宝钢股份超级13Cr油套管:从被‘卡脖子’到多方面突破的发展历程

   日期:2025-04-02     来源:网络整理    作者:二手钢材网    浏览:215    评论:0    
核心提示:2021年10月底,宝钢股份超级13Cr油套管在西北某油田开展批量试用。最终,在2009年,宝钢股份生产的第1批超级13Cr油套管在西北某油田下井使用,成功打破了国外垄断。

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《中国冶金报》头条报道

从被“卡脖子”的困境中挣脱出来,进而突破了“卡脖子”的难题,最终实现了国产化;从一开始无法进行生产,到实现了全流程一贯制的生产,接着能够根据不同的井况为用户量身定制性价比最为优越的产品,并且提供一揽子的解决方案;从最初仅有单一产品,逐步发展形成了系列产品,而后又形成了拥有 8 个具备自主知识产权产品牌号的“大家族”;从诞生之时就植入了“低碳基因”,到在全生命周期中都切实践行减排降碳……它携带着“”这一标识,踏入了全球用户的油气田开发现场,成为了强腐蚀性油气田开采和储气库建设的“安全使者”,以及支撑大型油气田突破产量纪录的“品牌大使”。宝钢股份超级马氏体不锈钢油套管(下称超级 13Cr 油套管)在 10 多年的时间里不断取得突破,它具备了超强的抗腐蚀能力,同时也具备了稳定高效的交付能力。

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然而,在 10 多年前,超级 13Cr 油套管在我国一直完全依赖进口。当时其价格曾一度高达 10 万元/吨,交货周期更是长达 9 个月。国外厂商借此牢牢地卡住了我们的“脖子”,这对我国多个重大战略能源工程的建设进度产生了严重的影响。那么,宝钢股份是怎样实现高端油套管产品国产化的呢?又是如何雄踞国内市场并走向全球的呢?

困局

油气开采遇上“拦路虎

油气资源在地底历经了上亿年的孕育。它往往含有各种腐蚀介质。经统计,60%多的油气井都存在管材腐蚀的情况。因管材腐蚀而导致的油气井报废问题不断出现。这些问题成为了油气开采的“拦路虎”。

我国油气资源,尤其是天然气资源,长期以来无法满足自身的需求。并且,对外依存度在逐年提升,这已然成为国家能源战略安全的一大隐患。另外,我国各主要油气田的腐蚀问题也十分严峻,对我国油气资源的开发形成了限制。

21 世纪以来,我国在西北地区发现了多个超大型气田。这些气田被寄予厚望,有望解决我国的气荒问题。以新疆某油田为例,它的天然气探明储量超过万亿立方米,并且是国家建设西气东输工程的主要气源地。并且含有二氧化碳(溶入水后)、氯离子等强腐蚀性介质。一口井的管柱由多达 500 根以上的油管连接而成。只要有一根管子出现断裂情况,就会造成泄漏等事故。只要有一根管子出现腐蚀穿孔等问题,也会造成井喷等事故。这些事故容易导致大规模人员伤亡和环境污染。这对管材的强韧性和耐腐蚀性能等方面提出了严苛的挑战。

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破局

用3年时间实现国产化

经过反复挑选,超级 13Cr 油套管进入了人们的视野。这种油套管具有强耐腐蚀性能。该类型合金具备高强度且耐腐蚀的特点,拥有能够应用于国内外“三超”(超深、超高温、超高压)油气资源开发的能力。

2006 年我国开始对西北油气田进行初始开发。当时,国内在超级 13Cr 油套管方面的相关研究几乎是一片空白。并且,这种产品长期被国外所垄断。大家心里都想着:“一定要实现国产化!”从那时起,宝钢股份将保障国家战略能源开发用材供应当作自己的责任。它把耐蚀合金油套管确定为重点攻关的方向,并成立了一个专项攻关团队,这个团队由中国宝武的工程科学家、宝钢股份的首席研究员张忠铧来牵头。有 20 多名来自宝钢股份中央研究院、钢管条钢事业部等单位的技术骨干,在国内率先开始了针对超级 13Cr 油套管的国产化攻关工作。

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张忠铧

太艰难啦!即便已经过去了 10 多年,张忠铧对超级 13Cr 油套管的国产化攻关历程依旧记忆犹新。我们没有相关资料,也没有任何可供借鉴的技术经验,攻关团队完全是从无到有、从头开始的。张忠铧带领团队成员怀着必胜信念,要把不可能变成可能。他们废寝忘食,通宵达旦地工作,从实验室材料研究开始,接着进行产品腐蚀评价,然后开展工艺研究,最后到现场试制。在这个过程中,他们不放过任何一个技术问题,咬牙坚持,度过了一个又一个不眠之夜。

