冶金科學(xué)技術(shù)獎.doc

中國鋼鐵工業(yè)產(chǎn)品開發(fā)市場開拓獎申報書一、項目基本情況編號：2010003項目名稱TPCQ特殊扣型開發(fā)與市場推廣完成單位天津鋼管集團股份有限公司項目起止時間2002年4月2006年4月用于生產(chǎn)時間2004年4月項目基本情況背景：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題。例如，圓螺紋套管，其螺紋連接強度只為管體強度的60%80%，偏梯形螺紋的連接強度雖接近或達到管體強度但密封性較低。 隨著石油工業(yè)的發(fā)展，尤其是深井、超深井、高壓氣井、定向井的開發(fā)，對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，所以國外開發(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、較高的連接強度、良好的抗粘扣性能受到油田的普遍歡迎。隨著我國石油和天然氣的勘探開發(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。就我國石油工業(yè)的發(fā)展趨勢來看，特殊扣油井管的應(yīng)用前景十分廣闊的。我國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 60% 以上的油氣田。為此，特殊扣油、套管就成了首選目標(biāo)。我國在80年代開始在深井、超深井以及天然氣井的開發(fā)中引進了大量特殊螺紋連接油、套管，取得了較好的效果。但在應(yīng)用中也帶來了相關(guān)的問題，如：國內(nèi)石油套管生產(chǎn)廠家尚無法生產(chǎn)特殊扣套管，這種產(chǎn)品長期依賴進口，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內(nèi)各油田的使用。在這種形勢下，天津鋼管集團有限公司與長慶油田合作，開發(fā)出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的套管特殊螺紋連接TP-CQ 特殊螺紋連接，成為國內(nèi)第一家可以成批生產(chǎn)并按程序鑒定過特殊扣套管，具有十分重要的意義。項目目標(biāo): 研制TP-CQ特殊扣接頭， 達到以下的設(shè)計目標(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)范進行評價試驗，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，最高試驗壓力要達到或超過相應(yīng)鋼級、規(guī)格的管體內(nèi)屈服強度。(b) 用戶溫度，如180 下，最高試驗壓力要接近或達到相應(yīng)鋼級、規(guī)格的管體內(nèi)屈服強度。(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) 連接強度：接頭的連接強度與管體屈服強度相當(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：特殊扣接頭的螺紋牙形的選擇2. 密封設(shè)計：金屬-金屬密封的設(shè)計3. 量具設(shè)計與加工：對螺紋、密封參數(shù)的檢測量具及樣品的加工4. 評價實驗：對特殊扣接頭性能的實驗評價，按照API RP 5C5和ISO 13679規(guī)范5. 應(yīng)用推廣實施過程中的主要創(chuàng)新TP-CQ套管特殊扣接頭，在深入地研究金屬-金屬密封機理，認真分析API偏梯形扣密封和連接強度的特點，并將二者有機結(jié)合的基礎(chǔ)上提出來。解決了特殊扣套管長期依賴進口的問題，實現(xiàn)了特殊扣套管的國產(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有限公司加工和檢驗套管特殊扣接頭特有的技術(shù)。具體的技術(shù)創(chuàng)新點如下：（1）、TP-CQ特殊螺紋接頭整體結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，密封性能好，連接強度高。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量具設(shè)計合理，測量精度高，使用和校對方便，易于掌握，形成了密封面獨特的檢驗技術(shù)。（3）、 TP-CQ螺紋過盈設(shè)計合理，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，為高合金管材上加工特殊扣接頭奠定了堅實的基礎(chǔ)。（7）、TP-CQ套管特殊扣接頭設(shè)計、檢驗和生產(chǎn)技術(shù)為直連型特殊扣套管和特殊扣油管的設(shè)計開發(fā)奠定了良好的基礎(chǔ)。