【文章內容簡介】 模量為71,000MPa，約為鋼的1/3， 倍。（2） 鋁合金鉆柱的質量輕于普通鋼鉆桿，在同等鉆機能力的前提下，可以鉆成更深的井。（3） 具有優(yōu)越的抗腐蝕穩(wěn)定性，可以用于H2S 和CO2 等酸性環(huán)境。（4） 具有良好的延展性，在斜井、小曲率定向井和長水平段水平井中具有較小的彎曲應力。（5） 與井壁的摩阻小，可減少起下鉆的阻卡。（6） 無磁性，方便隨鉆測量儀器的使用。（7） 鋁合金鉆柱對裸眼和套管的作用力小，能有效保護套管和裸眼井段；且其內的鉆井液流動阻力小，可提高水力效率。（8） 發(fā)生井內事故時，可以用牙輪鉆頭鉆掉鋁合金鉆具，鉆速30m/h 左右，方便事故處理。鋁合金鉆桿實際推廣相對更為容易（1）鋁合金鉆桿在國外已得到成熟應用從應用角度來看，鋁合金鉆桿在全球范圍內已實現(xiàn)大范圍應用。鋁合金變斷面管材的生產(chǎn)工藝于1960 年開始研制，但真正大規(guī)模用于鉆探工業(yè)，還是70 年代的事。1958 年前蘇聯(lián)冶金機械科學研究所開始對B9д16 鋁合金鉆探管進行試驗，1963 年研制出首批用于石油鉆探的鋁合金變斷面管材，并于1970 年在莫斯科全蘇輕金屬研究院古比雪夫冶金工廠和卡明斯克冶金工廠分別建成了幾條專門生產(chǎn)鋁合金鉆探管的生產(chǎn)線。與此同時，美國雷諾公司、法國彼西涅公司以及德國和日本等國也開發(fā)了不同規(guī)格和用途的鋁合金鉆探管。目前世界上的鋁合金鉆桿生產(chǎn)工藝成熟、設備先進、技術水平相當高，生產(chǎn)效率和經(jīng)濟效益都很好，但由于技術復雜并需要大型擠壓機，所以僅分布在俄、美、法、德、日等少數(shù)幾個國家。在俄羅斯采用鋁合金鉆探管的項目逐年增加，目前已達到總掘進數(shù)的50%以上，在美國更達到了60%以上。由于在油氣井鉆進中使用鋁合金鉆桿的高效率，在特別地質條件下的應用良好，以及與顧客和鉆井企業(yè)的經(jīng)常接觸導致ADP 生產(chǎn)的擴大。通過分析計算每米鉆桿柱的費用以后，就可以發(fā)現(xiàn)使用鋁合金鉆桿的優(yōu)勢。相關研究表明，在目前的價位上，輕合金鉆桿與鋼質鉆桿相比具有很強的競爭力。（2）其他新型鉆桿在實際應用中均存在一定限制①超高強度鉆桿超高強度鋼鉆桿是為實現(xiàn)超深井鉆井而研制的，輕質、薄壁的超高強度鋼鉆桿可用于解決大位移井、超深井和深水鉆井的鉆井難題。但由于高強度鋼在低溫下具有脆性且很難在抗沖擊韌性和抗拉強度間達到平衡，鋼的延展性和剛性之比降低已成為阻礙高強度鋼鉆桿應用的一個重要難題。同時，在酸性油氣井等特殊環(huán)境性難以適用。②抗硫鉆桿抗硫鉆桿是國內目前接觸最多、應用最廣的一種高性能鉆具，主要用于酸性氣田。其在國內得到了大量的應用，從95SS 鋼級的鉆桿直到105SS 鋼級的鉆桿。由于材料強度的提高，必然會導致材料硬度的提高，而材料硬度的提高，對腐蝕環(huán)境的敏感性就越強，發(fā)生腐蝕和應力腐蝕的風險性越高。因此，抗硫鉆桿材料的強度受到了很大的限制。③鈦合金鉆桿與常規(guī)鋼鉆桿相比較，鈦合金鉆桿性能優(yōu)勢明顯。