《新湖南》鋼管“鉆”向深處 標準走向世界

在塔克拉瑪干沙漠腹地，為鉆進(jìn)萬(wàn)米深井助力；在東海之濱，為下探深海氣田“打輔助”……衡鋼自主研制的特殊扣油套管、深水鋼懸鏈立管等產(chǎn)品，打破國外技術(shù)壟斷，支撐能源“超級工程”。以衡鋼標準生產(chǎn)的鋼管，打破API（美國石油協(xié)會(huì )）標準，走向世界。

近日，記者走進(jìn)衡鋼，看企業(yè)推動(dòng)科技成果加快轉化為現實(shí)生產(chǎn)力的生動(dòng)實(shí)踐。

3月26日，湖南鋼鐵集團衡陽(yáng)鋼管（集團）有限公司生產(chǎn)車(chē)間，生產(chǎn)線(xiàn)正在加工鋼管。衡鋼生產(chǎn)的鋼管助力我國萬(wàn)米油田深井鉆探。湖南日報全媒體記者 辜鵬博 攝

問(wèn)地萬(wàn)米，油套管做到滴“油”不漏

眼下，在中國第一口科探井——深地塔科1井，由衡鋼制造的四開(kāi)特殊扣油套管準備就緒，等待下到萬(wàn)米深井。

深地塔科1井于2023年5月30日開(kāi)鉆，設計井深11100米，是我國“深地工程”首個(gè)“萬(wàn)米深井”。井身采用五開(kāi)結構，自上而下要穿透10多套地層層系，項目施工面臨特深、超高溫、超高壓、超重載荷等多重困難。

油套管主要起支撐井壁、建立油氣通道的作用。每根油套管長(cháng)11米，通過(guò)螺紋連接起來(lái)。油套管能否做到滴“油”不漏，關(guān)鍵核心技術(shù)就在螺紋的性能。

深地塔科1井使用的三開(kāi)套管采用衡鋼特殊扣油套管。井隊人員一致稱(chēng)贊衡鋼套管對扣上扣容易，上扣一次合格率達100%?！笆讘稹备娼莺?，四開(kāi)特殊扣油套管訂單花落衡鋼。

“套管首次下井萬(wàn)米，設計難度前所未有?！焙怃摷夹g(shù)中心首席專(zhuān)家李小兵介紹，從井口到井下，從一開(kāi)套管到四開(kāi)套管，套管依次由內向下套。越往深走，套管直徑越小，面對更高壓力、更高溫度。

從三開(kāi)到四開(kāi)，套管之間僅留有8毫米間隙，接箍扣不能變薄，也沒(méi)有空間增厚，只能在其結構上想辦法。

經(jīng)過(guò)無(wú)數次推倒重來(lái)，研發(fā)人員終于找準“竅門(mén)”，創(chuàng )造了一種新的密封結構。加工公差要求控制在0.01毫米級，好比在100毫米厚的螺母上雕出毫米級的“螺紋花”。

經(jīng)過(guò)各類(lèi)復合試驗，衡鋼自主研發(fā)的深地塔科1井四開(kāi)特殊扣油套管，始終保持嚴絲合縫，承載能力超過(guò)了實(shí)際使用要求的30%以上。

目前，在我國塔里木地區、西南油氣田等能源重地，衡鋼高端油氣管用于8000米以上的油氣深井多達110多口。

3月26日，湖南鋼鐵集團衡陽(yáng)鋼管（集團）有限公司生產(chǎn)車(chē)間，鋼管準備運輸出廠(chǎng)。湖南日報全媒體記者 辜鵬博 攝

挺進(jìn)深海，鋼管雖薄卻韌性十足

1524米！這是我國首個(gè)自營(yíng)超深水大氣田——“深海一號”氣田從水面到海底的最大深度。相比鉆地，探海面臨的是不一樣的嚴峻考驗。

鋼懸鏈立管被認為是連接水面到超深海底最主流的一種方式，是深水油氣田開(kāi)發(fā)的核心技術(shù)裝備之一，用于打造輸送深海天然氣的“咽喉”要道。

此前這一領(lǐng)域一直被美國特納瑞斯等世界鋼管巨頭壟斷。衡鋼憑著(zhù)在鋼管領(lǐng)域積累的技術(shù)實(shí)力和品牌效應，爭取到了客戶(hù)信任，與客戶(hù)攜手開(kāi)展“卡脖子”技術(shù)難題攻關(guān)。