主要實施效果和貢獻所設(shè)計的特殊扣接頭通過了API RP 5C5和ISO 13679 IV規(guī)范的評價實驗。已大量在長慶及其他油田使用，固井及全井試壓均正常。與國內(nèi)外先進指標(biāo)的對比 TP-CQ套管特殊扣接頭，通過了在中油集團管材研究所進行的按API RP 5C5、ISO 13679 IV，TGRC評價試驗程序和用戶要求進行的評價試驗。其極限承載能力和復(fù)合承載能力達到較高水平。在一定的彎曲條件下具有良好的氣密封性能。體現(xiàn)的社會作用和經(jīng)濟效益TP-CQ特殊扣套管，是具有高技術(shù)含量，具有自主知識產(chǎn)權(quán)的創(chuàng)新產(chǎn)品，在國內(nèi)外油田市場上具有廣泛的應(yīng)用推廣價值，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，技術(shù)服務(wù)周到，性能價格比優(yōu)于國外同類產(chǎn)品水平。用國產(chǎn)特殊扣套管替代進口，經(jīng)濟和社會效益顯著，對滿足油、氣田的需求、降低油田開發(fā)成本具有重要的意義。TP-CQ特殊扣套管的研制開發(fā)，提高了天津鋼管集團公司的設(shè)計和研發(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)造性貢獻要點一、生產(chǎn)工藝技術(shù)裝備創(chuàng)造性貢獻要點1.獨特的密封面加工工藝2.左旋螺紋加工工藝二、管理創(chuàng)造性貢獻要點1、深入油田了解他們想需要、確定開發(fā)方向進入2000年以來，隨著國內(nèi)加大力度進行天然氣勘探開發(fā)，對氣密封扣套管的需求越來越大，但國內(nèi)的氣密封扣套管長期以來依賴于進口，不僅價格高昂而且交貨周期長。這樣不僅增加了油田天然氣井開發(fā)的綜合成本，也大大制約了我國天然氣工業(yè)的發(fā)展進程。天津鋼管集團股份有限公司從項目籌建伊始到現(xiàn)在世界鋼管生產(chǎn)企業(yè)單產(chǎn)第一，始終致力于我國的石油工業(yè)的發(fā)展和石油用管材的國產(chǎn)化進程；研發(fā)出滿足我國天然氣勘探開發(fā)所用的優(yōu)質(zhì)的氣密封特殊扣套管刻不容緩！2、與油田共同開發(fā)、成功研制新品2000年，在中石油、中石化進一步加大開發(fā)我國西部天然氣資源的背景下，天津鋼管公司勇挑重擔(dān)、勵精圖治，發(fā)揚艱苦創(chuàng)業(yè)的企業(yè)精神；在以王京同志為核心的螺紋研究團隊不懈努力地攻關(guān)下，在長慶油田工程院的大力支持下；對油田前期使用的進口氣密封套管進行分析研究，經(jīng)過反復(fù)的論證、試驗，歷經(jīng)2年的氣密封特殊扣套管的研究與開發(fā)終于取得了顯著成果。在銷售公司和技術(shù)部門的全力推廣下，與中石油長慶氣田分公司展開全面合作，第一批氣密封特殊扣套管下井成功，打破了國內(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)機制，全過程為油田服務(wù)在TP-CQ套管在長慶油田首次下井過程中，TPCO為油田提供套管商檢驗收和跟井服務(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，填補了國內(nèi)空白。隨著今年來國內(nèi)油田對TP-CQ扣型的認可，TP-CQ套管的使用量持續(xù)增長，銷售范圍覆蓋了國內(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，不斷開拓中石油、中石化等更加廣泛的市場。三、節(jié)約社會資源與保護環(huán)境的創(chuàng)造性要點1.TPCO在設(shè)計階段，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)遠遠低于同行業(yè)和國家規(guī)定的指標(biāo)（詳見環(huán)境指標(biāo)對比表）。2. TPCO生產(chǎn)一開始就認證貫徹ISO14001環(huán)境管理標(biāo)準(zhǔn)，形成了嚴(yán)密的環(huán)保約束機制。在科學(xué)發(fā)展觀的指導(dǎo)之下，經(jīng)濟指標(biāo)不斷增長的同時，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)計刀具進行車絲加工，采用專用自主設(shè)計的檢測量具有：密封球頭深度尺、密封直徑檢測表架、中徑校對模、密封校對塊等。獲得的相關(guān)專利如下表：專利名稱專利號石油套管氣密封螺紋接頭密封錐面直徑的測量裝置ZL 02 2 09454 7測量內(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)對比1.