1、科技工程可行性报告 课题名称：工程负责人：朱俊昌 申请单位：盘锦辽河油田派普钻具制造 二0一0年二月目录 一、工程提出的目的及意义2 二、与工程相关的国内外开展概况及市场需求分析。3 三、主要攻关内容及技术路线（技术可行性分析）。5 四、该工程的技术创新点。7 五、现有工作根底和条件。8 六、申请人根底条件（包括主要研究成果）。2023 七、进度安排和实施方案（包括运行机制）。12 八、预期成果和考核目标。12 九、推广及应用前景。13 十、经费概算及来源。14十 一、合作单位根本情况。15 一、工程提出的目的及意义 （一）、工程概要 随着国内浅油气层的逐步枯竭，石油钻井正在向深井和水平井的方
2、向开展，主流钻机由以前的3000米钻机过渡到5000米和7000米钻机，对整套钻进系统提出了更高的要求，但相应的钻具变化没有跟上，尤其是钻杆方面，还是采用常规钻杆，经常出现钻杆刺漏、接头强度不够的问题。针对这种情况，派普公司技术研发中心成立了工程组，开展研究s135高强度5外加厚钻杆，增加钻杆的强度，适应现在深井和水平井的需要。现在派普钻具公司是我省的唯一石油钻具生产厂，是省级技术研发中心，已经具有3年生产钻具的经验，有多名技术研发人员。与清华大学、北京理工大学等多家大学和科研院所建立了技术联盟关系，充实了派普公司的技术研发实力。 本工程和清华大学、北京理工大学等进行全面技术合作，利用他们大学
3、在钻杆挤压成型和处理方面专业知识和经验，以及在材料组织结构分析和性能检测方面的良好条件，及时准确的钻杆组织结构和性能进行分析和检测。由清华大学材料工程系在实验室共同进行研究，初步确定钻杆挤压和热处理工艺参数，进行现场工艺实验，然后进行金相组织分析和性能检测。根据实验结果，调整工艺参数，再进行现场实验，分析金相组织结构和性能检测。经过屡次实验后优化实验参数，直到产品质量到达sy556 1、apispec5d标准要求。钻杆自动化生产线全部采用电子计算机控制，根据优化的参数编排生产工艺，实现自动化流水线生产，到达规模化生产，降低生产本钱，增加产品在市场上的竞争力。 （二）、立项的必要性及意义 由于生
4、产高强度5寸外加厚石油钻杆的所需的钢材的材质及热处理工艺要求较高，在国内仅只有2家企业生产。在东北的大庆、吉林、辽河三大油田使用的这种钻杆全部从其它地区厂家购进。现在国内市场所需这种钻杆绝大多数依靠进口，随着全球石油行业的不断开展，深井和水平井的施工越来越多，国内外市场对该种石油钻杆的需求大幅度增加。长城公司每年就需要花1亿资金采购该种钻杆。全国年需求量近2023亿元，国外的市场需求量更大，年需求量在50万吨。该工程立项符合XX省和XX市“十一。五规划，工程的建成不仅满足油田建设的需要，对XX省、XX市和辽河油田经济总量增加、经济结构的调整起到良好的推动作用。 二、与工程相关的国内外开展概况及
5、市场需求分析 （一）与工程相关的国内外开展概况 目前全国仅有2家生产同类产品，生产的产品占有国内市场的30%。该工程在国内有广阔的市场空间。 该工程的产品由于劳动力本钱和原材料的优势，在国际市场上有比较明显的竞争力，近年来，随着水平井和深井等特殊工艺井的大幅度增加，使国内高强度的钻具的需求供应紧张。 随着国内国际石油开采规模的逐步加大，对高强度的钻具需求量逐渐增加。预计五年内每年按20%的速度递增。 （二）目标市场的分析与预测 1、市场分布 主要集中在全国各油田和世界各油田。 2、市场选择 辽河石油内部市场、国内油田市场、国际石油市场（伊朗、委内瑞拉、俄罗斯、苏丹和中东等国家）。 3、市场需求
