最新高强度5寸外加厚石油钻杆的研制与开发项目可行性报告.docx
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最新高强度5寸外加厚石油钻杆的研制与开发项目可行性报告
一、项目提出的目的及意义…………………………………………2
二、与项目相关的国内外发展概况及市场需求分析………………3
三、主要攻关内容及技术路线(技术可行性分析)………………5
四、该项目的技术创新点……………………………………………7
五、现有工作基础和条件……………………………………………8
六、申请人基础条件(包括主要研究成果)………………………10
七、进度安排和实施方案(包括运行机制)………………………12
八、预期成果和考核目标……………………………………………12
九、推广及应用前景…………………………………………………13
十、经费概算及来源…………………………………………………14
十一、合作单位基本情况……………………………………………15
一、项目提出的目的及意义
(一)、项目概要
随着国内浅油气层的逐步枯竭,石油钻井正在向深井和水平井的方向发展,主流钻机由以前的3000米钻机过渡到5000米和7000米钻机,对整套钻进系统提出了更高的要求,但相应的钻具变化没有跟上,尤其是钻杆方面,还是采用常规钻杆,经常出现钻杆刺漏、接头强度不够的问题。
针对这种情况,派普公司技术研发中心成立了项目组,开展研究S135高强度5″外加厚钻杆,增加钻杆的强度,适应现在深井和水平井的需要。
现在派普钻具公司是我省的唯一石油钻具生产厂,是省级技术研发中心,已经具有3年生产钻具的经验,有多名技术研发人员。
与清华大学、北京理工大学等多家大学和科研院所建立了技术联盟关系,充实了派普公司的技术研发实力。
本项目和清华大学、北京理工大学等进行全面技术合作,利用他们大学在钻杆挤压成型和处理方面专业知识和经验,以及在材料组织结构分析和性能检测方面的良好条件,及时准确的钻杆组织结构和性能进行分析和检测。
由清华大学材料工程系在实验室共同进行研究,初步确定钻杆挤压和热处理工艺参数,进行现场工艺实验,然后进行金相组织分析和性能检测。
根据实验结果,调整工艺参数,再进行现场实验,分析金相组织结构和性能检测。
经过多次实验后优化实验参数,直到产品质量达到SY5561、APISPEC5D标准要求。
钻杆自动化生产线全部采用电子计算机控制,根据优化的参数编排生产工艺,实现自动化流水线生产,达到规模化生产,降低生产成本,增加产品在市场上的竞争力。
(二)、立项的必要性及意义
由于生产高强度5寸外加厚石油钻杆的所需的钢材的材质及热处理工艺要求较高,在国内仅只有2家企业生产。
在东北的大庆、吉林、辽河三大油田使用的这种钻杆全部从其它地区厂家购进。
现在国内市场所需这种钻杆绝大多数依靠进口,随着全球石油行业的不断发展,深井和水平井的施工越来越多,国内外市场对该种石油钻杆的需求大幅度增加。
长城公司每年就需要花1亿资金采购该种钻杆。
全国年需求量近10亿元,国外的市场需求量更大,年需求量在50万吨。
该项目立项符合辽宁省和盘锦市“十一•五”规划,项目的建成不仅满足油田建设的需要,对辽宁省、盘锦市和辽河油田经济总量增加、经济结构的调整起到良好的推动作用。
二、与项目相关的国内外发展概况及市场需求分析
(一)与项目相关的国内外发展概况
目前全国仅有2家生产同类产品,生产的产品占有国内市场的30%。
该项目在国内有广阔的市场空间。
该项目的产品由于劳动力成本和原材料的优势,在国际市场上有比较明显的竞争力,近年来,随着水平井和深井等特殊工艺井的大幅度增加,使国内高强度的钻具的需求供应紧张。
随着国内国际石油开采规模的逐步加大,对高强度的钻具需求量逐渐增加。
预计五年内每年按20%的速度递增。
(二)目标市场的分析与预测
