国产高端油套管从这里起飞——宝钢股份自主研发超级13Cr油套管纪实
《中国冶金报》头条报道
从被“卡脖子”到突破“卡脖子”，再到实现国产化；从无法生产到实现全流程一贯制生产，再到根据不同井况为用户量身定制性价比最优产品、提供一揽子解决方案；从最初的单一产品到形成系列产品，再到形成拥有8个具备自主知识产权产品牌号的“大家族”；从诞生时就嵌入“低碳基因”到全生命周期践行减排降碳……它带着“Baosteel”这一标志，走进了全球用户油气田开发现场，成为强腐蚀性油气田开采和储气库建设的“安全使者”和支撑大型油气田突破产量纪录的“品牌大使”。10多年来，宝钢股份超级马氏体不锈钢油套管（下称超级13Cr油套管）不断取得突破，具备了超强抗腐蚀能力和稳定高效的交付能力。
然而，10多年前，超级13Cr油套管在我国仍完全依赖进口，价格一度高达10万元/吨，交货周期更是长达9个月，被国外厂商牢牢卡住了我们的“脖子”，严重影响了我国多个重大战略能源工程的建设进度。那么，宝钢股份是如何实现高端油套管产品国产化，且雄踞国内市场并走向全球的呢？
困局
油气开采遇上“拦路虎
油气资源在地底经过了上亿年的酝酿，往往含有各类腐蚀介质。据统计，60%以上的油气井都存在管材腐蚀问题，因管材腐蚀造成的油气井报废问题层出不穷，成为油气开采的“拦路虎”。
我国油气资源尤其是天然气资源长期无法满足自身需求，对外依存度逐年提升，成为国家能源战略安全的一大隐患。再加上我国各主要油气田的腐蚀问题同样严峻，限制了我国油气资源的开发。
进入21世纪以来，我国在西北地区先后发现多个超大型气田，这些气田被寄予了解决我国气荒问题的厚望。以新疆某油田为例，其天然气探明储量超过万亿立方米，也是国家建设西气东输工程的主要气源地。然而，这些气田区块不但埋藏深度超过5000米，井底温度高达200摄氏度以上，压力达到上千个大气压，还含有二氧化碳（溶入水后）、氯离子等强腐蚀性介质。由于一口井的管柱需要多达500根以上的油管连接而成，只要有一根管子出现断裂、腐蚀穿孔等问题，就会造成泄漏、井喷等事故，容易造成大规模人员伤亡和环境污染，这对管材的强韧性、耐腐蚀性能等提出了严苛的挑战。
破局
用3年时间实现国产化
经过反复甄选，具有强耐腐蚀性能的超级13Cr油套管进入了人们的视线。该类型合金具有高强度、强耐腐蚀的特征，具备应用于国内外“三超”（超深、超高温、超高压）油气资源开发的能力。
在2006年我国西北油气田初始开发之际，国内对超级13Cr油套管的相关研究基本处于空白，且产品长期被国外垄断。“一定要实现国产化！”从那时起，宝钢股份以保障国家战略能源开发用材供应为己任，把耐蚀合金油套管作为重点攻关方向，成立了由中国宝武工程科学家、宝钢股份首席研究员张忠铧牵头的专项攻关团队，来自宝钢股份中央研究院、钢管条钢事业部等单位的20多名技术骨干在国内率先展开了针对超级13Cr油套管的国产化攻关。
张忠铧
“太艰难了！”尽管已经过去了10多年，张忠铧对超级13Cr油套管的国产化攻关历程仍历历在目，“我们没有资料、没有任何可借鉴的技术经验，攻关团队完全是‘白手起家’！”张忠铧带领团队成员怀着“把不可能变成可能”的必胜信念，废寝忘食，通宵达旦，从实验室材料研究、产品腐蚀评价、工艺研究到现场试制，不放过任何一个技术问题，咬牙度过了一个个不眠之夜。
“研究阶段就是摸着石头过河，只能一轮又一轮地开展实验，仅仅是常用的金相分析就做了数百组。”那时，负责实验室钢种研究的宝钢股份中央研究院高级主任研究员张春霞博士连续几个月没日没夜地“泡”在实验室里。“当合格的样品最终被我捧在手里时，我比捧着刚出生的孩子还要小心翼翼，那一刻非常激动！”回忆起当时的情景，张春霞脸上洋溢着幸福。