1）103kg/m3，103kg/m3，鈦比鋼輕43%；2）鈦合金彈性模量為119GPa，鋼彈性模量為210GPa，鈦合金是鋼的57%；3）鈦合金具有更好的耐腐蝕及抗侵蝕的能力；4）鈦合金具有高抗疲勞特性，在空氣和鉆井液環(huán)境中其疲勞性能幾乎相同；5）鈦合金鉆桿屈服強度為840MPa，約等于S135 倍。用于超短半徑鉆井的鈦合金鉆桿已經(jīng)研制成功。在超短半徑鉆井、超深井和深水鉆井應用中，鈦合金鉆桿具有明顯的優(yōu)勢。但鈦合金材料對疲勞缺口相當敏感，當長時間處于應力條件下時，其磨損速率極快。同時，鈦合金鉆桿的成本大約是常規(guī)鋼鉆桿的710 倍，難以實現(xiàn)大規(guī)模使用。④復合材料鉆桿復合材料鉆桿是通過在卷筒上纏繞碳纖維，然后應用一種環(huán)氧基復合材料覆蓋并密封而成。復合材料鉆桿具有許多潛在的優(yōu)勢，包括質量輕、高的強度質量比、超高的抗腐蝕能力以及增強的抗疲勞能力。但與此同時，為達到一定結構強度要求，復合材料鉆桿壁厚要大于普通鋼鉆桿；若減小內徑則會增大壓力損失，若增大外徑，則會增加環(huán)空循環(huán)當量密度，這會引起密度窗口鉆井井控問題。根據(jù)設計參數(shù)，復合鉆桿的壁厚可能要達到常規(guī)鋼鉆桿壁厚的2 倍，其不適用于超長位移的大位移井和超深井的鉆井施工。此外，目前復合材料鉆桿價格為普通鋼鉆桿的3 倍左右，這會增加投資，但是其整體綜合成本還是要優(yōu)于普通鋼鉆桿。國內油氣資源西移與海上石油開采增加，帶動鋁合金石油鉆桿需求量增加（1）國內油氣資源西移與海上石油開采增加已成趨勢我國石油探明儲量 億噸，其中陸地東部的松遼盆地和渤海灣盆地，累計探明石油地質儲量占全國總探明儲量的60%；陸地中西部的鄂爾多斯、準噶爾、吐哈、柴達木等主要含油氣盆地，探明地質儲量所占比例為26%，是極其重要的戰(zhàn)略接替區(qū)；海域的渤海灣、珠江口和鶯歌海等盆地，探明地質儲量占14%，仍然有很大的增長空間。近幾年我國石油產(chǎn)量維持在2 億噸左右，東部主要產(chǎn)油省黑龍江和山東處于穩(wěn)產(chǎn)階段，西部新疆和山西石油產(chǎn)量保持較高增長。 萬億立方米，中國油氣層探明儲量區(qū)域相對集中，主要分布在西部，占資源總量的83%，東部和海域僅占17%。四川、鄂爾多斯、塔里木、松遼、柴達木和準噶爾盆地已成為陸上六大天然氣主探區(qū)；鶯－瓊、東海成為近海的兩大天然氣主探區(qū)，八大天然氣探區(qū)格局基本形成。我國天然氣產(chǎn)量快速增長，新疆、%。（2）高難度油氣井開采比例近年來逐漸提升隨著我國易開發(fā)油氣層的日漸枯竭及油氣需求量的快速攀升，我國石油天然氣戰(zhàn)略的中J心逐漸由東部向西部的塔里木、準格爾和四川盆地轉移。由于我國西部各主要含油氣盆地普遍存在地質條件復雜和油藏埋藏深的特點，深井、超深井、酸性油氣井、大水平位移井等在近年來在實際開采中的比例不斷提升。深井通常是指完鉆井深為45006000米的井，超深井通常指完鉆井深為6000米以上的井。大水平位移井是繼定向井、水平井之后出現(xiàn)的一種特殊工藝井，是在海灘、湖泊、沙漠等復雜條件下進行油氣資源勘探和開發(fā)的經(jīng)濟而有效的技術手段。在大位移井中，當井料等于或大于86度，且有較長延長段的井稱為大位移水平井。酸性油氣田是指高HZS、高CO:的油氣田，其在開采過程中容易發(fā)生氫脆事故。即在油氣勘探開發(fā)過程中由于鉆桿氫脆和應力腐蝕斷裂問題，造成各類