特殊螺纹在国内的现状
| 油套管接头可以分为两类：一类是API接头，即按照API标准生产和检验的接头；另一类是非API接头，也称为特殊螺纹接头。特殊螺纹接头是各个油套管生产厂为了克服API接头的缺点而设计的新型接头形式合金管，这种接头突破了API接头在结构设计方面的框架，一般具有连接强度高、密封性能好等优点。由于特殊螺纹接头较好地解决了油套管接头的结构完整性和密封完整性问题，所以其应用的范围不断扩大，并具有广阔的市场空间合金管。在我国，开发具有较高技术附加值的特殊螺纹接头油套管，已经得到了广大油套管生产厂家的高度重视合金管，如宝山钢铁股份有限公司(简称宝山股份)、天津钢管集团有限公司(简称天津钢管)、无锡西姆莱斯石油专用管制造有限公司(简称无锡西姆莱斯)等均成功地开发了各自的特殊螺纹产品，并已得到一定的应用，使我国的特殊螺纹接头研究进入了一个新的阶段。现结合无锡西姆莱斯在开发特殊螺纹接头过程中所遇到的问题，从多个侧面综合分析评述目前该领域的研究现状、存在的问题以及未来研究开发的方向。 我国油套管的发展及特殊螺纹接头所占比例 随着油套管产品的国产化，国内油套管产量呈逐年增加的趋势。目前，国内油田使用的普通API接头油套管基本上已经国产化。同时，由于国外油套管加工厂一般不愿加工技术含量较低的API油套管，使得我国有很大一部分API油套管还出口到国外。但我国特殊螺纹接头油套管不论在产量上、品种上，还是质量上，都远远不能满足油田的需要，所需的特殊螺纹产品基本上依赖进口。表1是近几年我国特殊螺纹接头油套管的总产量，以及需要采用特殊螺纹接头油套管开采的天然气产量。 表1 我国特殊螺纹接头油套管占油套管总产量的比例 年份 油套管总产量/万t 特殊螺纹接头油套管 天然气产量/亿m3 产量/万t 所占比例/% 2003 115 0.8 0.7 240 2004 140 2.8 2 360 2005 160 3.5 2.19 500 注：①2003~2005年间我国没有出口特殊螺纹接头油套管；②预计2010年我国油套管的总产量将达200~220万t，需要采用特殊螺纹接头油套管的天然气产量达到850亿m3。 可见，我国在特殊螺纹接头油套管的产量上还远远不能满足需要，这种具有较高技术附加值的产品还没有得到国外甚至国内用户的认可。同时，随着我国天然气产量的进一步增加，密封性能好的特殊螺纹接头油套管的用量还会进一步增加，这也要求我国油套管生产厂家加大开发的力度。表2是国内生产过特殊螺纹接头油套管的企业情况。 表2 国内主要特殊螺纹接头油套管生产企业 生产企业 扣型 开发年份 规格/ mm(in) 特点 累计产量 攀钢集团成都钢铁有限责任公司 CGT 1996 139.7(512) 自主开发 不详 天津钢管集团有限公司 Hunting系列 1998 139.7~244.5(512-958) 引进专利 35000 宝山钢铁股份有限公司 BGT 2001 73.0~177.8(278-7) 自主开发 200 宝鸡石油钢管有限责任公司 TM 2000 不详 引进专利 不详 无锡西姆莱斯石油专用管制造有限公司 WSP-1T，2T 2002 73.0~339.7(278-1338) 自主开发 30000 天津钢管集团有限公司 TPCQ 2003 139.7~339.7(512-1338) 自主开发 1000 胜利油田高源石油装备有限责任公司 不详 2004 139.7(512) 不详 200 沧州华北石油专用管材有限公司 钻井套管 2004 139.7~177.8(512~7) 不详 不详 合顺油田服务(天津)有限公司 3SB,NSCC,VAM等 2004 各种短节、配件 专利授权 不详 深圳威晟石油管材设备有限公司 不详 2002 各种短节、配件 专利授权 不详 除此以外，国外的油套管生产厂家为了便于在中国油田推销产品，还采取了向油田用户提供短节加工、螺纹修理等方面的服务，向某些用量较大的油田转让外螺纹加工技术等。如日本NKK公司向四川油田提供了数控加工车床，专门用于加工NK3SB的短节和修理螺纹。但国内的相关厂家一般只掌握了外螺纹的加工技术，且不能对外加工生产。 国内的大庆、辽河、中原、大港、华北、长庆、青海、吐哈、新疆、塔里木、四川、胜利、新星公司西南局、新星公司西北局、渤海、南海、东海等17个油田都使用过特殊螺纹接头油套管，这些油田占我国油田的80%以上。使用特殊螺纹接头油套管的油气井包括高压气井、油气混合井、稠油热采井、低压低渗透气井等。使用过的特殊螺纹接头油套管的钢级涵盖了N80、L80、C90、80S、M65、65S、95S、T95、105H、100H、P110、Q125、V140等。