冶金科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng).doc

中國(guó)鋼鐵工業(yè)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)市場(chǎng)開(kāi)拓獎(jiǎng)申報(bào)書(shū)一、項(xiàng)目基本情況編號(hào)：2010003項(xiàng)目名稱TPCQ特殊扣型開(kāi)發(fā)與市場(chǎng)推廣完成單位天津鋼管集團(tuán)股份有限公司項(xiàng)目起止時(shí)間2002年4月2006年4月用于生產(chǎn)時(shí)間2004年4月項(xiàng)目基本情況背景：油套管柱采用螺紋將單根油井管連接而成，管柱的螺紋連接部位是最薄弱的環(huán)節(jié)。在API標(biāo)準(zhǔn)中，套管采用短圓螺紋，長(zhǎng)圓螺紋和偏梯形螺紋的連接形式。這些連接形式在保證管柱結(jié)構(gòu)完整性和密封完整性方面都存在一定的問(wèn)題。例如，圓螺紋套管，其螺紋連接強(qiáng)度只為管體強(qiáng)度的60%80%，偏梯形螺紋的連接強(qiáng)度雖接近或達(dá)到管體強(qiáng)度但密封性較低。 隨著石油工業(yè)的發(fā)展，尤其是深井、超深井、高壓氣井、定向井的開(kāi)發(fā)，對(duì)石油套管的使用性能提出了更高的要求。具有API標(biāo)準(zhǔn)螺紋連接形式的套管，如短園螺紋、長(zhǎng)園螺紋和偏梯形螺紋套管，在許多情況下難以滿足生產(chǎn)需求，所以國(guó)外開(kāi)發(fā)出各種類型的特殊螺紋連接。這些特殊螺紋連接以其可靠的氣密封性能、較高的連接強(qiáng)度、良好的抗粘扣性能受到油田的普遍歡迎。隨著我國(guó)石油和天然氣的勘探開(kāi)發(fā)，尤其是西部地區(qū)深井、超深井、高壓、含硫化氫、二氧化碳井日漸增多，定向井、叢式井鉆井技術(shù)和氣舉、注氣采收技術(shù)的普遍采用，API 圓螺紋和偏梯形螺紋已不能滿足上述工況條件下管柱結(jié)構(gòu)完整性和密封完整性的要求，特殊扣油套管將普遍采用。就我國(guó)石油工業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，特殊扣油井管的應(yīng)用前景十分廣闊的。我國(guó)有大批油氣田擁有條件苛刻的油氣井，這些特殊工況的油氣井涉及我國(guó) 60% 以上的油氣田。為此，特殊扣油、套管就成了首選目標(biāo)。我國(guó)在80年代開(kāi)始在深井、超深井以及天然氣井的開(kāi)發(fā)中引進(jìn)了大量特殊螺紋連接油、套管，取得了較好的效果。但在應(yīng)用中也帶來(lái)了相關(guān)的問(wèn)題，如：國(guó)內(nèi)石油套管生產(chǎn)廠家尚無(wú)法生產(chǎn)特殊扣套管，這種產(chǎn)品長(zhǎng)期依賴進(jìn)口，成本很高；特殊螺紋連接維修及其附件加工困難。這些都限制了特殊扣套管在國(guó)內(nèi)各油田的使用。在這種形勢(shì)下，天津鋼管集團(tuán)有限公司與長(zhǎng)慶油田合作，開(kāi)發(fā)出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的套管特殊螺紋連接TP-CQ 特殊螺紋連接，成為國(guó)內(nèi)第一家可以成批生產(chǎn)并按程序鑒定過(guò)特殊扣套管，具有十分重要的意義。項(xiàng)目目標(biāo): 研制TP-CQ特殊扣接頭， 達(dá)到以下的設(shè)計(jì)目標(biāo)：(1) 螺紋連接： 螺紋連接在齒型上與API 偏梯螺紋相似且可與API偏梯螺紋接頭互換。(2) 氣密封性能：滿足氣井的使用要求。按照API RP 5C5規(guī)范進(jìn)行評(píng)價(jià)試驗(yàn)，在軸向拉伸、內(nèi)壓和溫度熱循環(huán)的載荷條件下，不發(fā)生泄漏。