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《定向鉆穿越專用鉆桿的研制與開發(fā).pdf》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、第11期．5一定向鉆穿越專用鉆桿的研制與開發(fā)陳長青，錢強，劉聰，姜榮凱，張文江，紀(jì)鵬蕊，陳靜(渤海石油裝備制造有限公司，河北滄州062658)[摘要]本文研究了定向鉆穿越施工的工況，分析了穿越施工對鉆桿高強度、高抗拉、高韌性的特殊要求，制定了研制規(guī)格在中168．3mm及vX．L、鋼級達(dá)至qVl50、UHl65超高強度等鉆桿研究思路，通過開發(fā)高強度鉆桿管體材料，采用循環(huán)式真空爐進(jìn)行接頭熱處理，配合具有專利技術(shù)的焊縫熱處理技術(shù)，開發(fā)出了能夠滿足穿越施工的高強度、大規(guī)格等系列鉆桿，尤其是六寸五V150鋼級鉆桿在管道局穿越分公司使用下，多次創(chuàng)造了管徑、長度等
2、方面的穿越施工世界紀(jì)錄。[關(guān)鍵詞]定向鉆；穿越；鉆桿；研發(fā)對石油和天然氣等能源，采用管道運輸具有成本低、安全、節(jié)能等優(yōu)勢。穿越施工在石油管道建設(shè)中運用得越來越頻繁，有關(guān)專家對穿越施工中鉆桿的使用、受力、壽命O-6]等均進(jìn)行了研究，這些對穿越用鉆桿的研制提供了幫助。穿越施工離不開鉆桿，也離不開定向鉆機，鉆桿的選型對鉆機至關(guān)重要。國內(nèi)某公司生產(chǎn)的HY-9800型水平定向鉆機具有240000Nm的扭矩，1000t的回拖力。應(yīng)用于博愛一鄭州一薛店天然氣管道鄭州黃河定向鉆穿越工程，穿越管道長度2621．76m，管徑610mm，壁厚12．5mm，穿越曲線所經(jīng)地層
3、主要為中砂層。大型水平定向鉆機設(shè)備為長距離、大口徑管道定向鉆穿越施工提供了鉆井和回拖作業(yè)的保障，穿越施工多采用石油鉆桿，國內(nèi)開發(fā)的專門用于穿越施工的鉆桿較少。渤海石油裝備制造有限公司第一機械廠專門從事鉆桿制造，近年來開發(fā)了超高強度、大規(guī)格、厚壁的穿越專用鉆桿，其中V150鋼級鉆桿助力管道局穿越分公司多次創(chuàng)造了穿越管徑、長度等方面的世界紀(jì)錄。本文主要對穿越專用的鉆桿進(jìn)行分析。1定向鉆穿越施工對鉆桿的要求定向鉆穿越施工中鉆桿的受力比較復(fù)雜，從國內(nèi)失效分析的文獻(xiàn)中可以看出，對鉆桿的抗拉能力、抗扭能力等要求較高，同時不同穿越施工長度需要不同鋼級、不同規(guī)格的鉆
4、桿相匹配，綜合國內(nèi)外研究及工程實際分析，定向鉆穿越施工對鉆桿主要有以下要求：1．1高抗拉能力穿越鉆施工過程中，尤其是回拖作業(yè)時，要求回拖一次完成，所需長度的管線必須提前焊接、做好防腐，回拖拉力包含了管道重量、摩擦阻力等。為應(yīng)對回拖管道在孔洞中遭遇孔壁坍塌導(dǎo)致抱管現(xiàn)象發(fā)生，鉆桿必須具備一定的抗拉富余量。1．2高抗扭能力穿越鉆施工過程中，定向鉆機輸出扭矩由鉆桿傳遞到鉆頭或擴孔器，鉆桿處于水平位置，轉(zhuǎn)速時快時慢，扭矩的輸出極不均勻，這就提高了鉆桿的抗扭能力要求。1．3抗疲勞性能導(dǎo)向孔完成，穿越施工進(jìn)入擴孔階段后，擴孑L器前后連接的鉆桿受到的彎扭力最大，在該
5、部位的鉆桿極易發(fā)生疲勞斷裂。一旦發(fā)生失效現(xiàn)象，擴孔器打撈困難，容易造成穿越施工失敗。2定向鉆穿越專用鉆桿研制思路定向鉆穿越專用鉆桿需要滿足高抗拉、高抗扭、抗疲勞等方面的性能要求，高抗拉要求鉆桿具有較高的屈服強度、較高的抗拉強度；高抗扭要求鉆桿具有合理的外徑、壁厚搭配；抗疲勞要求鉆桿的沖擊韌性要好。為此公司制定了開發(fā)高強度一強度在150ksi以上、大規(guī)格一規(guī)格超過6．5英寸、大壁厚一壁厚10．92mm以上、高韌性一管體沖擊功能夠滿足NS一1標(biāo)準(zhǔn)要求鉆桿的研發(fā)方向。作者簡介：陳長青(1971一)，男，河北武邑人，中國石油大學(xué)(華東)畢業(yè)，本科，高級工程師
6、。渤海石油裝備制造有限公司第一機械廠總工程師。主要從事鉆桿、油套管產(chǎn)品生產(chǎn)及開發(fā)工作。一6一●論文廣場石油和化工設(shè)備2016年第19卷3公司技術(shù)裝備介紹圖1管端加厚設(shè)備3．1管端墩粗設(shè)備引進(jìn)代表國際最先進(jìn)技術(shù)的日本神戶制鋼管端加厚機組。同時，國內(nèi)首家采用鍛前管端均熱工藝和管端除鱗工藝，并在吸收借鑒世界先進(jìn)工藝的基礎(chǔ)上，開發(fā)出具有自身特色的管端加厚工藝。公司產(chǎn)品機械性能好，內(nèi)外表面光潔度高，擁有較長的內(nèi)過渡帶和較大的過渡圓弧，內(nèi)過渡帶長度Miu_>130mm，內(nèi)過渡帶消失處過渡圓角R_>300mm，大大減小了由內(nèi)過渡帶截面突變引起的應(yīng)力集中：采用日本中
7、外爐的設(shè)備，采用可控氣氛保護(hù)輥底爐進(jìn)行，根據(jù)工件尺寸制定熱處理制度，自動控制爐膛溫度、滯爐時間、淬火回火時間，保證工件批量性能均勻，不脫碳、滲碳，變形小。自動布式硬度機100％檢查硬度，電腦自動判定，避免了人為誤差。圖3接頭熱處理爐3．3鉆桿接頭熱處理爐圖4摩擦焊接第11期陳長青等定向鉆穿越專用鉆桿的研制與開發(fā)一7—3．5焊縫熱處理設(shè)備BHNK在用生產(chǎn)線中頻熱處理采用的是進(jìn)口的自動化高周波熱煉設(shè)備，采用的是世界上最先進(jìn)的熱處理工藝，從升溫、保溫到冷卻全部自動完成，溫度控制精確，熱影響區(qū)小，鉆桿焊縫熱處理質(zhì)量處于國內(nèi)先進(jìn)水平。4公司穿越專用鉆桿研究進(jìn)展
8、公司為適應(yīng)穿越施工的技術(shù)要求，主要從提高鉆桿抗拉能力、提高鉆桿安全考慮，從提高鉆桿強度，采用厚壁設(shè)計、高沖擊
