高钢级高cr合金钢偏梯形油井管螺纹车削加工性能.研究

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1、上海交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权上海交通大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：陈雪敏指导教师签名：陈明日期：年月日日期：年月日上海交通大学工程硕士学位论文第一章绪论第一章绪论1.1国内外现状分析二十一世纪以来，随着世界经济的复苏，中国经

2、济也实现了跨越式发展，对能源需求越来越旺盛，石油价格持续的高涨,从而带动油井管(OCTG)市场蓬勃发展。2006年国内油井管产量已经达到了298.5万吨，随着石油勘探技术的不断提高，国[1,2]内外对油井管的需求仍将持续上涨。国内许多无缝钢管生产厂家都在投入巨额资金扩大油井管的生产能力，以期在激烈的市场竞争中不断地提高企业的效益。1.1.1油井管概述石油管包括油井管和油气输送管两大类，其中油井管主要包括套管、油管、钻杆、钻铤、方钻杆及其构件（钻杆接头、转换接头和短节等），输送管主要包括无缝[3]钢管和焊接钢管。本文所涉及的石油管主要指油井管。油井管是油井的

3、主要构件，在整个石油工业中占有极其重要的地位，这主要表[4]现在三个方面：第一，油井管成本在整个油井开发成本中的比例较高，约为20%～30%；第二，如油井管失效将导致巨大经济损失和严重后果，其安全可靠性对石油工业关系重大。哪怕只有一根的油井管失效都可能导致整个油井的报废；第三，油井管的质量和性能对石油工业采用先进工艺和增产增效也有着重要的影响。当今一些新技术和新工艺由于受制于油井管的性能而无法推广，如一些新的钻井技术，如深井，超深井、大位移井、水平井等，也都受制于油井管的性能。因此，通过研究新[5]技术、新工艺开发高性能的油井管材对我国石油工业的发展具有重

4、大的意义。近些年来,为解决我国油气资源增速与用量日益迅猛增加以及储采比失调的矛盾,深井、超深井(如塔里木平均井深达5000多米)、定向井、大位移水平井、高压油气井、热采井以及含CO2和H2S等腐蚀性气体的油气井不断增多。这些油气井对油套管连接螺纹的密封性、连接强度和耐腐蚀性能的安全可靠性提出了更高的要求。而这些油井管材料往往都是高强度、高硬度、耐腐蚀的高钢级难加工材料，这对螺[6-9]纹的切削加工工艺也提出了更高的要求。-1-上海交通大学工程硕士学位论文第一章绪论1.1.2高性能油井管材的应用和开发随着油气井开采条件的日益苛刻，油井管面临的腐蚀环境越来越严

5、酷。其中CO2、-H2S和Cl等介质的综合腐蚀已经成为世界石油工业腐蚀防护研究的主要难题和研究[10,11]热点。因上述介质腐蚀失效所造成的事故不仅给油田造成了巨大的经济损失，-而且还产生了严重的社会后果。为此，国内外对CO2、H2S和Cl腐蚀与防护开展了[12,13]大量的研究工作并取得许多积极的应用效果。新疆地区的油田开发中，油井的深度与我国东部油田的平均井深2000~3000m相比有大幅度增加，目前新疆油田已钻的油井平均深度为4500m，最深的一口井达7200m，并还有不断加深的趋势。高压含腐蚀介质的油井也日趋增多。四川气田含-S，四川、华北和西部油

6、气田的一些油气井含CO2及H2S、CO2、Cl共存。这些都表明，中国的石油工业将会越来越需要高性能油井管，高性能油井管在中国市场上[14]会有很好的前景。宝钢股份宝钢分公司钢管厂针对目前国内石油生产企业的实际情况，相继开发了多种高钢级、高Cr钢等高性能的油井管材，以满足油井管在不同工作条件下的使用要求。但高钢级、高Cr合金钢对加工性要求高，材料钢级高、韧性好，尤其高Cr钢在经过调质处理后材料的综合性能较高，塑性大，但在切削加工时变形大，不易断屑，加工刀具易崩刀或磨损，给螺纹切削加工带来了一定难度。本文所研究的高钢级高Cr合金钢材料BG95-13Cr为宝钢股

7、份宝钢分公司钢管厂所开发的高性能油井管材。1.1.3高性能油井管材BG95-13Cr的特点油气勘探及开采的特点是不断向纵深发展，地质条件日益复杂。深井、超深井、复杂结构井、水平井、大位移井、欠平衡井和山前构造井等高难度工艺井对油井管[15]的性能和质量提出了更高的要求。由于油井管在高温、高压、高腐蚀性条件下工作，这对油井管材提出了更高的要求，BG95-13Cr是宝钢钢管厂专门针对石油深井输油管道开发的高钢级高Cr合金钢油井管材（高钢级通常定义为屈服强度大于80000PSI的钢级，相当于550Mpa），该种材料中合金元素中含Cr量达12.5%以上(化学成分见

8、表1-1)，此时在与氧化性介质接触中，由于电化学作用，表面很快形成