石油钻具耐磨带敷焊技术

石油钻具耐磨带敷焊技术

（北京固本科技有限公司）

随着石油勘探开发的不断深人，越来越多的新工艺、新技术应用到生产实践中，很多特殊工艺并对钻具接头的耐磨性提出了更高要求，其中地层研磨性、敷焊工艺技术和耐磨材料的选择、钻具在井下的工况等是影响钻具耐磨带失效的主要原因，因此为了适应不同井型及特殊工艺井的钻井需求，必须使用高性能的钻具耐磨带焊丝。

1、钻具耐磨带焊丝的特征

（1）耐磨带表面无裂痕。

（2）在施工过程中，钻具对套管的磨损相对较低。

（3）在没有技术套管钻井工况下，钻杆耐磨带焊丝的耐磨性与碳化钨相对。

（4）与正常耐磨带相比，在同样工况下能够提高300%钻具使用寿命。

（5）在钻井生产应用中，能够同时保护套管和钻杆接头。

（6）实现废物利用，可在原碳化钨堆层上继续加焊。

2、钻具焊接工艺

对于常用钻具耐磨焊丝和堆焊设备，都有特殊的技术要求和参数设置，在实际堆焊施工中可以根据不同的堆焊厚度进行调整。

2.1、焊接设备

（1）根据钻具耐磨带和堆焊的特殊性，在设备选择上选用电压

为22V-28V、电流为240A-320A的自动气体保护直流焊机。

（2）在夹紧钻具接头装置选择上，选用转速可调，能在焊枪下面正、反旋转钻具接头的装置。

（3）夹紧焊枪并可以带动焊枪自由摆动，摆动幅度为15-40mm。

（4）焊枪在上、下、左、右范围内均可大幅度移动。

（5）选用速度可调、送丝结构平稳的焊机，压丝轮紧度可调，要适中。送丝速度要在6-12m/min范围内。

2.2、敷焊工艺技术

在敷焊过程中需要有一定的敷焊参数，其中焊机电流要在300A-350A范围内、焊机摆动频率在40-50min，焊机送丝速度在6-8m/min，敷焊速度保持在120-135mm/min，若按照以上参数进行施工，那么敷焊过程中可以达到以下技术效果。

（1）耐磨带尺寸能够达到标准要求，其高度在2.5mm，宽度在25-30mm之间。

（2）焊机操作过程送丝平稳、稳定。

（3）耐磨带表面形成的鱼鳞状花纹比如平整光滑，均匀细密。

（4）耐磨带表面无飞溅、残留，边缘平整。

（5）耐磨带与钻具本体融合好，无针孔和裂纹。

3、等离子喷焊工艺技术

电控操纵柜是等离子喷焊工艺不可缺少的机械设备，它主要有计数器控制原件、气路原件、参数调节原件和可编程PLC控制原件组成。

通过送粉器给送粉通道一定的压力，保证通道畅通，使合金粉末顺利的被送到喷焊熔池内。离子气通过气管线进人喷枪，在间隙中电离产生火花。程控系统的核心部件是可编程控制器单元，为控制系统提供本系统手动和自动的程检和控制程序。耐磨带接口控制可通过转弧电流衰减旋纽和调节计数器数值进行操作，要求耐磨带堆焊接口既不能存在间隙，也不要重焊太多。通过调整转弧衰减电流，使原有计数器数值调到比1435大515的范围内，就可以得到光滑而平整的接口。

耐磨带厚度主要是通过调节转动电压和送粉电压来控制的。减小刮板式送粉器电机的电枢电压减小送粉量，耐磨带厚度减小，反之厚度增大。卡盘转速与转动电压成正比，转动电压越高，卡盘转速越快，随之耐磨带的厚度越小，反之厚度越大。对于127mm钻杆，转动电压调为15V，送粉电压调为20V，可将耐磨带厚度控制在2~3mm。

目前国内各大油田应用的是一种国产合金焊丝，它是一种新型的耐磨带材料，比合金粉硬度高、耐磨性好。这种材料敷焊的钻杆接头耐磨带优点是摩擦系数非常小，可在钻具接头与套管之间形成相对摩擦，因此可以有效地保护套管和钻具钻杆接头，而且能够降低钻井过程中的摩阻扭矩。它价格相对低廉，焊接工艺简单，只要在传统焊机的基础上进行改造即可进行生产焊时无需预热，具有重复可焊性。在裸眼钻井环境下，更有效地保护钻杆接头，减小磨损。

4、新型北京固本耐磨带材料

北京固本科技有限公司推出新型耐磨带材料KB100，KB100耐磨

带焊丝是一种铁基药芯焊丝，其技术特点在于特殊合金成分的加入，使得耐磨带焊丝的凝固性能和熔池效果得到良好控制，最终产生高硬度且无裂痕的美观外表。

55以上的洛氏硬度，确保了钻杆接头和套管之间的理想摩擦和均衡保护。金相结构上的独特设计，在提供保护钻杆接头的能力，同时也使得整个钻杆和套管、海洋钻进隔水器和防喷器之间的摩擦阻力，有效延长钻具和所有相关设备的工作寿命。

针对二氧化碳和氩气等焊接设备保护气体采购价格昂贵的地区，如中东和非洲等地，北京固本同时提供无需保护气体的钻杆耐磨带焊丝。

5、结论

（1）等离子弧喷焊具有弧柱稳定，热量集中，热能利用效率高等特点，而且能够能控制热量过渡，冲淡率低，接近单丝自动焊，熔敷率高。

（2）国产合金焊丝与合金粉相比具有硬度高，耐磨性好，能够在钻杆接头与套管间形成摩擦副，有效地保护套管和钻具钻杆接头，而且能够降低钻井过程中的摩阻扭矩。

（3）北京固本KB100耐磨带焊丝具有性能优越，野外适应性强，不仅可以在保护钻杆接头，而且可以保护石油套管不被磨损。