）尚存在问题和进一步发展的目标主要技术经济指标尚需进一步改善，以提高在国内外市场的竞争力。在保证产品性能的前提下如进行钢种成分的优化设计以降低生产成本，为国家节约能源。进一步加强与油田客户的沟通交流，根据各个油田不同的地质钻探环境，按照客户要求提供高质量的产品，继续打造TPCO品牌。（限800个汉字）

五、主要完成单位情况单位名称天津钢管集团股份有限公司第单位单位性质国有企业法定代表人刘云生职务党委书记、董事长通讯地址及邮政编码天津市东丽区津塘公路396号300301单位主要贡古I、.献从2003年至2008年12月，共开发生产了27个规格4种扣型的TP140V套管4万余吨，TP110V套管销售8千余吨，先后在中石油塔里木油田、四川油田、中石化西北油田分公司等多个国内外油田得到批量使用，特别疋先后在中石油2口最深的井央深1井（7258米）和大北301井（7430米）以及中石化亚洲最深的井塔深1井（8408米）中得到成功应用，已成为目前国内外超深复杂井的较好套管解决方案。2003年初到2008年底，TP140V套管销售量超过四万吨，利润突破四亿元，TP110V套管销售8千余吨，利润达三千万，为生产厂及油田用户均创造了显著的经济效益。由于使用国产高强度超深井专用套管，在降低采购成本方面，中石油塔里木油田分公司达到3亿元，中石化西北油田分公司达到8