使用过的特殊螺纹接头扣型包括TM、NK3SB、FOX、VAM、NEWVAM、NSCC、VAMTOP、TPCQ、WSP-1T、BGT等等。 随着我国油气田勘探开发的不断发展，深井、超深井、高压油气井、热采井、定向井、含CO2或H2S等腐蚀介质井已大量出现。这些油气井对螺纹连接的气密封性、连接强度和耐腐蚀性等均提出了更高的要求。API圆螺纹和偏梯形螺纹已经不能满足这些井况的使用要求。实践证明，特殊螺纹接头油套管在我国特殊工况的油气井勘探开发中起到了很大作用，用量将会越来越大。 存在的问题 与国外相比，因使用、研制较晚，我国的特殊螺纹接头油套管目前还存在以下问题。 (1)产量远远跟不上使用需求。我国2005年特殊螺纹接头油套管的产量估计为3.5万t，约占油井管总消耗量的2%，远远未达到我国油田的用量需求，每年不得不从国外大量进口。 (2)包括进口在内，特殊螺纹接头油套管的使用量还远未达到国际一般水平。我国气、油比已经达到1∶3，按照国外一般规律，特殊螺纹接头油套管的用量应达到油套管总产量的20%以上。2005年我国特殊螺纹接头油套管的产量仅占油套管总产量的2.19%，再加上进口的特殊螺纹接头油套管，其合计比例也不会超过5%，因此还有很大的需求空间。 (3)国内能够生产特殊螺纹接头油套管的企业数量较少，产量也较低。目前，在国内油套管生产厂家中仅天津钢管、无锡西姆莱斯、宝山股份具有批量生产特殊螺纹接头油套管的能力，而且在这3家企业中，一次产品加工合格率能保证达到85%以上的也只有2家。因此，国内真正具备生产特殊螺纹接头油套管能力的企业太少，产量也无法再提高。这与国内企业的规划设计有关，如生产ERW套管的企业，由于钢级只能做到J55，故特殊螺纹接头油套管生产不能配套；再如一些油田附属的机加工厂，其自身没有轧管和热处理能力，因而对特殊螺纹接头加工的生产组织较困难。此外，还与特殊螺纹接头的设计和加工技术有关，如目前国内有些企业在特殊螺纹接头开发方面投入不够，即使已具有加工特殊螺纹接头的设备条件，但由于没有掌握其加工技术，因而也不能实现正常生产。 (4)国内企业特殊螺纹接头油套管的产品系列少，可供油田选择的扣型有限。除了天津钢管与美国Hunting公司的合资企业所生产的特殊螺纹接头Hunting系列规格比较齐全外，无锡西姆莱斯也只有5种特殊螺纹接头，其他厂家的特殊螺纹接头规格系列均很少，基本上是1个厂只有1种，因而很难在激烈的市场竞争中占有一席之地。而国外的油套管生产厂家，其特殊螺纹接头油套管产品系列和扣型均很多［4~7］，如日本住友金属公司有27种，V&M公司有25种，Tenaris集团有21种，这就为油田用户提供了多种选择。 (5)受钢级系列的限制。特殊螺纹接头油套管通常用在酸性气井、含CO2气井、油气混合井、稠油热采井、高压气井、深井、超深井、低压低渗透气井中，这就要求油套管材料本身要具有抗H2S腐蚀、抗CO2腐蚀、抗挤、超高强度等性能，因此只有具备生产像M65、65S、80S、L80、13Cr、P110、C90、95S、T95、Q125、V140等特殊用途或高钢级的管材，特殊螺纹接头的应用范围才会扩大。而国内具备生产这类产品能力的企业还不多，仅有天津钢管、宝山股份、无锡西姆莱斯等几家。不具备生产特殊用途油井管的企业，即使开发成功了特殊扣产品，也很难获得有效应用。 (6)基础研究工作不到位。国内对特殊螺纹接头油套管的开发还处于从引进到自主开发的过程中，对特殊螺纹接头的设计原理，比如密封设计、强度设计、防粘扣设计等方面还缺少深层次的认识。有的企业在消化国外特殊螺纹接头的过程中，没有深入理解其设计原理，只是从避开现有专利的角度出发，对原有结构进行微小变动，认为这样不但可以避开专利约束而且成功的把握性较大。但是，待产品加工出来后，其性能却不如人意。因此，根据用户反映，某些国产特殊螺纹接头在使用过程中还存在不少问题，突出表现在：①密封性能不可靠，由于密封结构及公差选择不当，或由于螺纹过盈量太大，上扣不到位，在使用过程中接头易发生泄漏；②粘扣，由于螺纹过盈量或金属/金属密封过盈量选择不当，导致螺纹粘扣或主密封面粘结。因此，进一步加强基础研究工作，加大科研投入力度，是我国各油套管生产厂开发特殊螺纹接头的关键。 (7)不具备短节加工能力。有些国内企业，从国外引进了具有很高精度的螺纹加工车床，有能力加工特殊螺纹接头油套管，但在生产线上加工短节与配套的辅件却很困难，有时无法加工，有时虽然可以加工但效率很低。而这些短节和配套的辅件却是特殊螺纹接头推广使用中不可缺少的，因而影响了特殊螺纹接头的发展。(治金报） |