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前景广阔的镍基合金油井管
2012-08-01 00:00:00 作者:张忠铧 张春霞 来源:《腐蚀防护之友》

前景广阔的镍基合金油井管


  文/张忠铧,张春霞·宝山钢铁股份有限公司


  高酸性油气田是指油气资源中含有很高的硫化氢(一种特毒性气体)含量,同时又含有二氧化碳等腐蚀性气体。我国在川东北地区勘探开发的特大型气田就属于高酸性油气田。对于这些地质结构复杂、高温高压、高腐蚀介质环境的大型高酸性天然气来说,一般常用的钢材无法都满足其对腐蚀的高要求。


  基于此,镍基合金油井管道进入了人们的视线,其中G3镍基合金油井管是其中最具代表性的一种。


特点


  一提起镍基合金,很多人都会联想到航空航天和核电领域。的确,镍基合金是一种新型高端的合金材料。作为镍基合金家族的佼佼者,G3镍基合金油井管具有以下几个特点。


  (1)合金含量极高,其中Ni、MO、Cr等合金含量高达80%,一般的超级双相不锈钢中合金含量则不会超过40%。


  (2)制造工艺复杂,G3镍基合金由于高温变形抗力大,靠穿孔工艺根本“穿不动”,只能通过在中间打孔以后一根一根“挤出来”.


  (3)材料强度突出,镍基合金为单相奥氏体组织,成型之初的强度仅有200Mpa左右,而高酸性气田用油井管一般都要求强度在760MPa以上,G3镍基合金就是通过“硬生生”的冷轧工艺极好地提高了自身的材料强度,从而满足高酸性油气田的特殊需求。


  (4)抗腐蚀性能优异,在150℃以下,无论二氧化碳和硫化氢的分压有多高,氯离子浓度有多大,G3镍基合金油井管长期使用后仍然光亮如新。


  (5)生产要求严格,井深高达5000m以上的天然气井,从地面到井底,每一根油套管都是通过特殊螺纹连接,而G3镍基合金在加工的过程中,特别容易“粘刀”极易损坏加工用刀具,加工效率不及常规钢铁产品的5%。另外,5000多米的井深,通常会有20~30°的“狗腿度”,如何保证天然气不泄漏,对特殊螺纹的密封性能也就提出了特别高的要求。
 


现状


  由于G3等镍基合金油井管制造工序复杂、生产难度大、品质要求严格,长期以来,镍基合金油井管的制造技术被国外少数钢铁制造商所垄断,国内市场价格也一度高达每吨80万元/t。


  2006年,宝钢在国内率先开展G3镍基合金油井管的国产化攻关工作,经过课题组成员的共同努力,产品于2007年7月首次试制成功,并于2009年6月首次在中石化普光气田成功下井。在专家论证会上,评审专家一致认为,宝钢开发的G3镍基合金油井管填补了国内空白,产品质量达到国际先进水平,同时具备了批量生产的能力,为我国天然气工业的发展作出了突出贡献。

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