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高强度钻杆生产线迎接新挑战
时间: 2017-08-19 10:39:30来源: 无锡市丰创输送设备有限公司



未来石油工业的发展方向将向着更深的超深井钻井(UDD)和更长位移的大位移井钻井(ERD)方向发展,从而导致业界更多地关注非钢钻杆,目的是降低钻柱重量、扭矩和拖拽载荷。目前四类先进的钻杆材料包括碳纤维基的复合材料、钛合金、铝合金以及超强度钢,这些材料的钻杆生产线在ERD、UDD和深水钻井中各有其优势和弱点。 复合材料   复合钻杆是通过在卷筒上缠绕碳纤维然后应用一种环氧基复合材料覆盖并密封而成。目前生产的复合钻杆的成本大约是常规钢钻杆的3倍,但其优势在于重量轻,具有高强度重量比、超高的抗腐蚀能力以及增强的抗疲劳能力。   

目前阻碍复合钻杆生产线用于ERD、UDD和深水钻井的一个主要问题是其水力特性和效率。为了获得必要的结构特性,复合钻杆的壁厚可能要达到常规钢钻杆壁厚的两倍。这将明显降低管子内径,导致钻杆内的压力损失无法接受。由于水力效率的重要性,复合材料一般无法为UDD和ERD提供可行的解决方案。 铝合金   铝合金钻杆用于石油工业已经有数十年的历史,绝大多数经验来自俄罗斯和前苏联。铝合金钻杆与复合钻杆的优点基本相同,通常成本大约是常规钢钻杆的2倍。   铝合金钻杆可以用于某些ERD和水平钻井中,其不足之处是屈服强度相对较低,仅有476兆帕,其强度重量比低于超高强度钢钻杆,壁厚通常要比钢钻杆厚,造成对水力性能的不良影响。另外,在温度上升到121℃时,其屈服强度将急剧下降,将影响某些ERD应用。 钛合金   用于超短半径钻井的钛合金钻杆已经研制成功,但其制造成本约为常规钢钻杆的7~10倍。在ERD、UDD和深水钻井应用中,钛合金钻杆具有明显的优势。钛比钢轻56%,适用于钻杆的标准钛合金最小屈服强度为827兆帕,比S-135钢钻杆的强度重量比提高了37%(包括钢制钻具接头)。钛具有高度抗腐蚀、冲蚀和良好的耐疲劳特性,但对疲劳缺口相当敏感,若长时间处于应力条件下,其磨损速率极快。   

毫无疑问,钛可以用于制造高性能的钻柱,但在将其用于具有高度挑战性的钻井项目之前需要回答一个问题:这项成本高出钢钻杆一个数量级的技术是否谁都能够接受? 超高强度钢超高强度钢展现了一个用于ERD/UDD和深水钻井的近期、中期和长期技术解决方案,目前市场上可提供的高强度钢包括140ksi和150ksi最小屈服强度级,这些级别的钢钻杆和S-135钻杆相比成本适中。目前140钢级钢钻杆使用量大约是16.8万米,150钢级为6.1万米。 高强度钢应用的一个障碍是钢的延展性和刚性之比降低的问题。但制造商已经进行了明显的改进,提供的钢级比S-135更好。165级钢的开发使得其产品的强度重量比相比S-135钻杆提高了22%,仅比钛钻杆低15%,位于第二位,但其成本却大大低于钛钢钻杆。


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