看似平常的鋼管,其實(shí)事關(guān)能源安全。
連續(xù)管是油管中的“明星產(chǎn)品”,是采用特殊材料和獨(dú)特工藝制造而成的高性能石油管材。長(zhǎng)期以來(lái),只有美國(guó)具備批量生產(chǎn)連續(xù)管的能力。由于供貨周期長(zhǎng)且價(jià)格昂貴,到21世紀(jì)初期,國(guó)內(nèi)連續(xù)油管作業(yè)技術(shù)仍處于起步階段。
2009年,CT80級(jí)(注:CT為連續(xù)油管英文Coiled Tubing的縮寫(xiě),80表示材料屈服強(qiáng)度為80×1000psi)連續(xù)管在寶雞成功下線,并成功在多個(gè)油田下井應(yīng)用。我國(guó)成為全球第二個(gè)掌握連續(xù)管核心生產(chǎn)技術(shù)的國(guó)家。
寶雞是青銅器之鄉(xiāng),有國(guó)內(nèi)油氣管材工程應(yīng)用領(lǐng)域唯一的國(guó)家級(jí)研發(fā)中心——國(guó)家石油天然氣管材工程技術(shù)研究中心(以下簡(jiǎn)稱“國(guó)家管研中心”),它依托寶雞石油鋼管有限責(zé)任公司(以下簡(jiǎn)稱“寶雞鋼管”)而建,是高端油氣管材領(lǐng)域的重要科研力量。
寶雞鋼管隸屬于中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司,其前身寶雞石油鋼管廠,于1958年落戶秦嶺腳下。1977年,寶雞鋼管創(chuàng)建了原石油部焊管研究所,2010年擴(kuò)建為鋼管研究院,2014年經(jīng)科技部批準(zhǔn)建成國(guó)家管研中心,為油氣輸送管、油套管、連續(xù)油管等產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化,做出了較大貢獻(xiàn)。
連續(xù)管具備良好的延展性,被廣泛應(yīng)用于修井、測(cè)井、鉆井、完井及油氣集輸?shù)龋B續(xù)管及其作業(yè)裝備又被稱作“萬(wàn)能作業(yè)機(jī)”,對(duì)提升油氣開(kāi)采作業(yè)效率有重要作用。
20世紀(jì)90年代開(kāi)始,寶雞鋼管在行業(yè)內(nèi)率先跟蹤和研究連續(xù)管標(biāo)準(zhǔn)。面對(duì)供應(yīng)受限和技術(shù)封鎖的情況,寶雞鋼管在2005年承擔(dān)起連續(xù)管及其檢測(cè)技術(shù)研究這一重大課題。
寶雞鋼管研發(fā)團(tuán)隊(duì)先后攻克了CT80級(jí)連續(xù)管專用材料、鋼帶及管材焊接工藝、連續(xù)管疲勞壽命評(píng)價(jià)等 5項(xiàng)核心技術(shù),形成了連續(xù)管生產(chǎn)、試驗(yàn)與評(píng)價(jià)的成套專有技術(shù)。2009年6月,寶雞鋼管生產(chǎn)出亞洲首盤(pán)CT80級(jí)、直徑31.8毫米、壁厚3.18毫米、長(zhǎng)度7600米的連續(xù)油管。經(jīng)國(guó)家石油管材質(zhì)量監(jiān)督檢測(cè)中心檢驗(yàn),以及多個(gè)油田現(xiàn)場(chǎng)下井試驗(yàn)和作業(yè),該產(chǎn)品性能被認(rèn)定達(dá)到國(guó)外同類產(chǎn)品水平,某些性能甚至更勝一籌。
“寶雞鋼管的連續(xù)管投產(chǎn)后,國(guó)內(nèi)油田的作業(yè)方式幾乎有了質(zhì)的飛躍。經(jīng)過(guò)10余年時(shí)間的推廣應(yīng)用,我國(guó)連續(xù)油管作業(yè)水平已經(jīng)有了很大提升。”國(guó)家管研中心副主任、中油國(guó)家石油天然氣管材工程技術(shù)研究中心有限公司黨委書(shū)記、執(zhí)行董事張錦剛向本刊記者介紹。2009年國(guó)內(nèi)的連續(xù)管作業(yè)車不到70臺(tái),到2022年已經(jīng)達(dá)到近300臺(tái)。通過(guò)持之以恒的科研攻關(guān),寶雞鋼管連續(xù)管產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了鋼級(jí)系列化,從鋼級(jí)CT70、CT80、CT110,到全球最高鋼級(jí)CT150,還開(kāi)發(fā)了2205雙相不銹鋼等耐蝕合金連續(xù)管,以及非金屬連續(xù)管等高端產(chǎn)品。
2021年,在亞洲最大的頁(yè)巖油示范平臺(tái)某井位作業(yè)現(xiàn)場(chǎng),使用CT110鋼級(jí)2英寸4500米連續(xù)油管進(jìn)行連續(xù)油管拖動(dòng)壓裂施工,有效提高了施工效率。