具體指標(biāo)如下：(a) 室溫下，最高試驗(yàn)壓力要達(dá)到或超過(guò)相應(yīng)鋼級(jí)、規(guī)格的管體內(nèi)屈服強(qiáng)度。(b) 用戶溫度，如180 下，最高試驗(yàn)壓力要接近或達(dá)到相應(yīng)鋼級(jí)、規(guī)格的管體內(nèi)屈服強(qiáng)度。(c) 在（拉伸+內(nèi)壓+彎曲）的彎曲條件下，（如，彎曲分別為：50、100和160/ 30.48m），接頭不發(fā)生泄漏。(3) 連接強(qiáng)度：接頭的連接強(qiáng)度與管體屈服強(qiáng)度相當(dāng)，適用于深井使用。(4) 抗H2S應(yīng)力腐蝕能力：接頭須設(shè)計(jì)成低應(yīng)力型的，以保證接頭腐蝕環(huán)境中不發(fā)生失效。(5) 其它性能：接頭應(yīng)具有良好的抗粘扣性能主要技術(shù)管理路線1. 螺紋設(shè)計(jì)：特殊扣接頭的螺紋牙形的選擇2. 密封設(shè)計(jì)：金屬-金屬密封的設(shè)計(jì)3. 量具設(shè)計(jì)與加工：對(duì)螺紋、密封參數(shù)的檢測(cè)量具及樣品的加工4. 評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)：對(duì)特殊扣接頭性能的實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)，按照API RP 5C5和ISO 13679規(guī)范5. 應(yīng)用推廣實(shí)施過(guò)程中的主要?jiǎng)?chuàng)新TP-CQ套管特殊扣接頭，在深入地研究金屬-金屬密封機(jī)理，認(rèn)真分析API偏梯形扣密封和連接強(qiáng)度的特點(diǎn)，并將二者有機(jī)結(jié)合的基礎(chǔ)上提出來(lái)。解決了特殊扣套管長(zhǎng)期依賴進(jìn)口的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了特殊扣套管的國(guó)產(chǎn)化。TP-CQ套管特殊扣接頭在技術(shù)方面有許多創(chuàng)新，形成了天津鋼管集團(tuán)有限公司加工和檢驗(yàn)套管特殊扣接頭特有的技術(shù)。具體的技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)如下：（1）、TP-CQ特殊螺紋接頭整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，密封性能好，連接強(qiáng)度高。接頭螺紋和密封面參數(shù)選取科學(xué)，抗粘扣性能優(yōu)良。螺紋脂溢流槽設(shè)計(jì)可大大降低由于螺紋脂堆積造成的應(yīng)力集中。內(nèi)孔平滑設(shè)計(jì)可降低流阻，有利于提高套管整體抗腐蝕能力。（2）、 TP-CQ套管特殊扣接頭的密封面檢驗(yàn)量具設(shè)計(jì)合理，測(cè)量精度高，使用和校對(duì)方便，易于掌握，形成了密封面獨(dú)特的檢驗(yàn)技術(shù)。（3）、 TP-CQ螺紋過(guò)盈設(shè)計(jì)合理，接頭上緊后，接箍外表面具有較低的環(huán)向應(yīng)力。保證接頭在含H2S的腐蝕環(huán)境中使用安全。（4）、 完成了TP-CQ套管特殊扣接頭企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的制訂。（5）、TP-CQ套管特殊扣接頭與抗H2S應(yīng)力腐蝕管材結(jié)合，生產(chǎn)的抗H2S應(yīng)力腐蝕套管，抗H2S應(yīng)力腐蝕性能滿足NACE TM0177最新版的全部要求。