张春霞
“制造阶段面临巨大挑战，不仅需要攻克超级13Cr油套管产品的开发设计难关，同时还需要先进的生产技术来支撑产品制造。”钢管条钢事业部制造管理部首席工程师赵鹏说，“超级13Cr油套管工艺流程复杂，生产难度大，当时世界上仅有几家油套管生产厂家能生产。实现国产化刻不容缓，我们必须啃下这块硬骨头！”在没有任何可借鉴技术和经验的情况下，钢管条钢事业部生产技术人员为提高产品成材率而日夜奋战。
终于在2007年，当第1根通红的超级13Cr油套管从宝钢140毫米轧管机组下线后，整个团队都沸腾了。“成就感和自豪感油然而生，这是宝钢的骄傲！”张忠铧百感交集。
为进一步提升产品竞争力，宝钢股份不断钻研超级13Cr油套管的一贯制制造技术，满足了国际最严苛标准要求，实现了超级13Cr系列产品大规模制造的质量受控、生产稳定。
2009年，宝钢股份第1批超级13Cr油套管在西北某油田下井使用，标志着该类型产品打破了国外垄断。2016年，宝钢股份超级13Cr油套管首次承接海外批量订单，与国外先进企业同台竞技。在后期组织的产品鉴定会上，评审专家一致认为，宝钢自主研发的超级13Cr油套管填补了国内空白，产品质量达到国际先进水平，耐腐蚀性、韧性等指标达到国际领先水平。
宝钢股份产销研团队“白手起家”，用3年时间攻克了一道道难关，实现了超级13Cr油套管国产化，能够与国际供应商有效竞争，明显降低了我国油气开采的管材采购成本。
进取
占领一个又一个高地
宝钢股份超级13Cr油套管问世后，迅速在以西北地区为代表的油气田投入批量使用，明显加快了我国西部地区油气资源的开发进程。
随着“三超”油气井井况越来越复杂，开采难度也不断加大，用户对油套管的质量和安全性能要求越来越高。宝钢产销研团队没有懈怠，迎难而上、继续攀登，相继开发出了可以满足在不同腐蚀环境下安全使用的马氏体不锈钢系列油套管产品，形成了全流程制造技术及选材规范，具备了较为完善的品种结构，制造能力也大幅提升。“宝钢股份开发出超级13Cr炼钢、连铸、轧管、热处理、探伤、管加工全流程一贯制工艺技术，充分保证了产品的质量稳定性，具备稳定高效的交付能力。”赵鹏说，宝钢作为一家以质量为命脉的制造企业，在产品制造方面非常严格，通过开拓创新，开发出超级13Cr无缝热轧工艺技术，大幅提高了产品质量；独家开发出全套热处理工艺，同时，从冶炼、制管到管加工，每道工序都有专门的控制要点和内控指标，出厂之前，每根管子都要进行严格的无损检测和人工检验。
赵鹏与张春霞在现场
海上油气田用超级13Cr特殊螺纹油井管是此前国内唯一没有实现国产化且市场超亿元的石油管品种。与碳钢产品相比，超级13Cr特殊螺纹油井管有其特殊性与复杂性，此前国内缺乏完整的超级13Cr特殊螺纹接头制造质量管控体系。结合“十三五”国家重点研发计划项目，宝钢股份攻克了海上油气田用超级13Cr特殊螺纹油井管“卡脖子”核心技术，建立了完善的特殊螺纹接头制造质量管控体系，实现了国产超级13Cr特殊螺纹油井管在海上油气田供货领域零的突破，有力支撑了我国深水高温高压油气井的顺利开发。
多年来，每当超级13Cr油套管下井，宝钢股份都会派专业技术人员和服务人员提供跟井与指导服务，建立起一套包括需求跟踪、定制化设计、到货商检、库存跟踪、下井服务、定期走访交流和使用效果跟踪等全周期、全方位的服务流程和机制，以优质高效的服务赢得用户、赢得市场。