1、市场分布
主要集中在全国各油田和世界各油田。
2、市场选择
辽河石油内部市场、国内油田市场、国际石油市场(伊朗、委内瑞拉、俄罗斯、苏丹和中东等国家)。
3、市场需求与发展前景的分析和产品市场空间预测
由于近几年辽河油田加大了在国际市场和国内其他油区的钻探力度,对高强度钻杆的需求量增多,随着国家能源战略重心逐步向国外转移,这一趋势仍将延续,2009年长城公司使用高强度钻杆3000吨,金额为1.2亿元,预计2010年需求量近4000吨,金额为1.6亿元。
3、市场竞争力分析
高强度钻杆制造项目比国内其它企业有较大优势,主要以下几方面:
1)长城公司有近100只井钻井队对产品的需求有保障。
2)设备比较领先,采用国内外先进加工制造设备。
摩擦对焊机选择美国MTI公司的先进焊机,其它设备选择国内同行业中质量优良,性能最好的加工和热处理设备。
3)该项目技术水平高,工艺先进,采用国内外先进的制造技术。
4)企业通过API认证,产品完全可以销往国外。
5)东北地区三大油田没有生产钻杆厂家,产品除了长城使用外,可以销往大庆、吉林、冀东等油田,产品还可大量提供国外使用。
6)有坚实的经济基础:
派普公司经过3年多的发展,积累了一定的经济、人才、技术基础,而且有盘锦市和辽河油田各方面的大力支持,可以承担大型项目的研发以及具备较大的抗风险能力。
三、主要攻关内容及技术路线(技术可行性分析)
(一)、本项目主要攻关内容
1、研究内容
利用已有设备和增加部分设备,开展了对钻杆两端加厚和热处理的工艺攻关,研制外加厚钻杆管体,解决生产过程中,自动化程序不易控制等多项技术难题,实现整个工艺过程的全自动化控制,是产品的机械性能和结构优于标准要求。
拟解决技术关键点及主要技术指标:
改进管体端部的加厚工艺,使现在的内外加厚改变为只有外加厚的形式,使加厚部位的内径与钻杆内径保持一致,保证了钻井液流通畅通,没有因内径的变化而增加流体的损失。
对管体的热处理工艺进行调整,使加厚段的性能保持和管体一致。
技术参数要达到如下性能:
钻杆级别为S-135级钻杆,最小屈服强度724Mpa,最小抗拉强度793Mpa,最小伸长率13%,最小夏比冲击功20J(平均值)15(单个最低值)。
1)理化实验室和生产现场试验,研究高强度石油钻杆的端部加厚工艺,保证加厚部位的几何尺寸达到设计要求。
2)现场试验,开展高强度石油钻杆热处理参数研究,制定合理的工艺参数,保证对焊钻杆热处理后,技术性能指标达到APISPEC5D质量标准。
3)研究的钻杆管体和接头的焊缝热处理的工艺,制定合理的工艺流程,实现自动化、规模化生产,提高生产效率。
2、技术路线
根据金属热挤压原理制定挤压工艺,设计挤压的三次挤压模具,根据金属热变形的原理,确定挤压的加热温度和挤压时间。
根据高强度钻杆的性能要求选择其热处理的如加热功率、工件移动的速度、淬火温度、回火温度、保温时间、淬火液性能参数等热处理工艺参数。
(二)、原材料及工艺流程
1、原材料的选择:
钻杆材料选用26CrMnSiA精轧的合金结构钢生产制造,接头选用AISI4137H优质合金钢生产。
经过多年的研究,国内钢铁企业生产的钢材质量已经达到了使用要求,为国内企业开发制造钻铤奠定了良好的基础。
2、钻杆的加工制造工艺流程:
高强度钻杆加工制造的工艺流程为:
由生产石油管材厂家提供管材,检验其理化性能和外观尺寸检查,满足石油标准要求。
对检测产品有不满足直线度、化学成分、金相和机械性能要求的,要退货处理。
用车床对管体定尺平端面。
对管体前段300mm端面进行三次感应加热,温度达到锻挤压要求。
管体端面用墩粗机进行第一次墩粗。
再进行二次加热,温度达到锻挤压要求。
管体端面用墩粗机进行第二次墩粗。
管体整体进入热处理炉,进行淬火和回火热处理。
在滚动校直上对热处理后的管子进行校直处理和高压水喷淋处理。
用电磁检测对管体全长进行探伤,用超声波对管端进行探伤检测。
