新型膨脹套管材料研發及其商業前景

供稿|李秀程，尚成嘉，袁勝福，謝振家，張繼武，王學敏，王靖元，張超 / LI Xiu-cheng, SHANG Cheng-jia,YUAN Sheng-fu, XIE Zhen-jia, ZHANG Ji-wu, WANG Xue-min, WANG Jing-yuan, ZHANG Chao

膨脹套管技術是近二十年來新發展的石油天然氣鉆采領域的創新技術，被稱為是鉆井工程的革命。20世紀90年代荷蘭殼牌公司率先提出了這一概念并很快開展了應用[1-7]。這一技術可實現等井徑鉆井，縮減油氣井上部井眼尺寸，優化鉆具組合，提高機械鉆速，節省井口設備、鉆井液、循環時間、水泥、鉆頭和平臺費用。據統計，該技術可以降低44%的鉆井液用量、42%的水泥用量、38%的套管用量和59%的鉆屑生成量，在海上鉆井和建井中可節省33%～48%的建井費用[8]。

目前大多數所采用的膨脹管材料雖然強度級別高，但是均勻延伸率和總延伸率都很低，且施工時膨脹壓過高，無法進行大擴徑率膨脹施工。如果選用傳統不銹鋼作為膨脹管材料，其塑性雖然優異，但是強度等級較低，無法進行完井、側鉆等施工需求。近年來也有選用高合金奧氏體鋼作為膨脹管的嘗試，強塑性等特性雖然都比較理想，但又存在成本較高的問題，不利于推廣和普及。綜上所述，膨脹管產品的低性能和高成本嚴重制約了膨脹管技術的應用[9-13]。國外幾大油服公司紛紛將提高性能、降低成本作為膨脹管材料研發的主要方向。

多相組織調控技術與新型鋼鐵材料

北京科技大學尚成嘉教授帶領其項目團隊，經過長期研究工作，系統掌握了在高強鋼中獲得殘余奧氏體的組織調控原理及工藝技術。如對一種簡單C-Mn-Si成分體系的鋼材，通過調控貝氏體區等溫溫度和等溫時間，可以獲得殘余奧氏體比例高達16%的多相組織[14-15]。……