据了解，目前全国陆上油田每年报废油管高达20多万吨，并且随着开采年限不断增加，报废油管数量仍在不断上升。如此巨大的报废总量，过去除少数改做其他用途，大多当做废钢铁送到废品站了。如今，有一家公司将这些报废油管派上新的用场——他们应用“自蔓延高温合成法”，将上万吨报废油管再制造后变成陶瓷内衬复合油管应用到生产中，不仅节约了投资、抗腐耐磨无结垢、用于油田注水是新油管使用寿命5倍以上，而且为节能减排、发展低碳经济立下功劳。

　　这个公司就是被国家工业与信息化部列入《机电产品再制造试点单位名单》35家企业之一的吉林省高科技企业——吉林松原大多油田配套产业有限公司（以下简称大多公司）。

　　据介绍，再制造成本低于购买新油管加上油管做防腐的成本，不增加油田开发的总投资。由于再制造油管比普通油管有超长的使用寿命，可以使油田大大延长油管报废时间，节约更换油管投资80%以上。另据了解，如今每生产1吨钢，需要消耗0.9吨标煤，排放CO2近2吨，而报废油管再制造比新油管制造节能93%，减排比新油管制造减少{bfb}，每年将大量减少CO2排放。再制造油管节水比新油管制造节约{bfb}。因此，这项技术既对油田修旧利废、节约投资有利，也符合国家循环经济的大政策，可谓一举多得。

　　攻难关

　　新技术让废管利用变成现实

　　油管是石油生产的主要设备之一，大体上每钻进1米需消耗油管15公斤左右，约占油井管的25％，占石油工业用钢总量的10%。更重要的是，油管在石油开采的过程中，由于偏磨和腐蚀，每年会大量消耗而必须更新。

　　据某油田2006年上半年统计，该油田总油井数17940口，其中在用抽油机井12381口，杆管偏磨井2537口，占采油井开井数的20.5%。生产周期小于180天的偏磨油井占偏磨井总数一半以上，达到55.7%；因管杆偏磨造成的年作业井次为3395井次，作业费用1.3366亿元，因管杆偏磨年报废抽油杆98.8万米，报废油管132.8万米，管杆报废的费用为1.8195亿元。两项费用合起来高达3.561亿元。

　　油水井腐蚀的主要原因是油田污水、采出液及伴生气的组成。这些组成成分中的各种溶解盐，尤其是氯离子、溶解氧、CO2、H2S、硫酸盐还原菌等是油管腐蚀的主要因素。

　　CO2腐蚀的最典型的特征是呈现局部的点蚀、轮癣状腐蚀和面状坑蚀。其中，台面状坑蚀是最严重的，腐蚀的穿孔率很高，通常腐蚀速率可达3～7mm/a，在缺氧条件下，腐蚀速率可达20mm/a，一般当CO2分压超高0.2兆帕时有腐蚀。

　　H2S腐蚀的特点是不同条件下生成的腐蚀产物性质不同，除引起局部腐蚀外还容易引起硫化物应力开裂。

　　目前，全国19个陆上油田约有油井30万口，按平均井深1800米计算，共有油管5.4亿米，约500万吨。在轻微腐蚀、磨损的油水井中，油管最多使用15年，而腐蚀、磨损严重的油水井中，油管使用不足几个月就可能报废。按平均使用寿命8年计算，每年要报废约62万吨油管；按80%可以内衬陶瓷再制造，约50万吨。按现价每吨7000元计算，约合35亿元。

　　大量的油管报废不仅给石油开采企业带来巨大的经济损失，增加了开发成本，而且从总体上不利于国家节能减排工作的实施。2005年诞生的大多公司，一起步即以董事长杨永利为首，组织科研力量，瞄准这个石油行业的{sjj}难题，开展“腐蚀与磨损”研究。公司在国家科技部“863计划”项目的基础上深度研发，经过探索——失败——总结——再探索，终于经过两年多的努力，取得突破，利用“自蔓延高温合成法”创造出世界上{dy}根10米长陶瓷内衬复合油管，获得国家发明专利。

　　据了解，自蔓延高温合成技术（SHS）起源于前苏联，后来在日本得到进一步的发展，上世纪80年代传到中国。实际应用中分为离心法和重力法，离心法应用较普遍。其基本原理是，把铁粉和铝粉放在钢管中，并让钢管高速旋转，利用铝热剂反应产生的高温使铝热反应持续进行。发生铝热反应后，在离心力的作用下，反应产生的铁和氧化铝（俗称“刚玉”，是最常用的氧化物陶瓷）由于比重不同而分离，前者与钢管壁形成冶金结合，贴在油管内壁；后者紧贴铁层，为机械结合，形成陶瓷内衬复合钢管。