对墩粗部分进行机械加工,精车墩粗部分内外圆,内外表面达到对焊要求。
用惯性摩擦对焊机对焊管体和接头,冲内孔飞边。
对焊缝进行热处理,采用中频感应加热和退火工艺。
质量检测包括硬度检测,焊口探伤,管体探伤,金相分析,力学性能综合取样试验。
对钻杆外表面喷漆,打标识及包装。
四、该项目的技术创新点
1、该项目的主要技术难点:
1)高强度钻杆的端部成型是该产品制造的首要难题,在加厚部位外径有近140mm的挤压成型过渡带,要求该过度带过渡必须平滑,不能有皱褶和夹渣等任何缺陷,内径必须和原有管体内径一致。
2)产品要求沿管体长度和壁厚方向上,各种机械性能和金相组织(如硬度、抗拉强度、屈服强度、冲击功、回火索氏体组织等),不但每点要达到标准要求,而且各点数据差别要控制在一定的范围内。
以上两点是该项目的难点。
2、该项目的创新点:
研制新的挤压模具成型技术完成了高强度外加厚石油钻杆端部加厚工艺是该项目的一个创新点。
研制气体加热炉新的端部加热数控技术,实现天然气加热调质热处理生产线的温度闭环控制,准确调整热处理工艺参数,保证产品的热处理的质量,是该项目的另一个创新点。
五、现有工作基础和条件
(一)、人员配置情况
姓名
出生
年月
性别
文化
程度
专业
工作单位
职称
组内具
体分工
项目负责人
朱俊昌
72.9
男
大学
机械
派普公司
高工
项目总负责
主
要
成
员
吴树勇
63.8
男
大学
C.INTOTABLED.TOFILE石油机械
派普公司
【答案】菜单,命令,程序高工
case(t>="A"andt<="Z")or(t>="a"andt<="z")总体规划
张树轩
C.两个自由表D.一个是数据库表另一个是自由表62.12
b=int((i-i*100)/10)男
大学
石油机械
派普公司
高工
fori=0to999工艺研究
陆成山
74.9
A.字段、筛选、排序依据B.字段、条件、分组依据男
大学
17.在查询设计器中,选择查询结果中出现字段及表达式应在______选项卡中完成,设置查询条件应在_______选项卡中完成,该选项卡相当于SQL-SELECT语句中的where子句。
机械电子
派普公司
高工
工艺研究
王昆林
52.6
男
博士
材料工程
清华大学
教授
工艺研究
李刚
69.8
男
大专
化工机械
派普公司
工程师
数据收集
李娜
81.10
女
大学
机械制造及自动化
派普公司
工程师
机加工艺研究
隋志新
74.10
男
大学
机械设计与制造
派普公司
工程师
接头热处理
姜枫
82.2
女
大学
机械制造及自动化
派普公司
工程师
机加工艺研究
卢菲
85.11
女
大学
金属材料工程
派普公司
助理工程师
材质分析
高红光
84.09
男
大学
机械设计与制造
派普公司
助理工程师
机加工艺研究
赵大伟
83.10
男
大学
材料科学
派普公司
助理工程师
管体热处理
(二)、技术支持
派普公司有自己的钻具研发中心,派普公司从2006年开始大批量生产石油钻铤,2008年大批量生产普通钻杆。
到目前为止,已经生产了约1万根钻铤,6万根钻杆,创造销售收入约9亿元,积累了大规模生产钻杆、钻铤的经验。
另外和清华大学、西安重型机械研究所、沈阳工业大学、美国MTI公司等,进行全面的技术合作,保证该项目技术水平处于国际先进水平。
派普公司的钻铤项目于2007年、钻杆项目于2008年通过了API和ISO9001认证,确保了项目满足国际通行的质量标准要求,目前产品已经出口到二十多个国家和地区,为开发该项目积累了资金,奠定了人员和技术基础。
(三)配置设备
购买国内先进的数控挤压生产线和热处理生产线、美国MTI公司的惯性摩擦对焊机,计算机控制的淬火、回火炉、淬火机、效直机等,数控管螺纹车床、锯床、吊车、超声波探伤仪、金相、理化试验及检测仪器等180多台(套)国内外先进设备。