6、与开展前景的分析和产品市场空间预测 由于近几年辽河油田加大了在国际市场和国内其他油区的钻探力度，对高强度钻杆的需求量增多，随着国家能源战略重心逐步向国外转移，这一趋势仍将延续，202223年长城公司使用高强度钻杆3000吨，金额为1.2亿元，预计202223年需求量近4000吨，金额为1.6亿元。 3、市场竞争力分析 高强度钻杆制造工程比国内其它企业有较大优势，主要以下几方面：1）长城公司有近20230只井钻井队对产品的需求有保障。 2）设备比较领先，采用国内外先进加工制造设备。摩擦对焊机选择美国mti公司的先进焊机，其它设备选择国内同行业中质量优良，性能最好的加工和热处理设备。3）该工程技术
7、水平高，工艺先进，采用国内外先进的制造技术。4）企业通过api认证，产品完全可以销往国外。 5）东北地区三大油田没有生产钻杆厂家，产品除了长城使用外，可以销往大庆、吉林、冀东等油田，产品还可大量提供国外使用。 6）有坚实的经济根底。派普公司经过3年多的开展，积累了一定的经济、人才、技术根底，而且有XX市和辽河油田各方面的大力支持，可以承担大型工程的研发以及具备较大的抗风险能力。 三、主要攻关内容及技术路线（技术可行性分析） （一）、本工程主要攻关内容 1、研究内容 利用已有设备和增加局部设备，开展了对钻杆两端加厚和热处理的工艺攻关，研制外加厚钻杆管体，解决生产过程中，自动化程序不易控制等多项技
8、术难题，实现整个工艺过程的全自动化控制，是产品的机械性能和结构优于标准要求。 拟解决技术关键点及主要技术指标：改进管体端部的加厚工艺，使现在的内外加厚改变为只有外加厚的形式，使加厚部位的内径与钻杆内径保持一致，保证了钻井液流通畅通，没有因内径的变化而增加流体的损失。对管体的热处理工艺进行调整，使加厚段的性能保持和管体一致。技术参数要到达如下性能：钻杆级别为s-135级钻杆，最小屈服强度724mpa，最小抗拉强度793mpa，最小伸长率13%，最小夏比冲击功20j（平均值）15（单个最低值）。1）理化实验室和生产现场试验，研究高强度石油钻杆的端部加厚工艺，保证加厚部位的几何尺寸到达设计要求。 2
9、）现场试验，开展高强度石油钻杆热处理参数研究，制定合理的工艺参数，保证对焊钻杆热处理后，技术性能指标到达apispec5d质量标准。3）研究的钻杆管体和接头的焊缝热处理的工艺，制定合理的工艺流程，实现自动化、规模化生产，提高生产效率。 2、技术路线 根据金属热挤压原理制定挤压工艺，设计挤压的三次挤压模具，根据金属热变形的原理，确定挤压的加热温度和挤压时间。 根据高强度钻杆的性能要求选择其热处理的如加热功率、工件移动的速度、淬火温度、回火温度、保温时间、淬火液性能参数等热处理工艺参数。 （二）、原材料及工艺流程 1、原材料的选择： 钻杆材料选用26crmnsia精轧的合金结构钢生产制造，接头选用
10、aisi4137h优质合金钢生产。 经过多年的研究，国内钢铁企业生产的钢材质量已经到达了使用要求，为国内企业开发制造钻铤奠定了良好的根底。 2、钻杆的加工制造工艺流程： 高强度钻杆加工制造的工艺流程为。由生产石油管材厂家提供管材，检验其理化性能和外观尺寸检查，满足石油标准要求。对检测产品有不满足直线度、化学成分、金相和机械性能要求的，要退货处理。用车床对管体定尺平端面。对管体前段300mm端面进行三次感应加热，温度到达锻挤压要求。管体端面用墩粗机进行第一次墩粗。再进行二次加热，温度到达锻挤压要求。管体端面用墩粗机进行第二次墩粗。管体整体进入热处理炉，进行淬火和回炽热处理。在滚动校直上对热处理后