寶雞鋼管素有“中國(guó)焊管發(fā)源地”的美稱。建廠第二年,寶雞鋼管生產(chǎn)出我國(guó)第一根外徑426毫米的單面螺旋埋弧焊鋼管,鋼管樣品進(jìn)京參加了國(guó)慶10周年獻(xiàn)禮。
“共和國(guó)第一管”是榮耀,也是使命。在后續(xù)發(fā)展中,寶雞鋼管牢記打造我國(guó)油氣裝備國(guó)之利器的使命,幾代寶雞鋼管人發(fā)揚(yáng)“干”字文化,實(shí)現(xiàn)了我國(guó)輸送管、油套管、連續(xù)管技術(shù)的一次次飛躍,參與了國(guó)內(nèi)所有重大管線建設(shè),成為國(guó)家能源輸送、油氣勘探開(kāi)發(fā)和新能源裝備的重要保障力量。
近年來(lái),國(guó)內(nèi)不斷加大油氣勘探開(kāi)發(fā)力度,深層、深海等新領(lǐng)域和頁(yè)巖油氣、煤層氣等非常規(guī)油氣資源成為勘探開(kāi)發(fā)的主攻方向。連續(xù)管具有快捷高效、綜合成本低、地層傷害小、可重復(fù)利用等獨(dú)特優(yōu)勢(shì),成為油氣勘探開(kāi)發(fā)中不可或缺的“金鑰匙”。
2022年6月,寶雞鋼管自主研發(fā)的CT150級(jí)連續(xù)管應(yīng)用到新疆地區(qū)油氣勘探開(kāi)發(fā)最前沿。這是全球首盤(pán)、較高強(qiáng)度級(jí)別的連續(xù)管,具有良好的抗屈曲、抗扭轉(zhuǎn)和承壓能力,可滿足國(guó)內(nèi)外深井、超深井、頁(yè)巖氣超長(zhǎng)水平井及超高壓力井的復(fù)雜作業(yè)需求。標(biāo)志著國(guó)產(chǎn)連續(xù)管的研發(fā)能力和制造技術(shù),開(kāi)始領(lǐng)跑全球。
2022年7月,寶雞鋼管自主研發(fā)的耐二氧化碳腐蝕連續(xù)管在吉林油田CCUS-EOR項(xiàng)目國(guó)家級(jí)示范區(qū)成功下井應(yīng)用。CCUS-EOR通過(guò)把收集來(lái)的二氧化碳注入油層中,讓二氧化碳與原油相溶,以提高原油的采收率。同時(shí),此方法可以使大量工業(yè)二氧化碳埋存地下,起到減排溫室氣體的作用。然而,二氧化碳對(duì)鋼管具有腐蝕性。油田采用常規(guī)油管作為注入管柱,存在耐腐蝕性能差、接頭多、螺紋易泄漏等問(wèn)題,成為制約CCUS-EOR項(xiàng)目高效運(yùn)行的老大難問(wèn)題。
針對(duì)這一行業(yè)痛點(diǎn),寶雞鋼管依托國(guó)家管研中心,聯(lián)合國(guó)內(nèi)一流冶金企業(yè)、科研院所和油田用戶,搭建高腐蝕環(huán)境用耐蝕合金管材試驗(yàn)研發(fā)平臺(tái),創(chuàng)造性地提出新型耐二氧化碳腐蝕連續(xù)管的解決方案。經(jīng)過(guò)近三年攻關(guān),耐腐蝕性能和力學(xué)性能優(yōu)異的耐二氧化碳腐蝕連續(xù)管于2021年9月成功下線。耐二氧化碳腐蝕連續(xù)管的抗內(nèi)、外壓力能力高于標(biāo)準(zhǔn)30%以上,疲勞壽命約為普通碳鋼的2倍,在二氧化碳油氣井環(huán)境下腐蝕速率是普通碳鋼的十分之一。
2022年,寶雞鋼管累計(jì)生產(chǎn)耐蝕合金連續(xù)管100余盤(pán)計(jì)1000余噸,批量應(yīng)用于吉林、長(zhǎng)慶等油田,標(biāo)志著中國(guó)石油自產(chǎn)耐蝕合金連續(xù)管在油田實(shí)現(xiàn)系列化、規(guī)?;?。
氫能是我國(guó)的戰(zhàn)略能源。近年來(lái),寶雞鋼管加大輸氫管材研發(fā)力度,為國(guó)內(nèi)首條高壓、高摻氫比例的內(nèi)蒙古包頭—臨河管線工程開(kāi)發(fā)出摻氫輸送用螺旋焊管產(chǎn)品。同時(shí),寶雞鋼管積極開(kāi)發(fā)純氫輸送用管材,自主研發(fā)出國(guó)內(nèi)首根抗氫脆性能優(yōu)異的純氫輸送用HFW焊管,可滿足年輸量10萬(wàn)噸級(jí)的高壓氫氣輸送要求,為高端新能源管材的保供做好了技術(shù)儲(chǔ)備。
談及近年來(lái)我國(guó)油氣管材的研發(fā)成就,中國(guó)工程院院士、國(guó)家管研中心技術(shù)委員會(huì)主任李鶴林欣慰地說(shuō):“以前,我國(guó)在油套管的研發(fā)和應(yīng)用方面都受制于人,隨后經(jīng)過(guò)我們多年的技術(shù)攻關(guān)和產(chǎn)品開(kāi)發(fā),尤其是在高端油井管材方面,目前已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)化,打破了國(guó)外的技術(shù)壟斷,為我國(guó)的油氣勘探開(kāi)發(fā)事業(yè)的發(fā)展提供了強(qiáng)有力的裝備支撐。”