(四)、资金保证情况
项目总投资为1000万元,申请科研经费200万元,其余均为企业自有资金。
六、申请人基础条件(包括主要研究成果)
盘锦辽河油田派普钻具制造有限公司位于盘锦经济开发区石油高新技术产业园,是一家集钻具设计﹑制造﹑维修于一体的石油钻具制造企业。
公司占地面积220亩,生产厂房35000平方米,加工设备180余台/套,设备固定资产1.5亿元。
公司现有员工500余人,其中大专以上文化占员工总数的80%,中高级专业技术人员60余人,三级无损检测资质人员2人、二级无损检测资质人员20余人(中国无损检测协会资质证书)。
公司于2009年被评为省级企业技术中心,已申请多项专利。
公司拥有钻杆接头生产线,钻杆管端加厚生产线,管体热处理生产线,石油钻杆摩擦焊接生产线,钻铤生产线,能为用户提供各类型号的石油钻杆﹑钻杆接头、加厚钻杆管体﹑标准钻铤﹑螺旋钻铤﹑无磁钻铤等产品,也可以根据用户需求,为用户设计制作特殊用途钻具。
公司检测设备先进,配备了美国OEM管材检验设备,建立了磁粉探伤﹑超声波探伤﹑漏磁探伤自动检测线。
建立了检测手段齐全的理化实验室,从德国进口的实验设备,可以进行拉伸﹑冲击﹑弯曲﹑硬度实验以及化学成分﹑金相分析。
盘锦辽河油田派普钻具制造有限公司获奖励情况
时间
获奖内容
颁发单位
2007年
新兴业务优秀项目
辽河石油勘探局
2007年
发展石油装备制造业特别贡献奖
盘锦市兴隆台区人民政府
2008年
石油钻井钻具制造被评为多种经营优秀投资项目
辽河油田多种经营处
2008年
钻铤与钻杆生产技术研究项目或科技进步二等奖
辽河油田公司
2009年
钻铤与钻杆生产技术研究项目获科学技术进步奖二等奖
盘锦市人民政府
2009年
先进集体
辽河油田公司
2009年
节约集约用地先进工业企业
辽宁省国土资源厅
2009年
石油工业用户满意产品
中国质量协会石油分会
项目负责人主要研究成果
1995.07-2003.03:
辽河石油勘探局钻二石油机械厂工程师、技术部主任、技术副厂长;
2003.03-2007.02:
辽河石油勘探局钻井二公司六分公司,副经理;
2007.02至今:
派普公司技术部主任。
成果:
1.《大庆II型TC200天车防跳槽安全防护装置的研制》,安全科技成果奖,三等奖,辽河石油勘探局,2002年12月;
2.《PZ12V190柴油机的大修理》,合理化建议和技术改进,一等奖,辽河石油勘探局,2005年4月;
3.2002年12月《石油行业标准如何实现三个面向的探讨》被石油工业标准化技术委员会评为优秀论文;
4.2005年被钻井二公司评为2004年度科技标兵;
5.2008年被中国石油辽河油田多种经营处评为2008年度辽河油田多种经营优秀科技人才。
6.2009、2010年被盘锦辽河油田辽海集团有限公司评为2008年度科技标兵。
7.《大庆II-130钻机联动机快速轴技术改造初探》和《改造F-800钻井泵带泵轴减少修理费用》2005年发表于《石油天然气学报》第27卷第4期,长江大学主办,《石油天然气学报》编辑部编辑出版。
8.翻译多部国外相关标准和资料。
9.参与承担了2008年《钻铤和钻杆生产技术研究》和2009年《长寿命耐腐蚀钻杆内涂层研究》两项省级科技计划。
10.《钻铤和钻杆生产技术研究》获辽河油田和盘锦市科技进步二等奖。
七、进度安排和实施方案
为了保证项目的顺利开展,采取项目经理负责制,项目的完成情况和工资效益挂钩。
序号
阶段
阶段
阶段目标
1
市场调查
2010.01–2007.02
形成调查报告,出具可行性报告
2
试验室内试验
2010.02–2010.04
根据项目要求在实验室得出实验数据。
3
现场研制,调试
2010.04–2007.08
得到现场应用的端部挤压工艺和热处理工艺参数,保证产品质量符合要求,实现自动化生产
4
批量生产
2010.08–2010.11