11、的管子进行校直处理和高压水喷淋处理。用电磁检测对管体全长进行探伤，用超声波对管端进行探伤检测。对墩粗局部进行机械加工，精车墩粗局部内外圆，内外外表到达对焊要求。用惯性摩擦对焊机对焊管体和接头，冲内孔飞边。对焊缝进行热处理，采用中频感应加热和退火工艺。质量检测包括硬度检测，焊口探伤，管体探伤，金相分析，力学性能综合取样试验。对钻杆外外表喷漆，打标识及包装。 四、该工程的技术创新点 1、该工程的主要技术难点。）高强度钻杆的端部成型是该产品制造的首要难题，在加厚部位外径有近140的挤压成型过渡带，要求该过度带过渡必须平滑，不能有皱褶和夹渣等任何缺陷，内径必须和原有管体内径一致。 ）产品要求沿管体长度
12、和壁厚方向上，各种机械性能和金相组织（如硬度、抗拉强度、屈服强度、冲击功、回火索氏体组织等），不但每点要到达标准要求，而且各点数据差异要控制在一定的范围内。 以上两点是该工程的难点。 2、该工程的创新点： 研制新的挤压模具成型技术完成了高强度外加厚石油钻杆端部加厚工艺是该工程的一个创新点。 研制气体加热炉新的端部加热数控技术，实现天然气加热调质热处理生产线的温度闭环控制，准确调整热处理工艺参数，保证产品的热处理的质量，是该工程的另一个创新点。 五、现有工作根底和条件 （一）、人员配置情况 （二）、技术支持 派普公司有自己的钻具研发中心，派普公司从2023年开始大批量生产石油钻铤，202223年
13、大批量生产普通钻杆。到目前为止，已经生产了约1万根钻铤，6万根钻杆，创造销售收入约9亿元，积累了大规模生产钻杆、钻铤的经验。另外和清华大学、西安重型机械研究所、沈阳工业大学、美国mti公司等，进行全面的技术合作，保证该工程技术水平处于国际先进水平。派普公司的钻铤工程于202223年、钻杆工程于202223年通过了api和iso9001认证，确保了工程满足国际通行的质量标准要求，目前产品已经出口到二十多个国家和地区，为开发该工程积累了资金，奠定了人员和技术根底。 （三）配置设备 购置国内先进的数控挤压生产线和热处理生产线、美国mti公司的惯性摩擦对焊机，计算机控制的淬火、回火炉、淬火机、效直机等
14、，数控管螺纹车床、锯床、吊车、超声波探伤仪、金相、理化试验及检测仪器等180多台（套）国内外先进设备。 （四）、资金保证情况工程总投资为202300万元，申请科研经费200万元，其余均为企业自有资金。 六、申请人根底条件（包括主要研究成果） 盘锦辽河油田派普钻具制造位于盘锦经济开发区石油高新技 术产业园，是一家集钻具设计制造维修于一体的石油钻具制造企业。公司占地面积220亩，生产厂房35000平方米，加工设备180余台/套，设备固定资产1.5亿元。公司现有员工500余人，其中大专以上文化占员工总数的80，中高级专业技术人员60余人，三级无损检测资质人员2人、二级无损检测资质人员20余人（中国无
15、损检测协会资质证书）。公司于202223年被评为省级企业技术中心，已申请多项专利。公司拥有钻杆接头生产线，钻杆管端加厚生产线，管体热处理生产线，石油钻杆摩擦焊接生产线，钻铤生产线，能为用户提供各类型号的石油钻杆钻杆接头、加厚钻杆管体标准钻铤螺旋钻铤无磁钻铤等产品，也可以根据用户需求，为用户设计制作特殊用途钻具。公司检测设备先进，配备了美国oem管材检验设备，建立了磁粉探伤超声波探伤漏磁探伤自动检测线。建立了检测手段齐全的理化实验室，从德国进口的实验设备，可以进行拉伸冲击弯曲硬度实验以及化学成分金相分析。 盘锦辽河油田派普钻具制造获奖励情况 工程负责人主要研究成果 1995.2023-2022.03：辽河石油勘探局钻二石油机械厂工程师、技术部主任、技术副厂长；202
