石油管工程技术研究院科技发展扫描
强健研发“内核”畅通油气“血脉”
[中国石油新闻中心2014-08-04]如果将石油工业比作一个巨人，那么石油管无疑是支撑其强健体魄的“血脉”。无论是蜿蜒静卧的输送管线，还是深入地下几千米的油井管，石油管作为石油工业的重要组成部分，其演变发展已经深深嵌入我国石油工业史中，成为一个重要组成部分。
回眸历史，在我国石油工业起步之初，石油管90%以上靠进口，而且质量问题频现。如今，98%的石油管已实现国产化，拉动了我国钢铁、制造等相关行业的发展。作为国内唯一集石油管科学研究、质量技术监督、工程技术服务为一体的综合性科研机构，石油管工程技术研究院（简称“管研院”）是这一成就的重要推动者和见证者。
如今，我国石油工业进入跨越式发展时期。面对更加严苛的生产条件和更大规模的工程建设，管研院立足国家和中国石油重大工程需求，充分发挥技术和人才等独特优势，保持石油工业“血脉”安全畅通，使石油工业发展根基更加牢固。
肩负重任——研判机遇挑战找准发展坐标
随着管道建设热潮的到来和国内油气勘探开发进一步深入，石油管工程遇到越来越多的技术拦路虎，管研院责无旁贷，肩负起“磨砺科技利剑、开辟未来之路”重任。
——油气输送管线发展进入“快车道”。近年来，为满足国内日益增长的能源需求，我国油气管道建设迅猛发展。大口径、长距离、高钢级、高压力成为管道发展方向，同时也带来一系列亟待解决的技术难题。管研院输送管与管线安全评价所副所长池强介绍，目前国际上高钢级管线钢生产和应用技术研究已开展多年，而我国的基础研究和应用研究起步较晚。“这些工作时间紧、难度大，需要技术人员投入更多的精力和时间，对我们而言是个比较大的挑战。”池强说。
——油井管工况复杂化成常态。随着开发时间增加，套管损坏成为威胁老油田生命的主要问题。套损机理因区块之间差异而复杂多样，归纳研究其机理及内在规律，并制定预防措施是当前亟须解决的问题。管研院油井管与管柱研究所所长林凯介绍：“‘三超’油气井需要性能可靠的高端油井管产品，‘三低’油气井需要性能稳定、价格低廉的低端油井管产品，另外，特殊的工艺需要特殊性能的油井管产品。所以，油井管的适用性评价技术成为油井管技术发展的重要内容。”
——极端工况带来抗腐蚀大挑战。“石油工人天不怕地不怕，就怕穿孔打电话！”这句话是腐蚀问题重要性的写照。据管研院腐蚀与防护研究所所长白真权介绍，每年石油行业因管材腐蚀造成的损失达到生产总值的6%。如今，油井越来越深，井下压力和温度越来越高，以前的防腐技术已不再适用，导致腐蚀问题多发。“交互作用机理复杂、环境条件苛刻以及复杂多变的多相流引起的腐蚀，是油气田目前和今后一段时期将面临的主要腐蚀控制难题。”白真权说。
除此之外，海洋油气勘探开发对石油管的技术需求、炼化装置及在役油气管道的安全评价与完整性技术等都成为当前摆在管研院面前的重要课题。
技术护航——全面追踪需求全力提供支持
面对各类石油管工程技术难题，管研院紧贴生产需要，加大科技攻关力度，为生产企业提供“订单式”技术支持，有力促进了重大管道工程建设和油气田的深度开发。
西气东输二线的建设让管研院更加深刻体会到开展石油管应用技术研究的紧迫性和重要性。为了满足年300亿立方米的超大输量和紧张工期的要求，西气东输二线必须采用国际上还未大规模应用的X80钢作为主干管道材质。这对负责主要技术支持的管研院来说，压力不言而喻！
