浅谈旧加重钻杆耐磨带堆焊的必要性

加重钻杆耐磨带堆焊的必要性及其应用

论文摘要：在深井超深井勘探过程中，由于径向力、涡动、横向振动等因素的存在，随着钻井时间的增长，钻柱作用于套管内壁的侧向力增大，导致套管和钻具接头磨损的问题越来越严重。造成钻具耐磨带失效的主要原因有地层研磨性、钻杆的井下工况、耐磨材料选择与敷焊工艺的影响。选择合理的耐磨材料与敷焊工艺对解决钻具耐磨带失效问题非常重要。

论文关键词：耐磨带钻具铁基合金粉焊丝

一、加重钻杆的作用

加重钻杆通常应用于水平井、定向井以及深井等难度较大的井位中，可以部分代替钻铤以提高钻机的钻深能力，由于它的弹性比普通钻铤高，在弯曲井眼中用它来代替钻铤时，可以降低旋转扭矩和提升负荷。另外在弯曲井段用加重钻杆代替钻杆时，由于加重钻杆于井壁接触面积较小，能减少旋转扭矩和上提阻力以及压差卡钻的可能性。更重要的是有利于保持定向井的方向。

二、钻井过程中的磨损种类

在油气田勘探开发钻井中，尤其是在深井、大位移井、水平井、大斜度井中，钻杆和套管的磨损严重，给油气田带来重大损失。因此，钻井过程中钻杆和套管的磨损及防磨问题，已引起钻井界的密切关注。

套管磨损———套管磨损的主要形式为偏磨，偏磨后的套管横截面呈月牙型。一方面套管圆周上呈月牙型部位壁厚最薄，导致抗挤强度大大降低。在高地层压力作用下，假如设计的套管安全系数没有足够大，轻易导致套管挤毁，造成钻井报废或局部井段报废。另一方面，偏磨套管在抗挤强度降低的同时其抗内压强度也随着降低。在井控及中途测试时，假如没有充分考虑到套管磨损的影响，可能造成严重后果，即气井完井井控和测试时，要么冒套管破裂地面窜气的风险，要么提前入套管或下套管后再测试。这不仅造成重大经济损失，而且给加深钻井造成困难或钻不到设计深度。

钻杆磨损———由于钻杆接头的外径大于杆体的外径，因此钻杆的磨损主要表现在钻杆接头的磨损。当井眼曲率较大时，钻杆杆体也会受到磨损。在钻井过程中旋转的钻杆接头和井壁或套管壁不断地摩擦，造成接头的严重磨损，尤其在硬地层或研磨性地层，井段钻杆接头磨损加剧。钻杆接头磨损后其接头壁厚变小，加快了钻杆的降级和报废速度。同时由于接头外径磨损变小，钻杆丝扣强度降低，在钻井过程中轻易导致钻杆胀扣、脱扣或钻柱掉入井内，造成井下事故。所有这些都将带来严重的经济损失，从而增加了钻井成本。

三、加重钻杆磨损分析

由于加重钻杆自身的重量，在斜井段工作时，在重力的作用下，不可避免的于井壁进行偏磨，由于接头直径大于管体直径，首先接头进行偏磨，因此加重钻杆生产厂家在加重钻杆出厂前，都要对接头及加厚部位进行耐磨带敷焊，来保护加重钻杆的接头，从而延长其使用寿命。旧加重钻杆由于多次在井下工作，接头不断地与井壁摩擦，随着在井下使用次数的增多，原有的耐磨带不断的偏磨，导致接头出现椭圆，无法进行连接，只能重新对焊新接头或报废。

四、钻杆耐磨带技术及其作用

防止钻杆和套管磨损的一个最基本的原理是避免钻杆和套管的直接接触，在钻杆接头上加焊耐磨带也是一项有效的防磨技术。通过耐磨带堆焊把钻杆与套管隔离，从而有效地保护套管和钻杆。

钻杆耐磨带的作用：

1.在钻杆接头上敷焊耐磨带，耐磨带代替钻杆接头与套管和井壁直接接触，保护

的钻杆接头。

2.在钻杆接头敷焊耐磨带，可以有效的防止接头表面直接与井壁或套管接触，显

著的减少摩擦热，从而有效降低钻杆街头热裂纹产生的几率。

3.没有敷焊耐磨带的光钻杆接头，或敷焊碳化硅等不具有保护套管类型得耐磨带

得钻杆街头，将会对套管产生严重的磨损，选择具有优良减磨性能的耐磨带，可以降低与套管壁或地层井壁之间的摩擦，实现及保护钻杆又保护套管得目

的。

五、耐磨材料的选择及敷焊工艺

钻具接头外表面的磨损机理以显微切削为主同时兼有腐蚀作用。对于这种磨损其基本对策是大幅度提高钻具接头工作面的硬度。一般接头寿命约为管体寿命的几分之一，如果在接头外径部分敷焊耐磨带，可大幅度提高钻具接头的耐磨性，延长使用寿命。为了提高钻具接头的使用寿命，其外表面喷涂耐磨合金带的方法在国内外已被广泛采用。目前我国的钻具耐磨带敷焊材料主要以美国安科公司的100XT、300XT和国产金达陵的2-55、3-60焊丝以及铁基自熔性合金粉Fe14、Fe90为主。

六、综合社会、经济、技术效益分析

对一根旧加重钻杆进行耐磨带的敷焊，成本价约400元，而对焊修复成本为7000元，其中接头费用3000元、加工费用4000元。

接头出现偏磨的加重钻杆，随着偏磨量的不断加大，与井壁的间隙就越大，钻具偏摆量增加，离心力加大，偏磨量也加大，导致井径不规则，钻头磨损加大，从而影响井深质量，增加钻井成本。

对旧加重钻杆进行耐磨带敷焊可延长使用寿命，即为公司节约成本。又节约钻井成本，还可以提高井身质量，减少井下事故的发生。因此对加重钻杆进行耐磨带敷焊具有重大经济和社会效益。

目前加重钻杆的市场价格调查。

目前市场加重钻杆的需求量

目前加重钻杆生产量

磨损情况，速度，什么情况报废。

堆焊后的效果。