2021年10月底，宝钢股份超级13Cr油套管在西北某油田开展批量试用。为了确保油管使用规范，宝钢一方面同油田技术专家一起制订了详细的下井操作使用规范等指导文件，一方面派出专业技术人员和常驻服务人员一道前往使用现场，对油管整个下井过程进行指导和辅助。“当时，新冠肺炎疫情管控加严，给出行增加了不少难度，但只要能让用户满意，再大的困难也要挺过去。”钢管条钢事业部销售部用户与技术服务室员工刘普等人经过一路波折到达现场后，就立即投入工作。下井前，他们与用户对管子、工器具、螺纹脂、附件等都一一进行确认，并和井队就相关作业要点进行了沟通。在下井过程中，刘普指导用户规范操作流程，并对每根管子的拧接曲线进行确认，保证管子使用正确。特别是在下井后期，由于泥浆上返，给管子的拧接造成较大影响，因管子拧接过程的不稳定给曲线的正确判定带来较大困扰。为了减少重新拧接的次数，配合用户尽快完成油管下井，刘普凭借丰富的现场经验，对异常曲线进行快速、准确判定。最终，所有管子的气密封检验全部一次性判定合格，用户对宝钢股份的服务质量和效率给予高度评价。
引领
从绿色制造到制造绿色
近年来，宝钢股份钢管条钢事业部坚持绿色理念，大力推进油套管生产制造绿色化进程，努力构建高效、清洁、低碳、循环的绿色制造体系，打造宝钢股份超级13Cr油套管绿色低碳品牌。
电炉厂连铸操作集控中心
作为国内天然气勘探开发和输送用管产品的行业引领者和主力供应商，宝钢股份充分发挥自身专业技术优势，按照精准（Accurate）、快速（Fast）、环保（Eco）和经济（Economical）的设计理念，为天然气勘探开发和输送提供全面可靠的油气开采用管综合解决方案，助力我国构建更加清洁低碳、安全高效的能源体系，树立了宝钢钢管SAFEE绿色品牌。
宝钢股份超级13Cr油套管自诞生之日起就将“低碳基因”融入了血脉。特别是在近两年来，电炉积极使用绿电，且使用比例不断提升，宝钢股份超级13Cr油套管低碳发展“绿”动十足，还开发出电炉冶炼+大方坯连铸管坯制造工艺，大幅提高了产品收得率。相较转炉炼钢，电炉冶炼吨钢可减排1.6吨二氧化碳、3吨固体废弃物。
10多年来，宝钢股份超级13Cr油套管以其卓越的性能和质量，成功应用于中石油、中石化、中海油下属各油气田开发项目、储气库项目，逐渐替代进口产品，年产量也从研发之初的数百吨逐年大幅提升，市场占有率遥遥领先，不但满足了国内各大油气田的使用需求，还批量出口海外，为全球油气田用户提供了强大的支撑，以安全、可靠为主题的SAFEE宝钢油套管品牌形象也随之遍布全球。
绿色发展，“碳”寻未来。宝钢股份开发出耐蚀性能优异的超级13Cr系列油套管产品，不仅显著提升了强腐蚀性油气田开采的安全性，还大幅延长了油气田管材的使用寿命，其全生命周期碳排放显著降低，为油气高效开发注入新动能，对提升我国碳减排能力、早日实现“双碳”目标具有重要意义。
技术档案
宝钢股份超级13Cr油套管研发与应用
品种：宝钢股份超级马氏体不锈钢油套管，又称超级13Cr油套管。
攻关梗概：我国油气资源长期无法满足自身需求，除了受自身储量不足影响外，油气田内含介质的腐蚀问题也严重限制了油气资源的开发，这对油气开采用套管性能提出了较高的要求。2006年，我国对高端油套管的研究基本处于空白，产品长期被国外垄断，吨钢售价一度高达10万元。为保障国家战略能源开发用材供应，宝钢股份成立专项攻关团队，展开了针对超级13Cr油套管的国产化攻关。最终，在2009年，宝钢股份生产的第1批超级13Cr油套管在西北某油田下井使用，成功打破了国外垄断。如今，宝钢股份超级13Cr油套管的年产量也从研发之初的数百吨逐年大幅提升，市场占有率遥遥领先，不但满足了国内各大油气田的使用需求，还批量出口海外，为全球油气田用户提供了强大的支撑。