工程攻坚，科研先行。管研院先后承担了《X80大口径高强度钢管在我国天然气管线应用可行性研究》《西气东输二线管道断裂与变形控制关键技术研究》《西气东输二线X80管材技术条件及关键技术指标研究》等集团公司重大专项攻关课题，对X80钢管应用的可行性及关键指标、技术条件和断裂控制方案等进行系统研究，并首次开展了模拟实际工况的X80螺旋管全尺寸爆破试验。在管研院的技术引领下，X80钢级管材在西气东输二线得到了全面应用，并全面实现了国产化，使我国在高钢级管线钢管工程应用领域迅速跨入领跑行列。
油井管方面，管研院围绕油田具体生产难题，不断加大针对性技术支持——针对新疆油田稠油热采造成套管损坏率高的难题，完成了基于应变的套管柱设计方法，开发了新型抗大变形热采套管，并将科研成果标准化；针对塔里木油田“三超”气井的苛刻工况条件，完成多项“三超”工况油井管失效分析，提出预防措施，避免了同类事故重复发生，并为完善油井管评价方法、技术指标要求和应用操作规范提供技术依据；针对苏里格气田的“三低”特点，开发了经济型气密封螺纹接头，有效满足了气田的低成本开发要求……
在深入的技术服务中，管研院不断提高研发成果的适用性，同时，质量技术监督和工程技术服务中遇到的问题又转化为研发课题。研究开发、质量技术监督、工程技术服务相互支撑，成为持续推动石油管工程技术进步的“三驾马车”。
前瞻储备——开展超前研发占领技术高地
技术，护航现在，更引领未来。管研院始终紧盯油气发展大势，开展前瞻性的储备技术研究，为未来油气开发和储运描绘技术蓝图。
毫无疑问，如今管道已成为能源安全保障的一个重要路径。“我们在加紧对中亚天然气、俄罗斯天然气输送所需要的大输量管道关键指标的研究，还在加强对高强度高压天然气管线安全评价技术的研究与应用。”池强说，“未来10年是管线建设的高峰期，之后工作重点就是保证在役管线的安全运行。”
深海是未来油气勘探的重要领域，而深海开发所需的石油管需具备更独特的性能。以油气输送管为例，池强介绍，海底管道需要适应大变形、抗腐蚀、耐低温的管材，以及针对这些管材的焊接技术。这些都是目前正在做的技术储备。
面对目前火热的页岩气开发，管研院找准了“经济”与“效率”的切入点。据介绍，页岩气通过打水平井获得高产量，由于其空隙发育和裂缝构造有独特性，应力载荷复杂，必须采用组合管柱，以达到经济性与安全性的平衡。钻具方面，管研院已初步开发铝合金钻杆，在水平段可以减少摩阻，提高效率。
随着油田开采难度越来越高，腐蚀问题也更加复杂。“我们重点研究五高（二氧化碳、硫化氢、温度、压力、氯化氢离子含量高）极端复杂工程情况下的防腐技术以及腐蚀对井下管柱密封性的影响，并致力于帮助油田开发实现经济性与安全性的统一。”白真权说。
在传统观念里，石油工业与大量钢铁材料不可分割。但在管研院非金属与复合材料研究所副所长魏斌看来，这种观念可能被颠覆。结合未来管道建设低成本诉求和极端复杂工况条件的限制，非金属与复合材料将在石油管舞台上大展拳脚。据介绍，非金属管材可以满足酸性气田的抗腐蚀要求和海洋环境对海底管道的柔韧性要求，复合材料可以缠绕在钢制管道外部，使管道可以承受更大压力，成本可降低20%。得益于新型材料的快速发展，很多极端工程情况下施工的技术难题和高成本问题都将迎刃而解。
前瞻性的思考、适用性的原则、革命性的思路，管研院站在油气行业发展潮头远眺，及早谋划，潜心储备，正在用一项项关键技术圈定未来发展高地，为我国石油管工程技术的明天呈现新的精彩！