（6）、TP-CQ套管特殊扣接頭與低Cr抗CO2腐蝕管材結(jié)合，生產(chǎn)的抗CO2腐蝕套管，已在國(guó)內(nèi)油田成功下井使用。這種結(jié)合技術(shù)為在高合金管材上加工特殊扣接頭積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)，為高合金管材上加工特殊扣接頭奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。（7）、TP-CQ套管特殊扣接頭設(shè)計(jì)、檢驗(yàn)和生產(chǎn)技術(shù)為直連型特殊扣套管和特殊扣油管的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)奠定了良好的基礎(chǔ)。主要實(shí)施效果和貢獻(xiàn)所設(shè)計(jì)的特殊扣接頭通過(guò)了API RP 5C5和ISO 13679 IV規(guī)范的評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)。已大量在長(zhǎng)慶及其他油田使用，固井及全井試壓均正常。與國(guó)內(nèi)外先進(jìn)指標(biāo)的對(duì)比 TP-CQ套管特殊扣接頭，通過(guò)了在中油集團(tuán)管材研究所進(jìn)行的按API RP 5C5、ISO 13679 IV，TGRC評(píng)價(jià)試驗(yàn)程序和用戶要求進(jìn)行的評(píng)價(jià)試驗(yàn)。其極限承載能力和復(fù)合承載能力達(dá)到較高水平。在一定的彎曲條件下具有良好的氣密封性能。體現(xiàn)的社會(huì)作用和經(jīng)濟(jì)效益TP-CQ特殊扣套管，是具有高技術(shù)含量，具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的創(chuàng)新產(chǎn)品，在國(guó)內(nèi)外油田市場(chǎng)上具有廣泛的應(yīng)用推廣價(jià)值，產(chǎn)品具有較高的附加值。TP-CQ特殊扣套管，生產(chǎn)周期短，供貨及時(shí)，技術(shù)服務(wù)周到，性能價(jià)格比優(yōu)于國(guó)外同類產(chǎn)品水平。用國(guó)產(chǎn)特殊扣套管替代進(jìn)口，經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益顯著，對(duì)滿足油、氣田的需求、降低油田開(kāi)發(fā)成本具有重要的意義。TP-CQ特殊扣套管的研制開(kāi)發(fā)，提高了天津鋼管集團(tuán)公司的設(shè)計(jì)和研發(fā)水平，鍛煉和造就了高素質(zhì)的生產(chǎn)和技術(shù)力量。2007年TP-CQ銷售約6噸，銷售收入約14億元；2008年TP-CQ銷售約8噸，銷售收入約15億元。2009年TP-CQ銷售約2.7噸，銷售收入約4億元。二、創(chuàng)造性貢獻(xiàn)要點(diǎn)一、生產(chǎn)工藝技術(shù)裝備創(chuàng)造性貢獻(xiàn)要點(diǎn)1.獨(dú)特的密封面加工工藝2.左旋螺紋加工工藝二、管理創(chuàng)造性貢獻(xiàn)要點(diǎn)1、深入油田了解他們想需要、確定開(kāi)發(fā)方向進(jìn)入2000年以來(lái)，隨著國(guó)內(nèi)加大力度進(jìn)行天然氣勘探開(kāi)發(fā)，對(duì)氣密封扣套管的需求越來(lái)越大，但國(guó)內(nèi)的氣密封扣套管長(zhǎng)期以來(lái)依賴于進(jìn)口，不僅價(jià)格高昂而且交貨周期長(zhǎng)。這樣不僅增加了油田天然氣井開(kāi)發(fā)的綜合成本，也大大制約了我國(guó)天然氣工業(yè)的發(fā)展進(jìn)程。