深井、超深井钻杆技术的研究.pdf

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1、第25卷第2期2012年3月机电产品开笈与剀新D竹eI叩眦nl＆In∞vad∞ofM趾h沁ry＆EIec试calProductBV纠．25．NO．2Mar．．2012文章编号：l∞2-6673(2012)02瑚8—03深井、超深井钻杆技术的研究操建平，孟庆昆，高圣平，王向东，胡贵(中国石油勘探开发研究院，北京100083)摘要：随着近年来深井、超深井的发展，对钻杆也提出了更高的要求。论文分析了深井、超深井钻井中钻杆技术的难点，从钻杆新材料、高温环境研究和失效三个方面展开。指出了这些新技术的发展现状和应用效果。关键词：深井；超深井

2、；钻杆；研究现状中图分类号：’rE921．2文献标识码：Adoi：10．3969，j．i8sn．1002—6673．2012．02．0llTheTechniqI螨ofDrmPipeinDeepW枷粕dUt腿一deepW枷CAO如卜A昭，舰ⅣGQ氓矿K吼，GA0S^crl矿Ang，飘ⅣGx油增．-Do昭，H(，G证(RcsearchInsdtute《Pe订olc啪E印lo哪i∞&Dcvelopmc眦，Bc自iIlg100083，Chim)Ab珩囊ct：Hi曲盯tccllllicalder啪dofdrillpipeispmposcd

3、widldle砷id融-eloPl呦t“de印wcnandlll吮一deepWen，妇tecllllical睢丘‘：山岱ofdlcdrillpipciIldccpwcn甜m岫一decPwcua比舡lalj，sed．The托a托detaj雌dfeIearchaboucdl托e婶ec俗ofnewtechIliqu髓dlatinchlded址newm札eri出，hi咖t锄flpcranlr髓and缸lu聆，anddleirapphca60m柚dr雠archgcamsaredis“I鹞乩Keywords：de叩wcII；岫一de叩wcⅡ

4、；drillpipc；r雠archs臼nB0引言随着石油、天然气消耗量的迅速增大，深层油气资源的勘探开发日趋重要，深井、超深井的数量快速增多，由此不断给勘探开发设备和技术提出更高的要求，特别是给钻杆的性能指标提出了新要求【M。钻杆是向井底钻头传递破岩所需压力、转速、扭矩的工具，是输送冲洗介质的通道，是完成提取岩心、处理事故等工作的基本手段。钻杆柱在井内的工作条件十分复杂，往往是整个钻探(井)设备与工具组合中比较薄弱的环节。按照国际通用概念，井深超过4500m的称为深井。井深超过6000m的为超深井。井深超过9000m的为特深井暇

5、。国内深井和超深井技术起步较晚，1966年大庆钻成中国第一口深井一松基6井(完钻井深4719ln四)，截止2011年2月．国产钻杆钻探超深井的新纪录为8023m(塔里木油田克深7井)晚。针对深井、超深井钻井对于钻杆的要求。从钻杆新材料、高温技术和失效技术研究三个方面展开。1钻杆新材料1．1铝钻杆铝合金钻杆包括：内加厚、外加厚、中间加厚和加收稿日期：2011—10-31作者简介：探建平(1986一)。男，项士研究生。从事石油机械研究。重厚壁钻杆。其中外加厚钻杆有相等的过流断面．中间加厚钻杆主要用于钻大位移水平井，加重厚壁钻杆主要用

6、于井底钻具组合。由于铝合金钻杆重量轻，钻杆在大斜度井段中的位移和回转的阻力将明显减小。利于斜井和大位移水平井的钻进。中间加厚的铝合金钻杆可预防钻杆本体的磨损，起定心作用。提高了钻具发生纵向失稳的临界压力值B珥。钻杆较之钢钻杆的优点归纳如下：①铝合金的相对密度和弹性模量几乎是钢的l，3，而比强度(断裂强度极限与相对密度之比)却是钢的1．5—2．0倍；②铝合金钻杆重量轻，在钻机能力一定的条件下，用铝合金钻杆能钻达钢钻杆无法达到的深度。俄罗斯曾用400t能力的钻机钻成了世界最深的Cr一3井(井深12262m)，用300t钻机钻成了70

7、00m深的井暇；③铝合金在腐蚀环境中的稳定性非常好．可用于任何浓度的硫化氢和二氧化碳环境，而且其抗腐蚀能力与温度无关；④在相同井眼曲率条件下，铝合金钻杆的弯曲应力远小于钢钻杆。从而适用于钻斜井、曲半径小的定向井和水平段长的水平井；⑤铝合金钻杆具有和镍钴合金相似的无磁特性，方便随钻测量仪器的使用；⑥处理井内事故时。用一般牙轮钻头在钻速30Ⅱl／ll左右条件下就可把井下铝合金钻具钻掉。目前高可靠性铝合金钻杆已成功地用于定向斜井和水平井钻井。使用不同钻杆钻进设计井深6370m水平井·开发与创新-时。与只用钢钻杆相比。采用高可靠性铝合金

8、钻杆可减少35％的大钩载荷、约加％的转盘扭矩和泵压损失。同时钻杆的最小强度储备增长则超过17％罔。1．2钛钻杆钛具有高抗腐蚀、冲蚀和良好的耐疲劳特性。毫无疑问。钛可以用于制造高性能的钻杆，为推动超短半径水平井和超深井的发展提供技术解决方案。但钛合金材料对疲劳缺口