石油鉆井桿的現(xiàn)狀與應(yīng)用研究

郭瑞云 姜玉俠（中石化勝利石油工程有限公司塔里木分公司，新疆庫爾勒841000）

石油鉆井桿的現(xiàn)狀與應(yīng)用研究

郭瑞云 姜玉俠（中石化勝利石油工程有限公司塔里木分公司，新疆庫爾勒841000）

目前，石油鉆井設(shè)備應(yīng)用種類繁多，同時(shí)實(shí)際應(yīng)用效果差異較大，其中鉆桿應(yīng)用對(duì)于石油鉆井作業(yè)而言至關(guān)重要，對(duì)于進(jìn)一步提高石油鉆井質(zhì)量及效益有著重要作用。所以需在實(shí)際操作過程中有效的發(fā)揮出石油鉆井桿的實(shí)際優(yōu)勢，通過提高實(shí)際對(duì)不同種類鉆桿的分析與研究來有效的提升實(shí)際鉆井效果，從而為我國石油鉆井工作的順利進(jìn)行提供有利的技術(shù)支持。

石油；鉆井；現(xiàn)狀；研究

近年來，石油鉆井技術(shù)發(fā)展速度逐步加快，使石油鉆探設(shè)備應(yīng)用種類逐步增加。其中鉆桿技術(shù)應(yīng)用研究對(duì)于提高石油鉆井的實(shí)際經(jīng)濟(jì)有效有著不可替代的重要作用，是現(xiàn)代石油鉆井的重要構(gòu)成，因此有效的根據(jù)不同鉆桿技術(shù)特點(diǎn)進(jìn)行分析，并選擇適宜的鉆桿進(jìn)行石油鉆井作業(yè)勢在必行，對(duì)于有效解決石油鉆井技術(shù)問題具有一定的幫助作用。

1 石油鉆井桿的研究現(xiàn)狀

世界上著名的鉆桿生產(chǎn)廠家有美國格蘭特鉆具公司（現(xiàn)已被美國國民油井公司收購）和法德合資的瓦姆公司，兩家的生產(chǎn)能力約占全世界的一半。國內(nèi)有代表性的鉆桿生產(chǎn)企業(yè)有上海寶鋼等公司。在我國，普通鉆桿已經(jīng)完全替代了進(jìn)口，并形成了一定的出口能力。

1.1 抗硫鉆桿

抗硫鉆桿在我國應(yīng)用較為廣泛，由于在部分地區(qū)的石油鉆井過程中，其酸性田氣對(duì)于石油鉆探影響較大，因此在石油鉆井方面，為能夠有效的降低H2s油氣田對(duì)于環(huán)境的影響，可將抗硫鉆桿有效的應(yīng)用于石油鉆井中，從而保證石油鉆井的有效性及實(shí)際效益。

1.2 鋁合金鉆桿

鋁合金鉆桿技術(shù)主研究主要起源于上世紀(jì)中葉，蘇聯(lián)是最要研究鋁合金鉆桿技術(shù)的國家之一。根據(jù)鋁合金鉆桿鉆井應(yīng)用方向的不同，蘇聯(lián)將該技術(shù)研究分為多個(gè)研發(fā)小組，通過十余年的研究與探索，于上世紀(jì)60年代中期階段廣泛應(yīng)用于蘇聯(lián)境內(nèi)的多個(gè)地區(qū)石油鉆井工作。鋁合金鉆桿應(yīng)用占蘇聯(lián)全國鉆研總量的80%左右，是當(dāng)代石油鉆井的主要設(shè)備之一。鋁合金鉆桿強(qiáng)度相對(duì)較高，同時(shí)具有一定的抗寒性，能夠在嚴(yán)寒地區(qū)有效的進(jìn)行深井鉆井作業(yè)，目前，該鉆桿在靠北極地區(qū)應(yīng)用較為廣泛。鋁合金鉆桿經(jīng)不斷的研究與發(fā)展，通過技術(shù)革新使其不斷邁向輕量化發(fā)展，輕質(zhì)鋁合金鉆桿具備鉆井深度較深及鉆井范圍較大的提點(diǎn)，能夠有效的提高鉆桿作業(yè)可靠性，同時(shí)由于其強(qiáng)度高及質(zhì)地輕，所以不易在鉆井過程中受到外界環(huán)境的干擾。該鉆桿在耐腐蝕方面也具有較為明顯的優(yōu)勢。

我國對(duì)于鋁合金鉆桿應(yīng)用相對(duì)較晚，同時(shí)技術(shù)應(yīng)用尚不完善，在研究方面我國也不具備一定的技術(shù)優(yōu)勢，因此在鉆探技術(shù)不斷發(fā)展的今天，我國有待開發(fā)的石油儲(chǔ)備量仍相對(duì)較多，需及時(shí)的對(duì)現(xiàn)有耐磨型鋁合金鉆桿開展較為深入的研究工作，從而使其能夠有效的應(yīng)用于我國石油鉆井工作中。

