在石油钻采用油井管领域中,高频电阻焊套 管(简称ERW套管)与无缝套管相比,具有尺寸 精度高、焊缝韧性好、抗挤压性能高、成本低等优 势,在国外得到了广泛的应用,取得了良好的效 益。我国在低钢级ERW套管制造方面也取得了 巨大进步,但最为广泛应用的N80钢级ERW套 管的生产制造在国内仍为空白。

1 ERW套管的特点

1. 1 ERW套管(与无缝套管相比)的技术优势 (1)尺寸精度高

ERW套管在成型后采用了机械定径工艺,使 其尺寸(外径、壁厚、圆度等)精度较元缝套管有 所提高,其外径偏差一般不超过±0.5%。如日本 新日铁公司生产的。244.5 mm ERW套管的壁厚 标准偏差<0.10 mm,而相应的无缝套管的标准 偏差则为0.41 mm。

(2)焊缝韧性良好

ERW套管的制造工艺可以保证得到高强度、 高韧性的焊缝,焊缝的成分组织及基体材料中C, S和P含量较低,使套管的韧性较无缝套管高。

(3)抗挤压及抗爆性能好

与同类API无缝套管相比,ERW套管抗挤压 强度高30% -40%,抗爆性能(内压强)高50% 左右。

(4)工艺先进,产品质量控制好

ERW套管母材为控轧卷板,呈各向同性,可 100%进行无损探伤。

(5)成本低

与同类无缝套管相比,ERW套管的成本低 5% -10%,生产效率高,机械化、自动化程度高, 生产能耗低;ERW套管成材率为939毛-98% ,而 无缝套管的成材率85%-90% ;ERW套管整个 项目投资也比无缝套管项目低40%。

标准要求的ERW钢管与无缝钢管几何尺寸 比较见表1。

1. 2 ERW套管的技术特点

(1)原料选用控轧卷板,严格控制S和P含 量以及碳当量,通常ω(S)小于0.015% ,碳当量 小于0.25%。并利用Nb,V,Ti和Cu等元素以微合 金化改善钢材韧性,提高其可焊性及耐腐蚀性。

(2)较厚的卷板经过镜边处理,可以减小焊 接时毛刺引起的局部过热和氧化。

(3)广泛采用螺旋活套进行连续生产,不存 在由于卷对卷间歇生产引起的焊接停顿,导致重 新起焊时由于焊接电流、电压不稳定而产生产品 质量缺陷。

(4)普遍采用先进的液压去除内毛刺工艺, 套管的内毛刺高度控制在1.14 mm内。

(5 )焊接参数严格,包括对电源输入功率、焊 接V形角、焊接速度、焊接温度的控制。焊接温度通过高频焊机的速度-功率闭环控制,波动控 制在±5摄氏度以内。

{6)重视焊后热处理,通过焊后热处理改善 焊缝区组织及内应力。

(7)采用高强度定径机组,减径量大,成品精 度好。

(8)对焊缝及钢管整体进行在线或离线无损 探伤,及时准确地发现缺陷,以便及时调整生产工 艺,保证产品质量。

2 ERW套管的应用

2.1国外ERW套管的应用

美国是最早使用ERW套管的国家,也是用 量最大的国家。ERW套管应用发展的历程大体 可分为三个阶段:

第一阶段是ERW套管开始应用及被市场认 识阶段。20世纪60年代,ERW套管开始进人石 油专用管材领域,以其质量、价格等优势而被认 可,但当时ERW套管还只局限于较低钢级的H40 和J55套管,市场占有率也较低。

第二阶段是ERW套管的大面积推广使用阶 段。20世纪80年代初,随着N80级板材的试验 成功和人们对ERW套管认识的提高,使ERW套 管的应用以每年5% -10%的比例迅速增长。美 国权威管材统计机构Preston公司对美国ERW油 井管与无缝油井管应用的调查数据见表2。表2 中油井管总量统计中包括了油管、套管和钻杆,钻

杆不用焊管,应扣除它所占7%的比例,这样, ERW油、套管在美国的应用所占比例均已超过 50%。日本新日铁公司累计出口ERW油井管 120 X 104 t,使用最长年限已有12年,没有用户反 映任何产品质量问题。法国、俄罗斯等国的ERW 油、套管应用比例已达20% -30%。

第三阶段是ERW套管向特殊用途套管和超 深井方面发展阶段。近几年,ERW套管深入到超 深井和特殊用途方面,如高含S和P等复杂介质 油井的应用。其中美国Iρng Star公司φ177.8 mm ERW套管己下井深78∞m,德国Hosi公司 φ244.5 mm ERW套管已下井深6∞Om,加拿大 Prudential公司的ERW套管和油管已在600 ?1 8∞m的气井中广泛使用。

2.2国内ERW套管的应用

20世纪80年代以前,我国油气田中使用的套 管都是用无缝管加工的,80年代末才开始ERW套 管的引进与试用。1985年原石油部从日本引进了少量ERW套管进行试验,其中大部分为J55钢级 的表层套管。1985年至1999年,我国进口日本 ERW套管共计32 X 104 t,先后在大庆、胜利、辽河、 中原、长庆等油田进行了应用试验,钢级有J55和 N80,套管直径为127 -508 mm(5 -20 in)。作者曾 对国内所有ERW套管的用户,就油井、下井深度, 施工单位,套管规格,螺纹类型,下井、固井时间及 使用情况等进行了深入调查,并汇总分析。

在调查中发现,所有的ERW套管,无论是表 层套管、油层套管、还是深井试验,均使用良好,未 见失效报道。原石油工业部科学技术司曾于 1988年组织大庆油田、石油管材研究所、胜利油 田3家单位通过了对"ERW套管的开发研究及其 推广应用项目"的评审鉴定,鉴定意见为"全部 试验结果表明,ERW套管不但能达到表层套管和 技术套管的要求,而且能满足油层套管的技术要 求。因此,本成果具有很高的使用价值和经济效 益。ERW套管生产成本低,价格比同类无缝套管 便宜。若全同每年使用1/3的ERW套管,可节 约外汇上千万美元。"

在该报告中曾提及ERW套管不适合于在含 H2S及CO2气体介质的油井中使用。但近10年 来,随着冶金工业技术的不断发展,现在生产的 ERW套管已可用于含H2S及CO2气体介质的油 气井中。