研究阶段如同摸着石头过河,只能一轮一轮地开展实验。仅常用的金相分析就做了数百组。那时,负责实验室钢种研究的宝钢股份中央研究院高级主任研究员张春霞博士,连续几个月没日没夜地待在实验室里。当合格的样品最终被她捧在手里时,她比捧着刚出生的孩子还要小心翼翼,那一刻她非常激动!”回忆起当时的情景,张春霞脸上洋溢着幸福。

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张春霞

制造阶段面临着巨大的挑战,一方面需要攻克超级 13Cr 油套管产品的开发设计难关,另一方面还需要先进的生产技术来支撑产品的制造。首席工程师赵鹏表示,超级 13Cr 油套管的工艺流程较为复杂,生产难度较大,当时在世界范围内仅有几家油套管生产厂家能够生产。实现国产化这件事已经迫在眉睫,我们必须要攻克这个难题!在没有可借鉴的技术以及经验的情形下,钢管条钢事业部的生产技术人员为了提升产品的成材率而进行日夜的奋战。

在 2007 年的时候,第 1 根通红的超级 13Cr 油套管从宝钢 140 毫米轧管机组下线了。之后,整个团队都变得十分沸腾。张忠铧也是百感交集,成就感和自豪感自然而然地产生了,这是宝钢的骄傲。

宝钢股份为提升产品竞争力,持续钻研超级 13Cr 油套管的一贯制制造技术,该技术满足了国际最严苛标准要求,并且实现了超级 13Cr 系列产品大规模制造时的质量受控以及生产稳定。

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2009 年,宝钢股份的第一批超级 13Cr 油套管在西北某油田投入下井使用。这标志着该类型产品成功打破了国外的垄断。2016 年,宝钢股份的超级 13Cr 油套管首次承接了海外的批量订单,并且与国外先进企业在同一舞台上展开了竞争。在后期组织的产品鉴定会上,评审专家都认为,宝钢自主研发的超级 13Cr 油套管将国内的空白给填补了。并且,该产品的质量达到了国际先进水平,其耐腐蚀性、韧性等指标也达到了国际领先水平。

宝钢股份的产销研团队从无到有开始做起。他们历经 3 年时间,逐一攻克了诸多难关。成功实现了超级 13Cr 油套管的国产化。并且能够与国际供应商展开有效的竞争。这使得我国油气开采的管材采购成本得到了明显降低。

进取

占领一个又一个高地

宝钢股份的超级 13Cr 油套管问世了。它迅速在油气田投入批量使用,这些油气田以西北地区为代表。它明显加快了我国西部地区油气资源的开发进程。

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“三超”油气井井况日益复杂油田套管和油管的钢材是什么钢,开采难度持续加大,这使得用户对油套管的质量和安全性能提出了更高要求。宝钢产销研团队毫不松懈,勇敢面对困难并继续努力,先后开发出能在不同腐蚀环境中安全使用的马氏体不锈钢系列油套管产品,构建了全流程制造技术及选材规范,拥有了较为完备的品种结构,制造能力也得到了显著提升。具备稳定高效的交付能力。赵鹏称,宝钢作为一家将质量视为命脉的制造企业,在产品制造环节要求极为严格。它通过开拓创新,成功开发出超级 13Cr 无缝热轧工艺技术,从而使产品质量得到大幅提升;还独家研发出全套热处理工艺。并且,从冶炼、制管到管加工的每道工序,都有专门的控制要点以及内控指标。在出厂之前,每根管子都要接受严格的无损检测和人工检验。

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赵鹏与张春霞在现场

海上油气田使用的超级 13Cr 特殊螺纹油井管,是之前国内唯一未实现国产化且市场超亿元的石油管品种。超级 13Cr 特殊螺纹油井管与碳钢产品不同,它有其特殊性与复杂性。之前国内在超级 13Cr 特殊螺纹接头制造质量管控体系方面存在缺失。宝钢股份结合“十三五”国家重点研发计划项目,攻克了海上油气田用超级 13Cr 特殊螺纹油井管的“卡脖子”核心技术。同时,建立了完善的特殊螺纹接头制造质量管控体系。并且,实现了国产超级 13Cr 特殊螺纹油井管在海上油气田供货领域零的突破。这些成果有力地支撑了我国深水高温高压油气井的顺利开发。