“水越深，需要的立管數量就越多。每一根立管之間相互連接的地方，都是一個(gè)疲勞性能的薄弱環(huán)節，增加了它在海底的風(fēng)險?！焙怃摷夹g(shù)中心IPD管線(xiàn)管組經(jīng)理楊寶齊介紹。

以一根鋼懸鏈立管12米計算，1500多米的深度至少需要120根鋼管，也就意味著(zhù)有100多個(gè)鋼管焊接點(diǎn)。為了做到嚴絲合縫，研發(fā)人員最大限度縮小鋼管內徑公差。

“我們對管道的內徑公差要求是0.5毫米，相當于一枚硬幣厚度的四分之一?！睏顚汖R介紹。

超深帶來(lái)的另外一個(gè)難點(diǎn)是：深度越大，溫度就越低，鋼管的韌性和強度也會(huì )越低。這好比放在冰箱冷凍室的食物受到外力作用，容易碎裂一樣。

技術(shù)人員從成分和源頭上進(jìn)行設計，在強度和硬度中找到了一個(gè)完美的匹配值，使得鋼管在超深水零下30攝氏度的環(huán)境中，依然能夠保持超高韌性。

“交付標準要求是零下30攝氏度，試驗證明，我們的鋼管可以應對零下50攝氏度?！睏顚汖R說(shuō)。最終，衡鋼自主研發(fā)的大口徑深水鋼懸鏈立管順利交付使用，為我國海洋石油勘探開(kāi)發(fā)能力向著(zhù)超深水全面邁進(jìn)貢獻了鋼鐵力量。

走向國際，“衡鋼標準”讓全球客戶(hù)吃“點(diǎn)菜”

無(wú)論是陸地油田，還是海上油田，鋼管作為基礎材料，是能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要支撐。

“實(shí)施產(chǎn)業(yè)基礎再造，激活新質(zhì)生產(chǎn)力，這是我們不斷努力的邏輯和目標?！焙怃摷夹g(shù)中心IPD油套管組經(jīng)理卓釗說(shuō)。

他向記者分享了一個(gè)故事。

早在2006年，國內沒(méi)有油套管螺紋設計和加工技術(shù)，國內重大石油工程應用的鋼管需要進(jìn)口，采用的是API（美國石油協(xié)會(huì )）標準。

核心技術(shù)不能受制于人！衡鋼人從零開(kāi)始，瞄準高端，以創(chuàng )新驅動(dòng)，全力拼技術(shù)。

2007年，衡鋼成功研制適用于深度小于4500米淺層井的特殊扣油套管產(chǎn)品。2010年，衡鋼開(kāi)發(fā)出適用于4500米至6000米中深井的特殊扣油套管產(chǎn)品。2019年，衡鋼突破創(chuàng )新，開(kāi)發(fā)出可應用于8000米以上超深井的高性能特殊扣油套管，產(chǎn)品性能達到世界先進(jìn)水平。

持續接力創(chuàng )新，才有了產(chǎn)品的迭代升級。更重要的是，衡鋼研制開(kāi)發(fā)了多種非API標準的石油套管，形成了自己的HS產(chǎn)品系列，包括鋼級和螺紋類(lèi)型，豐富了國產(chǎn)石油套管的規格品種。

“‘HS’中的‘H’，就是衡鋼的代名詞。如今，‘衡鋼標準’走向國際舞臺，衡鋼已成為全球無(wú)縫鋼管‘超市’，全球客戶(hù)可在此吃到滿(mǎn)意的‘點(diǎn)菜’?！弊酷撟院赖卣f(shuō)。

瞄準能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶來(lái)的機遇，衡鋼不斷適應市場(chǎng)需要，培育壯大新動(dòng)能新優(yōu)勢。