產(chǎn)品指標(biāo)對比(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)先進產(chǎn)品A數(shù)據(jù)先進產(chǎn)品B數(shù)據(jù)特殊扣拉伸效率及內(nèi)壓效率100%100%100%評價實驗級別API RP 5C5和ISO 13679 IV級API RP 5C5API RP 5C5和ISO 13679 IV級關(guān)于對比指標(biāo)含義和對比進口產(chǎn)品指標(biāo)說明 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)對比。 先進產(chǎn)品A：V&M的New VAM特殊扣接頭 先進產(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)國外企業(yè)A生產(chǎn)指標(biāo)國外企業(yè)B生產(chǎn)指標(biāo)成材率96%-98%96%-98%96%-98%關(guān)于對比指標(biāo)含義和對比企業(yè)指標(biāo)的說明國外企業(yè)A：V&M 國外企業(yè)B：Tenaris3.環(huán)境資源指標(biāo)對比(能耗、排污、指標(biāo)科目本產(chǎn)品數(shù)據(jù)國家強制指標(biāo)先進企業(yè)A數(shù)據(jù)先進企業(yè)B數(shù)據(jù)綜合標(biāo)煤千克/噸鋼341.2長流程：一級680 二級720 三級780短流程：一級480 二級520 三級580綜合電耗KWH/噸鋼755.13SO2千克/噸鋼0.83一級1二級2三級2.5污染物達標(biāo)率100%注：長流程是從選礦開始，短流程是從電爐煉鋼開始。4.市場占有情況指標(biāo)(占國內(nèi)消費量的比例)年份特殊扣總量（噸）占有率20074846750.3720086098256.7520092632546.535.本產(chǎn)品國外市場占有率(占全國出口本產(chǎn)品量的比例)年份本產(chǎn)品占有率出口產(chǎn)品合計（噸）先進企業(yè)A數(shù)據(jù)先進企業(yè)B數(shù)據(jù)200970532008153682007889(簡明寫明要點，不夠可加頁)四、效益計算1. 企業(yè)直接經(jīng)濟收益計算如：單位成本構(gòu)成，產(chǎn)量，資金周轉(zhuǎn)周期變化，總產(chǎn)值、銷售額、利稅變化和計算依據(jù)；年份產(chǎn)量（噸）銷售收入=P*Q（萬元）利潤=Q*（P-C）（萬元）增值稅稅額=Q*P*0.17（萬元）200761227.08141679.6776359.7324085.54200881375.67159625.3771369.7127136.31200927544.1843682.5918720.257426.042. 替代進口的社會收益計算如：拉低市場價格的社會收益、節(jié)約外匯收益、拉動國內(nèi)原材料市場收益3. 行業(yè)發(fā)展與國民經(jīng)濟、國家安全等戰(zhàn)略方面貢獻 天津鋼管集團股份有限公司開發(fā)出 TP-CQ特殊扣接頭，在國內(nèi)率先進入了特殊扣這一高端油井管領(lǐng)域，引領(lǐng)了國內(nèi)行業(yè)發(fā)展，解決了特殊扣套管長期依賴進口的問題，打破國外石油套管生產(chǎn)企業(yè)的壟斷，實現(xiàn)了特殊扣套管的國產(chǎn)化，有利于為國家的能源安全。尚存在問題和進一步發(fā)展的目標(biāo) 尚存在的問題：為了滿足石油天然氣開發(fā)的進一步需求，針對不同用戶，實現(xiàn)產(chǎn)品的差異化與個性化，更好的服務(wù)于石油天然氣開發(fā)。另外，需要進一步開發(fā)國外市場，積極參與國際競爭。進一步發(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)計開發(fā)出系列產(chǎn)品，實現(xiàn)了高氣密性特殊扣產(chǎn)品的升級換代。產(chǎn)品性能達到世界先進水平，解決管柱螺紋連接的關(guān)鍵技術(shù)問題，為占領(lǐng)國內(nèi)高氣密性特殊扣石油套管產(chǎn)品市場，同時向國外市場推廣奠定基礎(chǔ)。12五、主要完成單位情況單位名稱天津鋼管集團股份有限公司第1 單位單位性質(zhì)國有企業(yè)法定代表人劉云生職務(wù)董事長通訊地址及郵政編碼天津東麗區(qū)津塘公路396號單位主要貢獻所設(shè)計的特殊扣接頭通過了API RP 5C5和ISO 13679 IV規(guī)范的評價實驗。已大量在長慶及其他油田