石油測井儀器行業(yè)用TC4鈦棒的優(yōu)點及技術(shù)要求
發(fā)布時間 ：2020-02-29 06:59:20
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石油鉆采工具選用優(yōu)質(zhì)鈦及鈦合金材料
，西工鈦合金具有多年的鈦材加工經(jīng)驗
，對鈦及鈦合金有深入的研究。鈦合金測井儀器材質(zhì)TC4，TC11
，TC6等
，可加工
鈦合金無磁鉆鋌
、無磁鉆挺
、鈦合金無磁鉆桿，鈦合金鉆桿等
。隨著現(xiàn)代石油工業(yè)的發(fā)展
，油井鉆井對鉆井技術(shù)提出了越來越高的要求，特別是一些特殊工藝井的鉆井
，一些常規(guī)的鉆井工具
、設(shè)備已無法滿足鉆井的要求。國內(nèi)外為滿足特殊工藝井的鉆井要求
，開發(fā)了一系列的鉆井工具
、設(shè)備，其中鈦合金鉆桿就是近年來發(fā)展起來的一個新品種
。鈦合金鉆桿與常規(guī)的鋼鉆桿相比具有更大的柔性
，具有結(jié)構(gòu)應(yīng)力小、耐疲勞
、耐腐蝕
、質(zhì)量輕的特點，在高曲率井眼的鉆井應(yīng)用中具有良好的適應(yīng)性
。詳細介紹了國外鈦合金鉆桿的研究
、設(shè)計、進展以及現(xiàn)場使用情況
。
近年來
，隨著酸性氣田的勘探開發(fā)及特殊鉆井工藝的應(yīng)用，鉆具失效事故時有發(fā)生
，對鉆具的安全性能提出了新要求
。對國內(nèi)外的抗硫鉆桿、鋁合金鉆桿
、鈦合金鉆桿等高性能鉆桿的性能和特點進行了綜合分析和評價
，為復(fù)雜環(huán)境和服役工況下的鉆具選用提供參考。針對這些高性能鉆桿的性價比
，提出了我國自主研發(fā)高性能鉆桿的建議
。
為滿足曲率半徑小于183m的老井側(cè)鉆作業(yè)的需要，研制了可靠性好
，使用壽命長的鈦合金鉆桿
。這種鉆桿的桿體選用Ti一6A1一4V合金制造，接頭用鋼材制造
，桿體與接頭采用快速熱配裝方法實施螺紋連接
。桿體表面采用噴丸硬化工藝處理，桿端實施加厚處理
。生產(chǎn)出的長914m的73mm 18節(jié)鈦合金鉆桿與925mmFR 26鉆桿接頭配接
，已用于美國科羅多拉州的一口曲率半徑為18m的油井的鉆井作業(yè)為了解決鋼鉆桿在短半徑水平井鉆井時出現(xiàn)早期疲勞、磨損和物理損傷而降低使用壽命及可靠性問題
， 美國Grant Prideco公司與RTI能源系統(tǒng)公司研制成鈦合金鉆桿.這種鉆桿具有很高的強度
、撓性和耐用性，而且質(zhì)量輕
、耐腐蝕
。鉆重入短半徑水平井及短半徑分支側(cè)向井時，要求鉆桿在通過短半徑彎曲旋轉(zhuǎn)處時不致因高周期應(yīng)力而早期失效
。鈦合金鉆桿能滿足這項要求
，它不會在鉆穿彎曲井段時產(chǎn)生高扭矩和阻力.鈦合金與鋼相比具有以下優(yōu)點：
1、耐腐蝕疲勞
；
2
、比鋼更耐腐蝕和磨蝕；
3
、鈦的彈性模數(shù)為117x105MPa
， 而鋼則為207x105MPa， 鈦的剛性為鋼的57%
；
4
、 鈦的屈服強度為827MPa， 其強度質(zhì)量比為鋼為滿足特殊工藝井的鉆井要求
，開發(fā)了新型鈦合金鉆桿和鋁合金鉆桿
。由于鉆桿在鉆進中易出現(xiàn)斷裂和刺穿等失效事故，為確保新型鉆桿在鉆進過程中的結(jié)構(gòu)安全性
，對新型鈦合金和鋁合金鉆桿分別進行了有限元分析
。計算分析表明：鈦合金鉆桿的工作安全性較高，可用于深井
、大位移井
、水平井、大斜度井鉆井施工
；鋁合金鉆桿結(jié)構(gòu)安全性較低
，可通過增加壁厚來提高其結(jié)構(gòu)安全性
。更多還原近年來，隨著酸性氣田的勘探開發(fā)及特殊鉆井工藝的應(yīng)用
，鉆具失效事故時有發(fā)生
，對鉆具的安全性能提出了新要求.對國內(nèi)外的抗硫鉆桿、鋁合金鉆桿
、鈦合金鉆桿等高性能鉆桿的性能和特點進行了綜合分析和評價
，為復(fù)雜環(huán)境和服役工況下的鉆具選用提供參考。針對這些高性能鉆桿的性價比
，提出了我國自主研發(fā)高性能鉆桿的建議
。
在造斜井眼曲率半徑小于183m的老井側(cè)鉆作業(yè)中，需要使用可靠性好服役壽命長的鉆桿.常規(guī)用于短半徑鉆井作業(yè)的鋼
、鋁合金和復(fù)合材料鉆桿
，通常會由于疲勞傷害、磨損和物理傷害等而縮短壽害
；
5
、 鈦的屈服強度高達8232MPa，其強度-質(zhì)量比是S一135鋼的154倍?div id="4qifd00" class="flower right">
，F(xiàn)場要求鉆桿應(yīng)當能夠在1524m曲率半徑或更小曲率半徑的條件下安全進行鉆井作業(yè)
，并且具有超過50萬次造斜循環(huán)的服役壽命。鈦所具備的低彈性模量使其成為理想的鉆桿材料
。實驗室試驗已經(jīng)證實
， 在循環(huán)彎曲應(yīng)力為206270MPa的條件下，鈦的疲勞壽命值比鋼高10倍
。雖然鈦的價格明顯高于鋼
，但是長疲勞壽命和優(yōu)良的工作特性，使其比鋼更加經(jīng)濟實用
。
TC4鈦棒在石油測井儀器上主要用于探頭部位與連接軸
，大的主要用在石油管道，一般根據(jù)不同的生產(chǎn)需要基本上常用的規(guī)格分為外徑P97
、-P30
、的TC4棒材，長度有1米以下
、1米以上不同的長度
，然后從中間進行掏空，一般掏空后的壁厚為2-9毫米不等
，根據(jù)客戶具體的要求來定
，此材料要求同心度要好!強度要能夠保證，韌性要好
，一般強度保證在>970兆帕
，報價時直徑小的棒子在直徑上要加10毫米的余量上去
，因為棒子小的話不好直接做掏空加工的，所以加工時先要從外圍進行機加
，再從內(nèi)進行掏空
，所以必須加余量上去。然后棒子掏空的費用最低要在2500元/米
，如果客戶再要求兩頭內(nèi)螺紋的話這個費用基本上不怎么高，棒材的單價報高一點可以了!
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