1.3 超高強(qiáng)度鉆桿

超高強(qiáng)度鋼鉆桿是為實(shí)現(xiàn)超深井鉆井而研制的。目前，市場上可提供的高強(qiáng)度鋼鉆桿的最小屈服強(qiáng)度有965MPa(140kp?si)和1034MPa(150kpsi)。140鋼級(jí)鉆桿使用量為16.8×104m，150鋼級(jí)為6.1×104m。165鋼級(jí)的開發(fā)使得其產(chǎn)品的強(qiáng)度質(zhì)量比相比S-135鉆桿提高22%，僅比鈦合金鉆桿低15%，位于第2位。

2 石油鉆井桿的應(yīng)用

2.1 鋁合金鉆桿的應(yīng)用

鋁合金鉆桿目前在俄羅斯地區(qū)應(yīng)用較為廣泛，現(xiàn)階段世界最深油井深度達(dá)到12262米，地處于俄羅斯科拉半島地區(qū)，該油井主要采用鋁合金鉆桿進(jìn)行鉆井作業(yè)，其實(shí)際溫度達(dá)到220攝氏度。額定井深達(dá)到8000余米。在實(shí)際的鉆井過程中，鋁合金鉆桿耐磨性充分凸顯，其最高磨損在7000米左右，設(shè)備接頭磨損達(dá)到7米，同時(shí)最大體積磨損為10毫米，由此可見鋁合金鉆桿鉆井應(yīng)用效果較好，并且應(yīng)用有效性較高，能夠有效的進(jìn)行深層鉆井作業(yè)。在此過程中鋁合金鉆桿適應(yīng)性也相對(duì)較高，能夠適應(yīng)多種不同的溫度環(huán)境，是現(xiàn)階段西伯利亞地區(qū)主要的鉆井應(yīng)用方向之一。

2.2 超高強(qiáng)度鋼鉆桿的應(yīng)用

超高強(qiáng)度鋼鉆桿在我國多數(shù)地區(qū)應(yīng)用并不廣泛，僅特殊鉆井環(huán)境下有所應(yīng)用。該種類鉆桿主要應(yīng)用于美洲地區(qū)。該類鉆桿設(shè)計(jì)適用性相對(duì)較差，但鉆井深度能夠保持在相對(duì)較好的狀態(tài)。在美國多個(gè)地區(qū)該鉆桿鉆井深度平均達(dá)到4000米左右。在早期階段的測試過程中，曾根據(jù)不同的鉆井條件進(jìn)行深井鉆探工作，選用30根超高強(qiáng)度鋼鉆桿進(jìn)行鉆井測試。在此過程中該鉆桿實(shí)際應(yīng)用效果良好，并未出現(xiàn)鉆嚴(yán)重井故障及安全事故問題，但在細(xì)節(jié)方面該鉆桿仍存在一定的問題，所以無法在世界范圍內(nèi)得以廣泛應(yīng)用，僅在部分鉆探環(huán)境相對(duì)特殊的地質(zhì)環(huán)境中有所使用。

2.3 碳纖維復(fù)合材料鉆桿應(yīng)用

JBDrilling公司在一口新鉆氣井中成功使用了φ63.5mm復(fù)合材料鉆桿。采用空氣錘鉆進(jìn)，轉(zhuǎn)速為70r／min，空氣壓力為2.1MPa，扭矩為l356N·m。鉆桿承受極大的瞬時(shí)沖擊荷載，9.144m的短半徑復(fù)合材料鉆桿在入井使用1周后，起鉆發(fā)現(xiàn)其磨損極小。

3 結(jié)語

石油鉆井桿的應(yīng)用種類相對(duì)較多，同時(shí)不同鉆桿實(shí)際技術(shù)優(yōu)勢也存在一定的差異，為能夠進(jìn)一步提高鉆桿在石油鉆井方面的應(yīng)用優(yōu)勢，需在石油鉆井工作開展前，根據(jù)區(qū)域?qū)嶋H環(huán)境情況與鉆桿應(yīng)用技術(shù)特點(diǎn)來有效的選擇適宜的鉆桿進(jìn)行石油鉆井作業(yè)，從而保證石油鉆井工作的實(shí)際有效性，以此為鉆桿技術(shù)在石油鉆井方面的現(xiàn)代化與規(guī)范化發(fā)展及應(yīng)用奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

[1]馬廣軍,王甲昌,張海平.螺桿驅(qū)動(dòng)旋沖鉆井工具設(shè)計(jì)及試驗(yàn)研究[J].石油鉆探技術(shù),2016,44(3):50-54.

郭瑞云（1987-）男，內(nèi)蒙古赤峰人，助理工程師，學(xué)士學(xué)位，主要從事鉆井工程及財(cái)務(wù)工作。