一、鋁合金鉆桿實際推廣相對容易

       鋁合金鉆桿在國外已得到成熟應(yīng)用

       從應(yīng)用角度來看，鋁合金鉆桿在全球范圍內(nèi)已實現(xiàn)大范圍應(yīng)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(jī)械科學(xué)研究所開始對B95、д16鋁合金鉆探管進(jìn)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。目前世界上的鋁探管生產(chǎn)工藝成熟、設(shè)備先進(jìn)、技術(shù)水平相當(dāng)高，生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益都很好，但由于技術(shù)復(fù)雜并需要大型擠壓機(jī)，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(dá)到總掘進(jìn)數(shù)的50%以上，在美國更達(dá)到了60%以上。由于在油氣井鉆進(jìn)中使用鋁合金鉆桿的高效率，在特別地質(zhì)條件下的應(yīng)用良好，以及與顧客和鉆井企業(yè)的經(jīng)常接觸導(dǎo)致ADP生產(chǎn)的擴(kuò)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(guān)研究表明，在目前的價位上，輕合金鉆桿與鋼質(zhì)鉆桿相比具有很強(qiáng)的競爭力。

       二、其他新型鉆桿在實際應(yīng)用中均存在一定限制

       1、復(fù)合材料鉆桿

       復(fù)合材料鉆桿是通過在卷筒上纏繞碳纖維，然后應(yīng)用一種環(huán)氧基復(fù)合材料覆蓋并密封而成。復(fù)合材料鉆桿具有許多潛在的優(yōu)勢，包括質(zhì)量輕、高的強(qiáng)度質(zhì)量比、超高的抗腐蝕能力以及增強(qiáng)的抗疲勞能力。

       但與此同時，為達(dá)到一定結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求，復(fù)合材料鉆桿壁厚要大于普通鋼鉆桿；若減小內(nèi)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(dāng)量密度，這會引起密度窗口鉆井井控問題。根據(jù)設(shè)計參數(shù)，復(fù)合鉆桿的壁厚可能要達(dá)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(fù)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。

       2、超高強(qiáng)度鉆桿。

       超高強(qiáng)度鋼鉆桿是為實現(xiàn)超深井鉆井而研制的，輕質(zhì)、薄壁的超高強(qiáng)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(qiáng)度鋼在低溫下具有脆性且很難在抗沖擊韌性和抗拉強(qiáng)度間達(dá)到平衡，鋼的延展性和剛性之比降低已成為阻礙高強(qiáng)度鋼鉆桿應(yīng)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。

       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）鈦合金密度為4.1×103kg/m3，鋼密度為7.8×103kg/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(qiáng)度為840MPa，約等于S-135鋼鉆桿強(qiáng)度重量比值的1.54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(yīng)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(dāng)敏感，當(dāng)長時間處于應(yīng)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7-10倍，難以實現(xiàn)大規(guī)模使用。

       4、抗硫鉆桿

       抗硫鉆桿是國內(nèi)目前接觸最多、應(yīng)用最廣的一種高性能鉆具，主要用于酸性氣田。其在國內(nèi)得到了大量的應(yīng)用，從95SS鋼級的鉆桿直到105SS鋼級的鉆桿。由于材料強(qiáng)度的提高，必然會導(dǎo)致材料硬度的提高，而材料硬度的提高，對腐蝕環(huán)境的敏感性增強(qiáng)，發(fā)生腐蝕和應(yīng)力腐蝕的風(fēng)險性越高。因此，抗硫鉆桿材料的強(qiáng)度受到了很大的限制。