　　美国API标准是全世界石油行业共同遵循的标准，其油管为螺纹连续，油管长度9.6米，直度≤0.2%。然而，由于受设备的限制，目前国内外生产的陶瓷内衬复合钢管长度不超过5米，这在粉料输送的焊接管道中应用xx可以，但在长度9.6米的油管中应用根本不行。

　　因此，大多公司攻关的重点就在于尽快研制出10米长的陶瓷内衬复合油管的制造方法和专用离心机。经过不懈努力，他们获得此领域一项国家发明专利和3项实用新型专利。拥有自主知识产权和整套工艺技术，制造世界上{dy}批10米长防腐耐磨无结垢的陶瓷内衬复合油管，填补了国内外空白，并在吉林油田试验推广。在取得{dy}阶段攻关成功的基础上，他们不断扩大战果，目前正致力应用陶瓷和高分子材料全面解决油田开采中“三抽”等产品的腐蚀、磨损、结垢、结蜡等问题的研究。

　　据了解，这个项目的实施，可以将目前报废油管中的80%再制造，昔日的废管将成为再制造的原料，为废油管利用带来曙光。

　　精细严

　　确保再造产品性能优异

　　从废旧油管到再制造产品，要经过十多道工序，包括预处理、内衬陶瓷、螺纹加工、检测、包装五大部分，只有环环相扣，才能确保产品质量和性能。实地调查表明，大多公司不仅专利技术先进，每条生产线配置合理，而且管理严密，组织精细，从上到下，制度严格规范，确保产品高质量。

　　预处理是再制造的重要环节。在这里，每根报废油管都要经过卸接箍、漏磁检测、切螺纹、除油除垢、校直、喷砂、长度分选等几个部分。为了不放过一根可再利用的报废油管，工人们在卸接箍后，应用漏磁检测技术，精心检测，挑选出可以再制造的废旧油管，淘汰彻底不能修复的废旧油管。几年来的检测结果表明，目前报废的油管，有80%以上可以再制造。

　　废旧油管内壁除油除垢和喷砂是预处理的关键，只有把内壁清理干净才能形成牢固的陶瓷层。针对传统的热碱液清洗会产生大量的污水且除垢不净的问题，这里的工人们使用热解炉除油除垢，只产生少量废气，效果很好。据介绍，由于石油的成分复杂，不同组分的自燃点差别很大。升温过程中，油管中的残留油流出炉外，避免大量燃烧产生CO2；然后恒温一段时间，使残留的油、垢热解。

　　除掉油垢的废旧油管进入喷砂工序后，工人们采用自制双管喷砂机，按国家标准GB8923——88《涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级》，认真进行喷砂除锈。喷砂处理后的每根废旧油管内壁，无任何油、垢、锈，露出钢材的本质，为下一道工序提供了合格再制造原料。

　　内衬陶瓷是再制造的主要环节，关键设备是自主研发的DDF-6型离心机。据介绍，该离心机的特点是：超长，全长9米多；转速高；耐热，可在900℃陶瓷内衬油管的烘烤下连续作业；最重要的是离心机动平衡好；在特殊固定套的配合下，可产生巨大的离心力；智能化，配有电子测速、测震系统。实践证明，这套离心机xx适用于各种规格的陶瓷内衬复合油管，目前正在开发大口径与小口径的离心机，以便生产系列化产品。

　　内衬陶瓷时，在高速旋转的离心机中，自蔓延反应后熔融的铁液在离心力的作用下，填充到油管内壁被偏磨的犁沟和腐蚀坑中，与油管内壁形成冶金结合，与陶瓷层下的过渡铁层熔为一体；陶瓷层在压应力的作用下，紧密地与铁层结合在一起，对废旧油管形成了坚固的保护层。

　　高速、超长的离心机是该工艺的核心设备，在离心力作用下，实现了铁层与陶瓷层的分离、减少了陶瓷层的气孔，使陶瓷层的密度增加，提高了陶瓷层的耐磨性；适当的添加剂增加了Al2O3的熔融时间，减少了陶瓷层的微裂纹和气孔，提高了陶瓷层的耐腐蚀性。

　　由于大多公司已经取得了API Spec 5CT的会标授权，在产品的螺纹加工中，他们按照API规范要求，采用当今先进的数控车床和精密梳刀，加工出管端螺纹，各项参数合格，从而确保了根根再制造管螺纹的连接性和密封性，使油管在油田生产中能够正常使用。

