深井钻井新型高强度钻杆材料

w w w .b z f x w .c o m 能源科学进展 2008,Vol.4, No.1 能源科学进展 2008,Vol.4, No.1 深井钻井新型高强度钻杆材料 深井钻井新型高强度钻杆材料 编译：魏存祥（西南石油大学研究生院） 审校：刘廷元 摘要： 编译：魏存祥（西南石油大学研究生院） 审校：刘廷元 摘要：许多文献提出了超深井钻井使用非钢钻杆的想法，主要为降低扭矩、钻柱重量和拖拽阻力 载荷。然而，其它的降低扭矩和拖拽阻力的管理工具由于便宜、实用且技术应用成功，却阻止了非钢钻 杆的进展。本文主要讨论的三种先进材料包括：碳纤维复合材料、钛合金和铝合金。这些非钢钻杆已经 在一定程度上成功应用。但在超深井以及深水井时，每种材料都有其自身的强度和缺陷。 许多文献提出了超深井钻井使用非钢钻杆的想法，主要为降低扭矩、钻柱重量和拖拽阻力 载荷。然而，其它的降低扭矩和拖拽阻力的管理工具由于便宜、实用且技术应用成功，却阻止了非钢钻 杆的进展。本文主要讨论的三种先进材料包括：碳纤维复合材料、钛合金和铝合金。这些非钢钻杆已经 在一定程度上成功应用。但在超深井以及深水井时，每种材料都有其自身的强度和缺陷。 关键词： 关键词：复合材料； 钛合金； 铝合金； 超高强度钢 复合材料； 钛合金； 铝合金； 超高强度钢 1 碳纤维复合材料 1 碳纤维复合材料 复合钻杆（CDP）的制造是通过在卷筒上缠绕碳纤维然后应用环氧基复合材料覆盖并密封而 成。复合钻杆包括合成钢销和套筒联接工具箱，与设计常规钢钻杆连接相似。复合钻杆的费用大约 是常规钢钻杆的三倍。随着技术的改善，这个差别会逐渐减少。复合钻杆与常规钢钻杆相比有以下 几个潜在优点：①重量降低；②更高的强度重量比率；③优越耐腐蚀性；④高抗疲劳抵抗能力 ； ⑤无磁性。 这些优点能使复合钻杆非常适合于用到超深井钻井和其它钻井应用。它的主要缺陷在于其水力 特性和效率，阻碍了其在超深井钻井和大位移井钻井（ERD）的应用。要达到必要的结构特性（扭 转力矩、拉伸能力等） ，复合钻杆必须比常规钢钻杆厚实。根据设计，复合钻杆的壁厚应为钢钻杆 的 2 倍。管内径的显著减少，造成一定的压力损失。 复合钻杆的高强度重量比率与钢钻杆比较，主要优点是降低扭矩和拖拽阻力。因为水力效率是 ......