天津鋼管集團(tuán)股份有限公司從項(xiàng)目籌建伊始到現(xiàn)在世界鋼管生產(chǎn)企業(yè)單產(chǎn)第一，始終致力于我國(guó)的石油工業(yè)的發(fā)展和石油用管材的國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程；研發(fā)出滿足我國(guó)天然氣勘探開(kāi)發(fā)所用的優(yōu)質(zhì)的氣密封特殊扣套管刻不容緩！2、與油田共同開(kāi)發(fā)、成功研制新品2000年，在中石油、中石化進(jìn)一步加大開(kāi)發(fā)我國(guó)西部天然氣資源的背景下，天津鋼管公司勇挑重?fù)?dān)、勵(lì)精圖治，發(fā)揚(yáng)艱苦創(chuàng)業(yè)的企業(yè)精神；在以王京同志為核心的螺紋研究團(tuán)隊(duì)不懈努力地攻關(guān)下，在長(zhǎng)慶油田工程院的大力支持下；對(duì)油田前期使用的進(jìn)口氣密封套管進(jìn)行分析研究，經(jīng)過(guò)反復(fù)的論證、試驗(yàn)，歷經(jīng)2年的氣密封特殊扣套管的研究與開(kāi)發(fā)終于取得了顯著成果。在銷售公司和技術(shù)部門(mén)的全力推廣下，與中石油長(zhǎng)慶氣田分公司展開(kāi)全面合作，第一批氣密封特殊扣套管下井成功，打破了國(guó)內(nèi)鋼管企業(yè)幾年內(nèi)不能生產(chǎn)高端特殊扣套管的定論。為了紀(jì)念這一歷史性的突破，該種氣密封特殊扣命名為：“TP-CQ”。3、建立完整的用戶服務(wù)機(jī)制，全過(guò)程為油田服務(wù)在TP-CQ套管在長(zhǎng)慶油田首次下井過(guò)程中，TPCO為油田提供套管商檢驗(yàn)收和跟井服務(wù)，TPCO的技術(shù)服務(wù)人員和銷售人員不辭辛苦，跋山涉水，克服了野外作業(yè)的不利條件，與石油工人吃住在一起，工作在一起，共同懷著支持民族工業(yè)的的決心和信心，使每一支抗硫化氫應(yīng)力腐蝕套管都順利下井成功，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白。隨著今年來(lái)國(guó)內(nèi)油田對(duì)TP-CQ扣型的認(rèn)可，TP-CQ套管的使用量持續(xù)增長(zhǎng)，銷售范圍覆蓋了國(guó)內(nèi)所有陸上油田，TPCO秉承用戶至上，質(zhì)量第一的宗旨，生產(chǎn)、研發(fā)、銷售、服務(wù)四位一體，不斷開(kāi)拓中石油、中石化等更加廣泛的市場(chǎng)。三、節(jié)約社會(huì)資源與保護(hù)環(huán)境的創(chuàng)造性要點(diǎn)1.TPCO在設(shè)計(jì)階段，就考慮到環(huán)保和降耗節(jié)能的因素，提出清潔工廠的理念。所以在設(shè)備選型和工藝設(shè)計(jì)方面就決定我們的產(chǎn)品是低能耗和節(jié)約型的產(chǎn)品，各類環(huán)境指標(biāo)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于同行業(yè)和國(guó)家規(guī)定的指標(biāo)（詳見(jiàn)環(huán)境指標(biāo)對(duì)比表）。2. TPCO生產(chǎn)一開(kāi)始就認(rèn)證貫徹ISO14001環(huán)境管理標(biāo)準(zhǔn)，形成了嚴(yán)密的環(huán)保約束機(jī)制。在科學(xué)發(fā)展觀的指導(dǎo)之下，經(jīng)濟(jì)指標(biāo)不斷增長(zhǎng)的同時(shí)，污染物排放量在逐年降低。2007年，噸鋼廢水排放量（0.748噸/噸）、噸鋼COD排放量（0.063千克/噸）等指標(biāo)處于行業(yè)領(lǐng)先水平。四、主要專有技術(shù)和專利介紹 TP-CQ特殊扣使用專用設(shè)計(jì)刀具進(jìn)行車絲加工，采用專用自主設(shè)計(jì)的檢測(cè)量具有：密封球頭深度尺、密封直徑檢測(cè)表架、中徑校對(duì)模、密封校對(duì)塊等。