油井管在石油工業中占有重要的位置，石油天然氣勘探開發消耗大量油井管。據國際權威統計，每鉆進一米，約需油井管62kg，2012年我國消耗油井管350萬噸（三桶油和延長石油公司），耗資幾百億元人民幣。

    油井管在石油工業中的地位，最主要的是其質量、性能對石油工業的發展關系重大。油井管服役工況條件惡劣。通常要承受幾百甚至上千個大氣壓的內壓或外壓（塔里木油田最高壓力可達120MPa），幾百噸的拉伸載荷，還有高溫及嚴酷的腐蝕介質的作用。

    油井管損壞有時會導致油氣井報廢。我國西部油田一口油氣井的成本約幾千萬元甚至上幾億元人民幣。油井管的安全可靠性、使用壽命和經濟性對石油工業關系極其重大。據國際鉆井承包商協會（IADC）統計，每起鉆柱斷裂事故平均直接損失為10.6萬美元。

    鈦合金油井管材料優點和應用現況

    鈦合金油井管具有優異的耐應力、耐腐蝕、耐高溫高壓、抗斷裂性、高熔點、無磁性、高抗震性和良好的機械性能：

    目前，我國日益成熟的鈦合金加工制備技術使鈦合金油井管具有較低的制造成本；我國是鈦資源大國，而鎳礦資源較為貧乏，從長遠來講，大力發展鈦合金油井管代替鎳基合金管有利于進一步降低油田開發成本。

    國外于上世紀80年代開始進行鈦合金管在石化行業的研究與運用，國內寶鈦集團、天津鋼管、攀成鋼、寶鋼、北京有色金屬研究總院、忠世高新等單位均在鈦合金材質油套管的開發上取得一定進展，產品已初步下井測試。

    鈦合金在石油行業應用的問題

    1、適應服役環境的鈦合金材料種類還不夠豐富；

    2、管材制備加工技術需進一步完善，提高成品率；

    3、重新設計鈦合金專用密封螺紋結構：

    4、酸化液腐蝕問題急需解決：

    5、存在與碳鋼接觸加速腐蝕問題：

    6、鈦合金韌性指標需重新制定：

    鈦合金油井管研究進展

    石油管工程技術研究院從2008年起開始跟蹤研究鈦合金油井管，開展了多個鈦合金研究及試驗評價項目，研究主要集中在以下方面：

    1、鈦合金選材指導與評價：鈦合金油管材料通過了美國腐蝕工程師協會NACE TM0177-2005標準規定的抗SSC檢測，表現出良好的抗SSC性能。

    2、鈦管關鍵指標研究：對多種鈦合金進行了全面的理化、實物及抗腐蝕性能、服役性能的試驗。

    3、鈦合金氣密封特殊螺紋開發：與加拿大C-Fer中心合作，進行了油套管特殊螺紋接頭氣密封機理研究，為鈦合金材料量身開發了氣密封特殊螺紋接頭，取得知識產權。

    4、鈦合金酸化緩蝕劑開發：針對鈦合金酸化腐蝕問題，開發出適用于鈦合金鹽酸酸化緩蝕劑TG-205，該緩蝕劑能夠滿足鹽酸酸化的要求。

    5、鈦合金管ISO13679評價試驗：對全尺寸鈦合金油套管產品進行ISO13679 實物評價試驗，通過試驗后獲取進入市場的鑰匙，2015年12月第一次通過ISO13679 Ⅱ級試驗，完成全過程產品開發，并在中國海洋石油集團實驗井進行下井試驗。取得了很好的試驗效果。

    6、鈦合金專用螺紋脂開發：開發出了鈦合金抗粘扣螺紋潤滑脂。

    7、合金抗粘扣表面處理技術：建立了多技術路線的抗粘扣工藝方案，解決了鈦合金粘扣問題。

    8、鈦合金螺紋加工及檢測技術：可實現從設計圖紙、數控編程、加工工藝制定和刀具定制、檢測工藝制定和量具定制的全套特殊螺紋設計及轉化技術，在鈦合金油套管上加工高精度的氣密封特殊螺紋及密封面。

    9、鈦合金標準體系的建立：2015年行業標準SY/T 6896.3-2015《鈦合金油管》發布；2016年行標計劃《鈦合金套管技術規范》已立項，在制定中。

    國家對鈦合金油井管非常重視，目前已制定三大課題：

    1、國家科技部科技支撐計劃項目“海底油氣開采用特殊鋼材料產業化技術開發”設置了“特殊耐蝕合金及膨脹套管應用性能評價及標準”課題。

    2、國家科技部重點研發項目“高耐蝕鈦合金管材與高品質鈦帶制造技術”設置了“鈦合金油井管應用技術研究”課題。

    3、國家重點專項項目“大型油氣田及煤層氣研究開發”設置了“鈦合金鉆桿研究開發”課題。

    下一步工作建議：

    1、加強服役工況下可用鈦合金材料進行試驗研究，建立起適合石化行業用鈦合金材料體系和性能數據庫。

    2、系統研究關鍵的強度、韌性、耐蝕性等指標，建立起符合鈦合金油井管特性的關鍵性能指標。

    3、鈦合金材料的整體管柱力學設計尚未健全，需要進一步的研究和建立相應的管柱設計方法和規范。

    4、對各家鈦合金管產品進行綜合評價，在深入研究的基礎上進行應用推廣和指導，并建立動態跟蹤研究，逐步建立失效分析及預防體系。

    5、制定完善的鈦合金油井管標準體系。

    寶雞是中國鈦谷，即有寶鈦集團這樣的龍頭企業，也有一大批差異化發展的民營企業，研發、冶煉、加工、應用的實力都很強，石油裝備產業也是寶雞市、寶雞高新區的重點產業，希望有更多的業界人士，投入到鈦合金在石油裝備特別是油氣管方面的應用中來，早日實現我國在這個世界性產業上面的突破。

    專家簡介

    宋生印是中國石油集團公司高級技術專家研究員，國務院政府特殊津貼獲得者。主要從事石油管工程技術研究，主持及參與完成國家及省部級各類重大項目30余項，有16項成果獲得國家級省部級獎勵。獲得授權國家發明專利22項，其中發明專利12項。

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責任編輯：劉洋

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