　　俗话说，精工出细活。由于大多公司在废旧油管再制造中，严格按操作程序，道道都是高质量，确保了油管的各种性能。据介绍，陶瓷复合油管有六大特性——

　　一是使用寿命是普通油管十倍。

　　陶瓷内衬复合油管具有良好的理化和机械性能，具有超长的使用寿命，是普通油管无法比拟的，表现在它具有极高的机械性能、超强的耐腐蚀性、耐磨性、耐高温性、防结垢、防结蜡等优异的综合性能。

　　油田井下设备腐蚀的特点是磨损腐蚀，影响油管寿命最主要的因素是腐蚀和磨损的共同作用。由他们做的磨损试验来看，陶瓷内衬的耐磨性是普通油管的10倍以上；资料表明，油田进入高含水期后，污水中的硫酸盐还原菌、CO2、H2S、Cl-等，对钢管的平均腐蚀速率为1～7mm/a，而污水对陶瓷层的腐蚀速率比钢管要低两个数量级，0.02mm/a以下。因此即使在腐蚀和磨损的共同作用下，陶瓷内衬复合油管的寿命比普通油管高出10倍是没有问题的。

　　二是具有良好的防腐性能。

　　陶瓷内衬复合油管的内衬陶瓷是α-Al2O3，具有极高的化学稳定性，耐各种酸碱腐蚀，试验证明陶瓷内衬的防腐性能是不锈钢的几倍至几十倍。防腐性能表现为：

　　①陶瓷内衬钢管的耐蚀性优于不锈钢，具体数据如下表：

　　陶瓷内衬钢管与不锈钢耐蚀性对比（g/m2h）

　　②陶瓷内衬油管与普通油管腐蚀对比试验。

　　把普通油管段和陶瓷内衬油管段组合在一起，用10%H2SO4溶液，以2.7L/min的流速，进行模拟流动腐蚀实验150小时。H2SO4溶液只充半管，这样可以在同一管段内比较腐蚀与未腐蚀的情况。称重结果可知，普通油管失重40g，是原始质量的5.8%，腐蚀速率为43.6mm/a；而陶瓷内衬油管未失重；

　 　　三是具有{jj0}的耐磨性能。

　　陶瓷内衬的硬度可达HV1300，是普通油管硬度的五倍以上,耐磨是陶瓷内衬复合油管的最重要特性。

　　陶瓷内衬钢管与无缝钢管磨损对比

　　由上表可见，陶瓷内衬钢管的耐磨性比20#钢高出27倍。

　　四是具有良好的防结蜡结垢性能。

　　中性的陶瓷内衬层与油气中的蜡和垢均不发生电化学反应，也不具有亲和力，陶瓷表面的致密和光滑增加了表面的润湿性（亲水增油），也没有形成结垢结蜡的核，使蜡和垢无法在陶瓷表面生根和集结。

　　油田使用三元复合驱后，大量的硅酸盐垢附着在油管和油泵内，成为油田正常生产的一大障碍。他们用大庆油田采油四厂一矿杏五队的井液，在60℃的恒温水浴中试验陶瓷内衬油管的结垢情况，17天后，油管的外壁结垢了，但陶瓷内壁一点垢都没有。

　　五是具有很好的机械性能。

　　由于陶瓷内衬复合油管与普通油管的管基体金相相同、机械性能相同，所以陶瓷内衬复合油管基本的组织和机械性能不变。

　　Al2O3陶瓷的热胀系数稍小于油管钢基的热胀系数，油管内的陶瓷层受到很大的径向和轴向压应力。当陶瓷内衬油管受到轴向拉力时，陶瓷层首先是随着油管基体的弹性伸长，释放压应力作用下的压缩，待压应力xx释放，陶瓷层才受到拉力。因此，油管内陶瓷层的抗拉强度要远大于陶瓷本身的抗拉强度。

　　一般直觉认为陶瓷很脆，不耐冲击。实际上，由于油管的热胀系数稍高于陶瓷的热胀系数，所以在铝热反应的后期，陶瓷内衬的熔点高，首先凝固，此时外层油管逐渐降温收缩，紧抱着内衬陶瓷层，陶瓷层受到径向和轴向很大的压应力，这种压应力状态使陶瓷层具有相当的耐机械冲击能力，在冲击功为25J时，机械冲击钢管至少15次，陶瓷不产生裂纹。