多年来,每当超级 13Cr 油套管下井时,宝钢股份会派遣专业技术人员和服务人员。这些人员会提供跟井服务以及指导服务。同时,宝钢股份还建立了一套服务流程和机制,涵盖需求跟踪、定制化设计、到货商检、库存跟踪、下井服务、定期走访交流以及使用效果跟踪等环节,是全周期、全方位的。通过这样优质高效的服务,宝钢股份赢得了用户,也赢得了市场。

2010 年 10 月底,宝钢股份的超级 13Cr 油套管在西北某油田开始进行批量试用。宝钢为了保证油管的使用符合规范,一方面与油田的技术专家一同制定了详细的下井操作使用规范等指导文件,另一方面派遣专业技术人员和常驻服务人员前往使用现场,对油管整个下井过程进行指导和辅助工作。当时,新冠肺炎疫情的管控变得更加严格了,这给出行带来了许多的困难。然而,只要能够让用户感到满意,哪怕是再大的困难,也一定要努力挺过去。员工刘普等人经历了一路的波折之后终于到达了现场,到达后他们立刻就投入到了工作当中。在下井之前,他们与用户一起,对管子、工器具、螺纹脂、附件等物品都逐一进行了确认,同时也和井队就相关的作业要点进行了沟通。刘普在井下作业过程中,指导用户按照规范操作流程进行操作,同时对每根管子的拧接曲线进行确认,以确保管子能够正确使用。尤其在下井后期,泥浆开始上返,这对管子的拧接产生了较大影响,而管子拧接过程的不稳定也给曲线的正确判定带来了很大困扰。刘普凭借丰富的现场经验,为了减少重新拧接的次数,配合用户尽快完成油管下井,对异常曲线进行了快速且准确的判定。最终,所有管子的气密封检验都一次性判定合格,用户高度评价了宝钢股份的服务质量和效率。

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引领

从绿色制造到制造绿色

近年来油田套管和油管的钢材是什么钢,一直秉持绿色理念。大力推动了油套管的生产制造朝着绿色化的方向发展进程。竭力构建起了高效的、清洁的、低碳的以及循环的绿色制造体系。成功打造出了宝钢股份超级 13Cr 油套管的绿色低碳品牌。

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宝钢股份是国内天然气勘探开发和输送用管产品的行业引领者与主力供应商,它充分运用自身的专业技术优势,依据精准、快速、环保和经济的设计理念,为天然气勘探开发和输送给予全面且可靠的油气开采用管综合解决方案,推动我国构建更为清洁低碳、安全高效的能源体系,树立起了宝钢钢管 SAFEE 绿色品牌。

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宝钢股份超级 13Cr 油套管从诞生起就将“低碳基因”融入自身。在近两年来,电炉积极利用绿电,并且使用比例持续提升。宝钢股份超级 13Cr 油套管在低碳发展方面展现出十足的“绿”动力。同时,还开发出了电炉冶炼+大方坯连铸管坯的制造工艺,使产品收得率得到大幅提高。与转炉炼钢相比,电炉冶炼每吨钢能够减排 1.6 吨二氧化碳和 3 吨固体废弃物。

以安全、可靠为主题的 SAFEE 宝钢油套管品牌形象也随之在全球范围内得到广泛传播。

绿色发展,要去“碳”中寻找未来。宝钢股份成功开发出超级 13Cr 系列油套管产品,该产品的耐蚀性能十分优异。它不但极大地提升了在强腐蚀性油气田开采时的安全性,而且大幅度延长了油气田管材的使用寿命。在全生命周期中,其碳排放明显降低,为油气的高效开发注入了新的动力,对于提升我国碳减排的能力以及早日达成“双碳”目标都有着重要的意义。

技术档案

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宝钢股份超级13Cr油套管研发与应用

品种为宝钢股份的超级马氏体不锈钢油套管,它也被称作超级 13Cr 油套管。

我国油气资源长期难以满足自身需求。自身储量不足对其有影响,同时油气田内含介质的腐蚀问题也严重制约了油气资源的开发,这使得油气开采用套管性能需达到较高要求。2006 年,我国在高端油套管研究方面几乎是空白状态,产品长期被国外所垄断,吨钢售价曾一度高达 10 万元。宝钢股份为保障国家战略能源开发用材的供应,成立了专项攻关团队。该团队展开了针对超级 13Cr 油套管的国产化攻关工作。最终,在 2009 年,宝钢股份生产出的第一批超级 13Cr 油套管在西北某油田下井投入使用,成功打破了国外的垄断。如今,宝钢股份超级 13Cr 油套管的年产量在研发之初仅为数百吨,之后逐年大幅提升。其市场占有率处于遥遥领先的地位。它不但能够满足国内各大油气田的使用需求,还可以批量出口至海外,为全球油气田用户提供了强有力的支撑。

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