獲得的相關(guān)專利如下表：專利名稱專利號(hào)石油套管氣密封螺紋接頭密封錐面直徑的測(cè)量裝置ZL 02 2 09454 7測(cè)量?jī)?nèi)斜面深度的專用深度尺ZL 02 2 09460 1錐螺紋中徑標(biāo)定規(guī)ZL 02 2 44148 .4石油套管變徑螺紋接頭結(jié)構(gòu)ZL 2005 2 0027845.6完整型集成式密封徑量規(guī)、螺紋中徑標(biāo)定儀ZL 2007 2 0095000.X可調(diào)式螺紋中徑規(guī)標(biāo)定儀ZL 2005 2 0026552.6可調(diào)式內(nèi)外徑量規(guī)標(biāo)定儀ZL 2005 2 0026553.0 三、數(shù)據(jù)對(duì)比1.產(chǎn)品指標(biāo)對(duì)比(性能、成分、精度、表面質(zhì)量、包裝、批量穩(wěn)定性)指標(biāo)科目本企業(yè)產(chǎn)品數(shù)據(jù)先進(jìn)產(chǎn)品A數(shù)據(jù)先進(jìn)產(chǎn)品B數(shù)據(jù)特殊扣拉伸效率及內(nèi)壓效率100%100%100%評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)級(jí)別API RP 5C5和ISO 13679 IV級(jí)API RP 5C5API RP 5C5和ISO 13679 IV級(jí)關(guān)于對(duì)比指標(biāo)含義和對(duì)比進(jìn)口產(chǎn)品指標(biāo)說(shuō)明 拉伸效率及內(nèi)壓效率：指特殊扣接頭保持接頭結(jié)構(gòu)完整性與密封性能的拉伸與內(nèi)壓載荷極限，以管體的拉伸與內(nèi)壓性能為基準(zhǔn)對(duì)比。 先進(jìn)產(chǎn)品A：V&M的New VAM特殊扣接頭 先進(jìn)產(chǎn)品B：Tenaris的Blue特殊扣接頭2.生產(chǎn)工藝技術(shù)指標(biāo)對(duì)比(成材率，生產(chǎn)周期，交貨期)指標(biāo)科目本企業(yè)指標(biāo)國(guó)外企業(yè)A生產(chǎn)指標(biāo)國(guó)外企業(yè)B生產(chǎn)指標(biāo)成材率96%-98%96%-98%96%-98%關(guān)于對(duì)比指標(biāo)含義和對(duì)比企業(yè)指標(biāo)的說(shuō)明國(guó)外企業(yè)A：V&M 國(guó)外企業(yè)B：Tenaris3.環(huán)境資源指標(biāo)對(duì)比(能耗、排污、指標(biāo)科目本產(chǎn)品數(shù)據(jù)國(guó)家強(qiáng)制指標(biāo)先進(jìn)企業(yè)A數(shù)據(jù)先進(jìn)企業(yè)B數(shù)據(jù)綜合標(biāo)煤千克/噸鋼341.2長(zhǎng)流程：一級(jí)680 二級(jí)720 三級(jí)780短流程：一級(jí)480 二級(jí)520 三級(jí)580綜合電耗KWH/噸鋼755.13SO2千克/噸鋼0.83一級(jí)1二級(jí)2三級(jí)2.5污染物達(dá)標(biāo)率100%注：長(zhǎng)流程是從選礦開(kāi)始，短流程是從電爐煉鋼開(kāi)始。4.市場(chǎng)占有情況指標(biāo)(占國(guó)內(nèi)消費(fèi)量的比例)年份特殊扣總量（噸）占有率20074846750.3720086098256.7520092632546.535.本產(chǎn)品國(guó)外市場(chǎng)占有率(占全國(guó)出口本產(chǎn)品量的比例)年份本產(chǎn)品占有率出口產(chǎn)品合計(jì)（噸）先進(jìn)企業(yè)A數(shù)據(jù)先進(jìn)企業(yè)B數(shù)據(jù)200970532008153682007889(簡(jiǎn)明寫(xiě)明要點(diǎn)，不夠可加頁(yè))四、效益計(jì)算1. 