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石油天然气开采用钻具制造中的若干关键技术与系列自动化装
智能制造高性能钻杆油套管,提效节能,赋能油气开采。
产品类型
设备
产品标签
矿产资源绿色开采
制造技术
油套管
石油天然气
钻探开采
钻杆
适用行业
制造业
适用场景
制造业
产品创新性
该项目通过多参数自动化集成检测、激光跟踪矫直、自学习全自动矫直及内外壁同步加厚等技术,大幅提升了钻杆油套管制造精度与性能。
潜在经济效益
本项目显著提升产品竞争力,扩大市场份额,实现销售收入超31亿、利润近3亿、创汇6587万美元,并出口海外,经济效益巨大。
潜在减碳效益
本项目通过自动化检测矫直、减少材料浪费、优化加厚和热处理工艺,直接降低了制造过程中的能源消耗和资源足迹。
产品提供方
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上海交通大学
上海交通大学
上海交通大学是中国顶尖高校,致力于培养卓越人才,引领科技创新,服务国家战略发展。
中国, 上海市
产品详情

本项目属先进制造领域。
石油天然气是我国最重要的能源,高性能钻杆、油套管是石油天然气开采中最重要的核心部件,是钢管制造中技术含量最高、制造难度最大的管材。围绕提高油气井钻杆、油套管制造中若干关键技术及自动化装备问题,本项目解决了一系列技术难题:
1.针对钻杆两端直度自动化检测与矫直问题,突破了3项核心技术:(1)发明了钻杆两端矫直盲区、晃头、1.5m弦高等多参数的自动化集成检测方法, 为后续后续自动化矫直提供了可靠依据;(2)研究开发出一种基于激光跟踪矫直定位方法,解决了人工操作很难使钻杆端部准确进入矫直支撑阶梯夹具中的技术难题;(3)研究开发出一种具有自学习功能的全自动矫直方法,实现了不同品种、不同管径、不同钢级的24种规格钻杆的自动化压力矫直,矫直效果超过了美国石油协会API标准(等同国际ISO标准)的技术要求。
2.发明了油套管两端直度、圆度集成自动随动检测方法,克服了检测过程中,恶劣工况条件对检测结果的影响,实现了油套管两端直度、圆度多参数实时集成检测,为前道矫直工序的矫直质量提供了准确判据,为后续探伤、管螺纹加工等工序提供了可靠的工艺数据,提高了产品质量,避免了制造过程中人力和材料浪费。
3.突破了传统加厚工艺中必须先外加厚的模式,创新地采取内外壁同步自动加厚的全新方法,通过温度场、冲头压力、金属变形量的实时控制和分级加厚工艺,使钻杆端部加厚过渡带长度提高到140mm以上,远高于API标准规定的76.2mm,使钻杆疲劳寿命得到大幅提高。
4.设计了高性能水淬钻杆的两项新方法:(1)在较大幅度降低新钢种合金含量条件下,结合自主研发的钻杆外表面层流冷却,内表面轴流冷却,钢管旋转的自动化热处理水淬工艺及装备,使钻杆管体纵向冲击韧性平均值达到111J,远高于API标准54J的要求;(2)通过液气结合的焊缝自动化热处理工艺及装备、多工位高效感应加热冷却聚磁装置、模糊温度控制技术等,精确控制热处理温度,使钻杆焊缝冲击韧性平均值提高到111J,远高于API标准24J的要求。
通过上述技术发明,使宝钢钻杆、油套管制造水平在原来引进技术的基础上得到了很大提高。目前,宝钢制造的钻杆在国内几乎所有油田广泛应用,也成为国内唯一一家能提供优质钻杆到塔里木油田等地质结构复杂地区进行钻探开采的供应商,在美国严重反倾销背景下,宝钢也是国内唯一一家能出口高性能钻杆到美国去的企业。
该项目相关专利技术除在宝钢内部推广应用外、还在山东、天津钢管集团股份有限公司等企业推广应用。油套管直度圆度全自动集成检测技术及装备已出口到美国应用。
围绕上述研究内容,申请各种专利32项,已获授权发明专利16项、软件著作权1项、实用新型专利7项,经专业权威机构的技术检测、科技查新和专家鉴定,该项目总体技术达到国际先进水平。相关技术分别获2011年中国专利奖优秀奖、2012年第十四届中国国际工业博览会银奖、2011年全国发明展览会金奖等奖励。
该项目产生了良好的经济效益和社会效益,2010-2012年实现新增销售收入31.2875亿元,新增利润2.8428亿元,新增税收9475万元,创汇6587万美元。

最后更新日期
01:01:04, Nov 08, 2025
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