　　正是由于压应力的作用，陶瓷层与油管结合得很紧密，剪切强度达到25兆帕，不会发生一般内衬热胀冷缩的现象，可以满足油田正常作用。

　　六是具有极好的耐高低温性能。

　　陶瓷内衬复合油管可在-50℃～900℃的温度下正常工作。极好的耐高低温性能使陶瓷内衬复合油管可以适应油田恶劣的作业环境，包括摄氏零下几十度的低温和高压蒸汽清洗。这一特性是陶瓷本身的分子结构所决定的。

　　效果好

　　经久耐用节省投资的解决之道

　　实际应用是检验任何一种产品优劣的{zh0}办法。大多公司生产的陶瓷内衬复合油管性能究竟如何？他们在吉林油田3年来的现场试验做出了肯定的回答。

　　据介绍，吉林油田在用油管220万根，约20万吨。随着油水井数量的增加和不断老化，油管腐蚀、磨损严重，每年需要修复的旧油管约0.7万吨，其中用常规方法无法维修而报废的约0.4万吨以上，造成大量浪费。近3年来，大多公司利用报废油管再制造技术将这里上万吨的报废油管修复再制造，并已应用到生产中去。如今已在7个采油厂腐蚀、偏磨最严重的区块下259口井，经多次检查，陶瓷内衬复合油管内壁均光滑、无磨损、无腊垢。在调查时，受到广泛好评：“陶瓷内衬油管本身防磨、防腐、防结蜡、防结垢，相比目前使用的普通油管有许多优势，能够适应井下状况比较恶劣的油水井。”

　　据了解，2007年10月起，这种油管首先在扶余、红岗、乾安、英台4个采油厂的油井进行试验，其中井况最恶劣的当数乾安采油厂。从试验的情况来看，除免修期延长外，有三大明显优越性。一是杜绝管漏，在试验过程中，从未发现陶瓷内衬复合油管被磨漏的现象。在2007年乾安采油厂78口疑难井266次的修井记录统计中，普通油管发生管漏修井64次，占修井总数的24%，而陶瓷内衬管从未发生管漏。二是无磨损，几年来从未发生陶瓷内衬管管体腐蚀磨损现象。三是不缩径，管螺纹处不会发生缩径现象。

　　在注水井方面，虽然没有油井的偏磨，但往往腐蚀严重。因此，陶瓷内衬油管发挥了很好的作用。乾安采油厂地下水矿化度高，过去腐蚀比较严重。乾18-6井是新投产的注水井，由于使用陶瓷内衬复合油管，至今未发生腐蚀现象。

　　据与油田有关部门和基层工人座谈，使用再制造废旧油管的许多方面节约了投资。一是使用寿命长，节约了投资。据油田有关部门负责人介绍，修复再造油管体现出许多优点，一抗腐、二耐磨、三是不结垢，比普通油管有5倍的寿命。二是降低了判废标准，节省了投资。按以前的标准，对壁厚5.5毫米的油管,各油田一般选壁厚＜3～3.5毫米时判废。利用铝热离心法再制造废旧油管时，熔融的铁合金层填充到油管内壁的犁沟或腐蚀坑中，与油管基体冶金结合，恢复了油管的强度。试验表明，采用内衬陶瓷方法后，可以将判废标准从壁厚＜3～3.５毫米降到壁厚2.7毫米。三是减少修井次数，节省了投资。过去因磨损、腐蚀每年修井3次的油井，如今提高免修期三四倍，每年仅修1次。每口井起码节省修井费5万元。

　　为了深入了解内衬陶瓷管的实际应用情况，在现场调查时，特地到井况最恶劣的乾安采油厂，请该厂工艺所一位作业组长介绍情况。据介绍，乾安采油厂属于特低渗透油田，水质矿化度非常高，导致油管损坏严重，一般一年即报废，得更换新管。由于腐蚀磨损结垢严重，有些井一年要修四次，由于忙不过来，有的井一停就是四五个月。以黑-XX井为例，2004年、2005年每年修井4次，其中一次待修200天。一度曾想放弃不修，因为修井后产出的油还不够作业费。更换陶瓷内衬油管后2009年连续运行248天，至今还在正常运行。2007年开始试用陶瓷内衬复合油管后，有的井已连续600多天无修井，到5月20日，有8口井已连续运转500天以上。

　　据松原市有关部门负责人介绍：“松原市在全省经济中发展很快，排名第三，松原市有许多企业，大多公司是发展最稳定的企业。大多公司的废旧油管再制造，符合国家循环经济政策，他们的产品是油田急需的东西。大多公司已列入国家35家机电产品再制造试点企业名单之中。我们相信大多公司一定会发展得又好又快。” （撰文/吴纯忠）