企業(yè)直接經(jīng)濟(jì)收益計(jì)算如：?jiǎn)挝怀杀緲?gòu)成，產(chǎn)量，資金周轉(zhuǎn)周期變化，總產(chǎn)值、銷售額、利稅變化和計(jì)算依據(jù)；年份產(chǎn)量（噸）銷售收入=P*Q（萬(wàn)元）利潤(rùn)=Q*（P-C）（萬(wàn)元）增值稅稅額=Q*P*0.17（萬(wàn)元）200761227.08141679.6776359.7324085.54200881375.67159625.3771369.7127136.31200927544.1843682.5918720.257426.042. 替代進(jìn)口的社會(huì)收益計(jì)算如：拉低市場(chǎng)價(jià)格的社會(huì)收益、節(jié)約外匯收益、拉動(dòng)國(guó)內(nèi)原材料市場(chǎng)收益3. 行業(yè)發(fā)展與國(guó)民經(jīng)濟(jì)、國(guó)家安全等戰(zhàn)略方面貢獻(xiàn) 天津鋼管集團(tuán)股份有限公司開(kāi)發(fā)出 TP-CQ特殊扣接頭，在國(guó)內(nèi)率先進(jìn)入了特殊扣這一高端油井管領(lǐng)域，引領(lǐng)了國(guó)內(nèi)行業(yè)發(fā)展，解決了特殊扣套管長(zhǎng)期依賴進(jìn)口的問(wèn)題，打破國(guó)外石油套管生產(chǎn)企業(yè)的壟斷，實(shí)現(xiàn)了特殊扣套管的國(guó)產(chǎn)化，有利于為國(guó)家的能源安全。尚存在問(wèn)題和進(jìn)一步發(fā)展的目標(biāo) 尚存在的問(wèn)題：為了滿足石油天然氣開(kāi)發(fā)的進(jìn)一步需求，針對(duì)不同用戶，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的差異化與個(gè)性化，更好的服務(wù)于石油天然氣開(kāi)發(fā)。另外，需要進(jìn)一步開(kāi)發(fā)國(guó)外市場(chǎng)，積極參與國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)。進(jìn)一步發(fā)展的目標(biāo)：在技術(shù)上需要繼續(xù)突破了高氣密性連接螺紋關(guān)鍵技術(shù)，完善生產(chǎn)工藝與加工技術(shù)，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)出系列產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)了高氣密性特殊扣產(chǎn)品的升級(jí)換代。產(chǎn)品性能達(dá)到世界先進(jìn)水平，解決管柱螺紋連接的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題，為占領(lǐng)國(guó)內(nèi)高氣密性特殊扣石油套管產(chǎn)品市場(chǎng)，同時(shí)向國(guó)外市場(chǎng)推廣奠定基礎(chǔ)。12五、主要完成單位情況單位名稱天津鋼管集團(tuán)股份有限公司第1 單位單位性質(zhì)國(guó)有企業(yè)法定代表人劉云生職務(wù)董事長(zhǎng)通訊地址及郵政編碼天津東麗區(qū)津塘公路396號(hào)單位主要貢獻(xiàn)所設(shè)計(jì)的特殊扣接頭通過(guò)了API RP 5C5和ISO 13679 IV規(guī)范的評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)。已大量在長(zhǎng)慶及其他油田