稳定和优化挤压和热处理工艺参数,调试各种设备,保证批量生产。
5
产品鉴定
2010.11–2010.12
对产品组织鉴定。
八、预期成果和考核目标
预期成果:
1、获得高强度钻杆管体全长天然气炉热处理工艺参数;
2、获得高强度钻杆摩擦焊参数和热处理后焊缝组织与性能参数之间的数据;
4、建立高强度钻杆生产工艺流程,并能根据流程组织生产,生产出合格产品。
主要技术经济考核指标:
外加厚钻杆挤压、热处理、摩擦对焊和热处理后的质量达到APISPEC5D的标准要求;
2010年5〞外加厚钻杆产量达到2000吨,加大推广力度,在辽河和胜利两大油田以及长城公司逐步替换普通钻杆,实现钻具产品稳步升级。
九、推广及应用前景
1、经济效益分析
项目建成后,达到生产规模后,预计年产量2万吨,年产值可达6亿元,年创经济效益3000万元;年上缴税金总额3600万元;年出口创汇可达400万美元。
2、社会效益分析
该项目投产,可填补我国石油行业生产高强度钻杆生产的空白,为盘锦市和辽河油田外闯市场奠定坚实的基础,该项目将发展成为产值上亿元的石油高强度钻具的生产基地,对辽宁省、盘锦市和辽河油田的产业结构调整,经济总量增加,解决社会就业问题,促进本地区的社会稳定起到重要作用。
十、经费概算及来源
项目投入总经费1000万元(单位:
万元)
资金来源
自筹
贷款
申请补助
合计
金额
800
0
200
1000
经费明细表(单位:
万元)
序
号
项目分类
数量
核算标准
金额(万元)
小计
申请补助
1
直接材料费
5″G105钻杆
300吨
1.5万元/吨
450
40
2
仪器设备购置费
墩粗机专用模具
213
446
42
焊缝热处理设备
50
管体整体探伤机
174
试件理化检测
200
7
试件加工
400
2
试件拉伸等性能检测
200
8
3
科技外协费
40
5
超声波检测
200
20
磁粉探伤
200
10
技术理化检测
200
10
4
验收鉴定费
5
5
租赁费
测试场地费
30
0.20万/天
6
9
培训场地费
20
0.15万/天
3
6
其它直接费
调研差旅费
100
100元/天
1
14
8
培训费
20
0.5万/人
10
通讯费
100
200元/月
2
公用经费
1
7
直接人员费(按工时人数)
8
4.5万工时人
36
36
5
总计
1000
100
十一、合作单位基本情况
序号
合作单位名称
合作内容
负责人
1
清华大学
热处理参数确定
王昆林
2
北京理工大学
挤压工艺研究
谭成文
清华大学材料科学与工程系建于1988年,是国内高校同类院系中学科领域齐全,综合实力较强的系人才培养和科学研究基地之一。
在材料物理与化学、材料学、核燃料循环与材料等专业上具有博士和硕士学位授予权。
目前我系有在职教职工86人,其中有两院院士4人,教授/研究员29人,副教授/副研究员22人。
系内设有先进陶瓷与精细工艺国家重点实验室﹑先进材料教育部重点实验室﹑北京电子显微镜中心﹑材料科学与工程教学实验室﹑材料科学与工程研究院中心实验室等科研教学机构。
北京理工大学隶属于工业和信息化部,是一所理工为主、工理管文协调发展的全国重点大学,是新中国成立以来国家历批次重点建设的高校,首批设立研究生院,首批进入国家“211工程”和“985工程”建设行列。
教师中有全职工作的中国科学院、中国工程院院士8人,国家级有突出贡献专家12人,国家级教学名师4人,“长江学者奖励计划”特聘教授和讲座教授19人,。
全校目前有各类学生43991人,其中全日制在校生22167人(包括本专科学生14006人、硕士生5617人、博士生2544人、留学生242人)。
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- 最新 强度 外加 石油 钻杆 研制 开发 项目 可行性报告