D0L:10.13374.issn1001-053x.2012.s1.002 第34卷增刊1 北京科技大学学报 Vol.34 Suppl.1 2012年6月 Journal of University of Science and Technology Beijing Jun.2012 宝钢抗挤毁套管产品的技术特征 田青超 宝钢研究院钢管技术中心，上海201900 ☒通信作者，E-mail:tctian@163.com 摘要基于套管挤毁的传统理论，从合金设计、织构设计、强韧化机制和管柱设计等方面介绍了宝钢超高抗挤、抗挤抗硫和 抗挤耐热等抗挤系列套管的技术特点.以晶粒细化、析出相强化和织构优化等角度研究了套管的抗挤毁机制，提出了抗挤抗 硫套管在硫化氢腐蚀介质中的三个阶段的腐蚀行为以及抗挤耐热套管的抗挤强度的预测模型。 关键词油井套管：材料强度；韧性：织构；硫化氢：应力腐蚀开裂 分类号TE931·.2 Technical characteristics of Baosteel anti-collapse casing series products TIAN Qing-chao Pipe Technical Center,Baosteel Research Institute,Shanghai,201900,China Corresponding author,E-mail:tetian@163.com ABSTRACT Based on the traditional collapse mechanism,technical characteristics of Baosteel anti-collapse casing series were intro- duced,highlighting on alloying design,texture distribution,high strength-toughness mechanisms and casing string design.The collapse resistance mechanisms were researched from the points of grain refining,precipitation strengthening,and texture optimizing.Three- stage corrosion behavior of the casing series in H,S saturated aqueous brine solutions was proposed.A prediction model of collapse strength was finally constructed for the casing series. KEY WORDS oil well casing:strength of materials:toughness;textures;hydrogen sulfide;stress corrosion cracking 为了满足开采过程中存在的岩盐层等高地层压 素，从材料学和结构力学的角度全方位延缓压溃失 力、硫化氢应力腐蚀以及高温井况的油气井等问题， 稳过程的发生，从而有效地提高套管的抗挤强度 高抗挤系列套管的研究与开发已有近百年的历史. 目前己经创造性地开发出具有自主知识产权的超高 人们已从力学角度，系统研究了套管压溃失效机理、 抗挤系列BG(80-160)TT、抗挤抗疏系列BG(80- 影响因素、标准规范和高抗挤套管的生产制度 110)TS、抗挤耐热系列BG(80-125)TH和超高抗挤 等-习.目前，人们普遍认为，套管的抗挤毁性能主 HFW焊管系列BG(80-125)ETT等多钢级，4-1/2" 要取决于材质的屈服强度、残余应力、套管径厚比值 至10-3/8"等全API标准规格的高抗挤毁系列套管 和尺寸精度（套管不圆度、壁厚偏差）等结构力学方 产品新品种，并已在塔里木、中原、四川和辽河等油 面的因素.这些都是前人积累的宝贵财富，也是目 田推广使用，其中超高抗挤系列、抗挤抗硫系列套管 前国内外大多数钢管厂家生产高抗挤毁系列套管的 均己获得上海市高新成果认定.本文主要介绍了宝 主要理论依据和基本准则. 钢生产的无缝抗挤毁钢管产品的技术特征以及设计 为了满足油田对套管抗挤毁性能日益增长的需 理念 求，宝钢从上世纪90年代就开始研究抗挤毁套管. 1合金设计技术 宝钢抗挤系列套管从合金成分设计出发，综合控制 材料的化学成分与微观组织、回火温度与残余应力 合金化技术是宝钢抗挤毁系列套管设计和生产 以及钢管的壁厚均匀性与外径不圆度等各方面因 的基柱.以抗挤抗硫套管为例，一般认为，钢管的抗 收稿日期：2011-06-27第 34 卷 增刊 1 2012 年 6 月 北京科技大学学报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol． 34 Suppl． 1 Jun． 2012 宝钢抗挤毁套管产品的技术特征 田青超 宝钢研究院钢管技术中心，上海 201900 通信作者，E-mail: tctian@ 163． com 摘 要 基于套管挤毁的传统理论，从合金设计、织构设计、强韧化机制和管柱设计等方面介绍了宝钢超高抗挤、抗挤抗硫和 抗挤耐热等抗挤系列套管的技术特点． 以晶粒细化、析出相强化和织构优化等角度研究了套管的抗挤毁机制，提出了抗挤抗 硫套管在硫化氢腐蚀介质中的三个阶段的腐蚀行为以及抗挤耐热套管的抗挤强度的预测模型． 关键词 油井套管; 材料强度; 韧性; 织构; 硫化氢; 应力腐蚀开裂 分类号 TE931 + . 2 Technical characteristics of Baosteel anti-collapse casing series products TIAN Qing-chao Pipe Technical Center，Baosteel Research Institute，Shanghai，201900，China Corresponding author，E-mail: tctian@ 163． com ABSTRACT Based on the traditional collapse mechanism，technical characteristics of Baosteel anti-collapse casing series were intro￾duced，highlighting on alloying design，texture distribution，high strength-toughness mechanisms and casing string design． The collapse resistance mechanisms were researched from the points of grain refining，precipitation strengthening，and texture optimizing． Three￾stage corrosion behavior of the casing series in H2 S saturated aqueous brine solutions was proposed． A prediction model of collapse strength was finally constructed for the casing series． KEY WORDS oil well casing; strength of materials; toughness; textures; hydrogen sulfide; stress corrosion cracking 收稿日期: 2011--06--27 为了满足开采过程中存在的岩盐层等高地层压 力、硫化氢应力腐蚀以及高温井况的油气井等问题， 高抗挤系列套管的研究与开发已有近百年的历史． 人们已从力学角度，系统研究了套管压溃失效机理、 影响 因 素、标准规范和高抗挤套管的生产制度 等［1--2］． 目前，人们普遍认为，套管的抗挤毁性能主 要取决于材质的屈服强度、残余应力、套管径厚比值 和尺寸精度( 套管不圆度、壁厚偏差) 等结构力学方 面的因素． 这些都是前人积累的宝贵财富，也是目 前国内外大多数钢管厂家生产高抗挤毁系列套管的 主要理论依据和基本准则． 为了满足油田对套管抗挤毁性能日益增长的需 求，宝钢从上世纪 90 年代就开始研究抗挤毁套管． 宝钢抗挤系列套管从合金成分设计出发，综合控制 材料的化学成分与微观组织、回火温度与残余应力 以及钢管的壁厚均匀性与外径不圆度等各方面因 素，从材料学和结构力学的角度全方位延缓压溃失 稳过程的发生，从而有效地提高套管的抗挤强度． 目前已经创造性地开发出具有自主知识产权的超高 抗挤系列 BG( 80--160) TT、抗挤抗硫系列 BG( 80-- 110) TS、抗挤耐热系列 BG( 80--125) TH 和超高抗挤 HFW 焊管系列 BG( 80--125) ETT 等多钢级，4--1 /2″ 至 10--3 /8″等全 API 标准规格的高抗挤毁系列套管 产品新品种，并已在塔里木、中原、四川和辽河等油 田推广使用，其中超高抗挤系列、抗挤抗硫系列套管 均已获得上海市高新成果认定． 本文主要介绍了宝 钢生产的无缝抗挤毁钢管产品的技术特征以及设计 理念． 1 合金设计技术 合金化技术是宝钢抗挤毁系列套管设计和生产 的基柱． 以抗挤抗硫套管为例，一般认为，钢管的抗 DOI:10.13374/j.issn1001-053x.2012.s1.002