连续油管用钢研究现状与发展趋势

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1、Lab of Materials Forming Theory and Quality Control MSE, USTBLab of Materials Forming Theory and Quality Control MSE, USTB北京科技大学材料科学与工程学院刘雅政Lab of Materials Forming Theory and Quality Control MSE, USTBLab of Materials Forming Theory and Quality Control MSE, USTB目录一、连续油管概述三、连续油管及其用钢发展趋势二、马钢非调质CT80连续油

2、管用钢开发Lab of Materials Forming Theory and Quality Control MSE, USTBLab of Materials Forming Theory and Quality Control MSE, USTB一、连续油管概述连续油管（连续油管（Coiled Tubing，简称，简称CT） 由若干段长度在百米以上的柔性管通过对焊或斜焊工艺焊接而成的无接头连续管，长度一般达几百米至几千米； 相对于常规单根螺纹连接油管而言的，又称为挠性油管、蛇形管或盘管。 连续管在修井、测井、钻井、完井，以及井场集输管线、海洋管线等得到广泛应用。连续油管与普通油井管相比

3、，连续管具有以下优势:u无螺纹连接，作业可靠性和安全性高；u搬迁安装快捷，大幅提高作业效率；u可以不停产带压作业；u作业现场占地少，灵活方便u作业成本大幅降低，可节省50%-70的费用。Lab of Materials Forming Theory and Quality Control MSE, USTBLab of Materials Forming Theory and Quality Control MSE, USTB钻井分层酸化腐蚀冲洗洗井陆地海洋连续油管应用Lab of Materials Forming Theory and Quality Control MSE, USTBLa

4、b of Materials Forming Theory and Quality Control MSE, USTBl连续管技术在北美及发达地区得到了快速发展和广泛应用。到2010年，全球已有1778余台CTU，中国49台。l在北美地区，连续油管应用最为广泛，年消耗量占全球的60%以上，年增长率10%-15%。 国外快速发展、广泛应用；国内发展缓慢，但市场空间大，随着连续油管技术发展，国产连续油管用钢需求量势必会逐渐增大。连续油管发展现状Lab of Materials Forming Theory and Quality Control MSE, USTBLab of Materials

5、Forming Theory and Quality Control MSE, USTB连续油管作业过程Lab of Materials Forming Theory and Quality Control MSE, USTBLab of Materials Forming Theory and Quality Control MSE, USTB第1次弯曲第2次弯曲第3次弯曲连续油管作业装置（连续油管作业装置（CTU）示意图）示意图连续石油管在使役时，承受着反复的弯曲变形，需要承受大量的塑性变形低屈强比连续油管在一次循环中应力都达到材料的屈服点，在这种交变应力（或应变）的反复作用下极易萌生裂纹

6、、扩展并导致断裂，以低周疲劳失效方式而断裂高的低周疲劳性能连续油管的寿命还与腐蚀因素有关高的抗腐蚀性能屈强比越低，材料从开始塑性变形到断裂所需要的形变量越大，提高了塑性变形能力，可有效缓解因过载而产生的应力集中连续油管在使用时，承受着反复的弯曲变形，每次拉起、送入下井、使用完成这一过程都承受6次弯曲连续油管性能要求Lab of Materials Forming Theory and Quality Control MSE, USTBLab of Materials Forming Theory and Quality Control MSE, USTBCT80表示最小屈服强度为80000ps

7、i美制强度单位（80000psi相当于555MPa）的连续油管。钢水、夹杂物控制纯净度钢水、夹杂物控制纯净度 材料具有较高的抗疲劳开裂性能，因此要求钢水的纯净度较高，A、B、C、D夹杂物级别均要求不大于0.5。力学性能指标力学性能指标屈服强度抗拉强度延伸率屈强比560MPa621MPa24.5%0.88关键控制技术关键控制技术（1）化学成分优化设计；（2）满足质量要求的纯净度钢生产、夹杂物控制技术；（3）满足高强度、低屈强比性能的微观组织结构设计及控制关键技术；（4）控轧控冷非调质生产工艺参数优化；主要包括：加热温度、终轧温度、轧后冷却速度、变形量和变形速率等；CT80连续油管用钢性能指标La

8、b of Materials Forming Theory and Quality Control MSE, USTBLab of Materials Forming Theory and Quality Control MSE, USTB相变规律研究控轧控冷热模拟实验组织性能控制的中试轧制实验成分设计现场大生产连续油管性能二、马钢非调质CT80连续油管用钢开发开发思路Lab of Materials Forming Theory and Quality Control MSE, USTBLab of Materials Forming Theory and Quality Control M

9、SE, USTB连续油管反复弯曲要求其具有较好的塑性变形较好的塑性变形能力能力，因此连续油管用钢应具有高强度、低屈高强度、低屈强比性能特点强比性能特点。是CT80板卷生产中的。高的屈服强度和抗拉强度；但通常两者的差值不大，因此屈强比相对较高。单一组织的钢两种或多种不同强度相的钢在塑性变形过程中软相先发生屈服，在进一步的形变过程中硬相可提高抗拉强度，使钢的屈服强度较低而抗拉强度较高，屈强比较低。显微组织设计显微组织设计两相材料的应力-应变曲线（硬相及软相应变过程的3阶段模型）通过实验室控轧控冷热模拟实验及实验室轧制实验结果，确定CT80连续油管由构成。针对CT80连续油管的特殊性能要求，如何通过

10、及来控制以达到性能指标是课题开发的。Lab of Materials Forming Theory and Quality Control MSE, USTBLab of Materials Forming Theory and Quality Control MSE, USTB第一轮现场试制成分 中试试验中，在条件下均获得了的成品； 第一轮现场试制中，所采用化学成分是根据对，实现，在2250生产线上生产出了的成品。中试实验和现场试制化学成分对比（中试实验和现场试制化学成分对比（wt，%）中试成分化学成分控制Lab of Materials Forming Theory and Quality

11、 Control MSE, USTBLab of Materials Forming Theory and Quality Control MSE, USTB 通过对比可知对CT80连续油管用钢，为后续连续油管用钢现场生产提供依据。Mo元素含量提高实验钢淬透性提高，有利于获得M/A岛组织有利于获得连续屈服型拉伸曲线作为实验钢中的硬相提高其抗拉强度可获得较低的屈强比Mo元素促进针状铁素体转变有利于获得针状铁素体的目标组织Nb元素含量细晶强化和析出强化作用主要贡献于材料的屈服强度现场试制中，钢板屈服强度均能达到其性能指标Lab of Materials Forming Theory and Qua