石油鉆井桿的現狀與應用研究

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）

石油鉆井桿的現狀與應用研究

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，石油鉆井設備應用種類繁多，同時實際應用效果差異較大，其中鉆桿應用對于石油鉆井作業而言至關重要，對于進一步提高石油鉆井質量及效益有著重要作用。所以需在實際操作過程中有效的發揮出石油鉆井桿的實際優勢，通過提高實際對不同種類鉆桿的分析與研究來有效的提升實際鉆井效果，從而為我國石油鉆井工作的順利進行提供有利的技術支持。

石油；鉆井；現狀；研究

近年來，石油鉆井技術發展速度逐步加快，使石油鉆探設備應用種類逐步增加。其中鉆桿技術應用研究對于提高石油鉆井的實際經濟有效有著不可替代的重要作用，是現代石油鉆井的重要構成，因此有效的根據不同鉆桿技術特點進行分析，并選擇適宜的鉆桿進行石油鉆井作業勢在必行，對于有效解決石油鉆井技術問題具有一定的幫助作用。

1 石油鉆井桿的研究現狀

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

1.1 抗硫鉆桿

抗硫鉆桿在我國應用較為廣泛，由于在部分地區的石油鉆井過程中，其酸性田氣對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油氣田對于環境的影響，可將抗硫鉆桿有效的應用于石油鉆井中，從而保證石油鉆井的有效性及實際效益。

1.2 鋁合金鉆桿

鋁合金鉆桿技術主研究主要起源于上世紀中葉，蘇聯是最要研究鋁合金鉆桿技術的國家之一。根據鋁合金鉆桿鉆井應用方向的不同，蘇聯將該技術研究分為多個研發小組，通過十余年的研究與探索，于上世紀60年代中期階段廣泛應用于蘇聯境內的多個地區石油鉆井工作。鋁合金鉆桿應用占蘇聯全國鉆研總量的80%左右，是當代石油鉆井的主要設備之一。鋁合金鉆桿強度相對較高，同時具有一定的抗寒性，能夠在嚴寒地區有效的進行深井鉆井作業，目前，該鉆桿在靠北極地區應用較為廣泛。鋁合金鉆桿經不斷的研究與發展，通過技術革新使其不斷邁向輕量化發展，輕質鋁合金鉆桿具備鉆井深度較深及鉆井范圍較大的提點，能夠有效的提高鉆桿作業可靠性，同時由于其強度高及質地輕，所以不易在鉆井過程中受到外界環境的干擾。該鉆桿在耐腐蝕方面也具有較為明顯的優勢。

我國對于鋁合金鉆桿應用相對較晚，同時技術應用尚不完善，在研究方面我國也不具備一定的技術優勢，因此在鉆探技術不斷發展的今天，我國有待開發的石油儲備量仍相對較多，需及時的對現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用于我國石油鉆井工作中。

1.3 超高強度鉆桿

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

2 石油鉆井桿的應用

2.1 鋁合金鉆桿的應用

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

2.2 超高強度鋼鉆桿的應用

超高強度鋼鉆桿在我國多數地區應用并不廣泛，僅特殊鉆井環境下有所應用。該種類鉆桿主要應用于美洲地區。該類鉆桿設計適用性相對較差，但鉆井深度能夠保持在相對較好的狀態。在美國多個地區該鉆桿鉆井深度平均達到4000米左右。在早期階段的測試過程中，曾根據不同的鉆井條件進行深井鉆探工作，選用30根超高強度鋼鉆桿進行鉆井測試。在此過程中該鉆桿實際應用效果良好，并未出現鉆嚴重井故障及安全事故問題，但在細節方面該鉆桿仍存在一定的問題，所以無法在世界范圍內得以廣泛應用，僅在部分鉆探環境相對特殊的地質環境中有所使用。

2.3 碳纖維復合材料鉆桿應用

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

3 結語

石油鉆井桿的應用種類相對較多，同時不同鉆桿實際技術優勢也存在一定的差異，為能夠進一步提高鉆桿在石油鉆井方面的應用優勢，需在石油鉆井工作開展前，根據區域實際環境情況與鉆桿應用技術特點來有效的選擇適宜的鉆桿進行石油鉆井作業，從而保證石油鉆井工作的實際有效性，以此為鉆桿技術在石油鉆井方面的現代化與規范化發展及應用奠定堅實的基礎。

[1]馬廣軍,王甲昌,張海平.螺桿驅動旋沖鉆井工具設計及試驗研究[J].石油鉆探技術,2016,44(3):50-54.

郭瑞云（1987-）男，內蒙古赤峰人，助理工程師，學士學位，主要從事鉆井工程及財務工作。