油井管在石油工业中占有重要的位置，石油天然气勘探开发消耗大量油井管。据国际权威统计，每钻进一米，约需油井管62kg，2012年我国消耗油井管350万吨（三桶油和延长石油公司），耗资几百亿元人民币。

    油井管在石油工业中的地位，最主要的是其质量、性能对石油工业的发展关系重大。油井管服役工况条件恶劣。通常要承受几百甚至上千个大气压的内压或外压（塔里木油田最高压力可达120MPa），几百吨的拉伸载荷，还有高温及严酷的腐蚀介质的作用。

    油井管损坏有时会导致油气井报废。我国西部油田一口油气井的成本约几千万元甚至上几亿元人民币。油井管的安全可靠性、使用寿命和经济性对石油工业关系极其重大。据国际钻井承包商协会（IADC）统计，每起钻柱断裂事故平均直接损失为10.6万美元。

    钛合金油井管材料优点和应用现况

    钛合金油井管具有优异的耐应力、耐腐蚀、耐高温高压、抗断裂性、高熔点、无磁性、高抗震性和良好的机械性能：

    目前，我国日益成熟的钛合金加工制备技术使钛合金油井管具有较低的制造成本；我国是钛资源大国，而镍矿资源较为贫乏，从长远来讲，大力发展钛合金油井管代替镍基合金管有利于进一步降低油田开发成本。

    国外于上世纪80年代开始进行钛合金管在石化行业的研究与运用，国内宝钛集团、天津钢管、攀成钢、宝钢、北京有色金属研究总院、忠世高新等单位均在钛合金材质油套管的开发上取得一定进展，产品已初步下井测试。

    钛合金在石油行业应用的问题

    1、适应服役环境的钛合金材料种类还不够丰富；

    2、管材制备加工技术需进一步完善，提高成品率；

    3、重新设计钛合金专用密封螺纹结构：

    4、酸化液腐蚀问题急需解决：

    5、存在与碳钢接触加速腐蚀问题：

    6、钛合金韧性指标需重新制定：

    钛合金油井管研究进展

    石油管工程技术研究院从2008年起开始跟踪研究钛合金油井管，开展了多个钛合金研究及试验评价项目，研究主要集中在以下方面：

    1、钛合金选材指导与评价：钛合金油管材料通过了美国腐蚀工程师协会NACE TM0177-2005标准规定的抗SSC检测，表现出良好的抗SSC性能。

    2、钛管关键指标研究：对多种钛合金进行了全面的理化、实物及抗腐蚀性能、服役性能的试验。

    3、钛合金气密封特殊螺纹开发：与加拿大C-Fer中心合作，进行了油套管特殊螺纹接头气密封机理研究，为钛合金材料量身开发了气密封特殊螺纹接头，取得知识产权。

    4、钛合金酸化缓蚀剂开发：针对钛合金酸化腐蚀问题，开发出适用于钛合金盐酸酸化缓蚀剂TG-205，该缓蚀剂能够满足盐酸酸化的要求。

    5、钛合金管ISO13679评价试验：对全尺寸钛合金油套管产品进行ISO13679 实物评价试验，通过试验后获取进入市场的钥匙，2015年12月第一次通过ISO13679 Ⅱ级试验，完成全过程产品开发，并在中国海洋石油集团实验井进行下井试验。取得了很好的试验效果。

    6、钛合金专用螺纹脂开发：开发出了钛合金抗粘扣螺纹润滑脂。

    7、合金抗粘扣表面处理技术：建立了多技术路线的抗粘扣工艺方案，解决了钛合金粘扣问题。

    8、钛合金螺纹加工及检测技术：可实现从设计图纸、数控编程、加工工艺制定和刀具定制、检测工艺制定和量具定制的全套特殊螺纹设计及转化技术，在钛合金油套管上加工高精度的气密封特殊螺纹及密封面。

    9、钛合金标准体系的建立：2015年行业标准SY/T 6896.3-2015《钛合金油管》发布；2016年行标计划《钛合金套管技术规范》已立项，在制定中。

    国家对钛合金油井管非常重视，目前已制定三大课题：

    1、国家科技部科技支撑计划项目“海底油气开采用特殊钢材料产业化技术开发”设置了“特殊耐蚀合金及膨胀套管应用性能评价及标准”课题。

    2、国家科技部重点研发项目“高耐蚀钛合金管材与高品质钛带制造技术”设置了“钛合金油井管应用技术研究”课题。

    3、国家重点专项项目“大型油气田及煤层气研究开发”设置了“钛合金钻杆研究开发”课题。

    下一步工作建议：

    1、加强服役工况下可用钛合金材料进行试验研究，建立起适合石化行业用钛合金材料体系和性能数据库。

    2、系统研究关键的强度、韧性、耐蚀性等指标，建立起符合钛合金油井管特性的关键性能指标。

    3、钛合金材料的整体管柱力学设计尚未健全，需要进一步的研究和建立相应的管柱设计方法和规范。

    4、对各家钛合金管产品进行综合评价，在深入研究的基础上进行应用推广和指导，并建立动态跟踪研究，逐步建立失效分析及预防体系。

    5、制定完善的钛合金油井管标准体系。

    宝鸡是中国钛谷，即有宝钛集团这样的龙头企业，也有一大批差异化发展的民营企业，研发、冶炼、加工、应用的实力都很强，石油装备产业也是宝鸡市、宝鸡高新区的重点产业，希望有更多的业界人士，投入到钛合金在石油装备特别是油气管方面的应用中来，早日实现我国在这个世界性产业上面的突破。

    专家简介

    宋生印是中国石油集团公司高级技术专家研究员，国务院政府特殊津贴获得者。主要从事石油管工程技术研究，主持及参与完成国家及省部级各类重大项目30余项，有16项成果获得国家级省部级奖励。获得授权国家发明专利22项，其中发明专利12项。

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责任编辑：刘洋

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