超深井用Φ149.2 mm 高抗扭钻杆研制与应用

张 然，王显林，王青林，李竹滨

（渤海能克钻杆有限公司，河北 青县 062658）

针对8 000 m 以上超深井，若使用常规Φ139.7 mm 规格S135 钢级钻杆主要面临两点问题：钻杆抗拉载荷3 500 kN，8 000 m 钻柱质量达到346 t，拉力余量只有108 kN，无法满足钻井的安全需求,钻杆接头水眼较小，若采用高泵压，泥浆泵负载过大，影响钻井效率，若采用Φ168.3 mm S135 钢级钻杆，接头外径已经达到215.9 mm，无法应用于Φ215.9 mm 井眼钻进，并且Φ168.3 mm 钻杆规格大，在钻机上占据空间大，难操作，会大大提高钻井的成本和对钻井设备的要求［1-10］。

因此，需要设计出一种钻杆，在保证拉力余量的同时，拥有比Φ139.7 mm S135 钢级钻杆更高的抗拉强度、更大的水眼以及更适合在Φ215.9 mm井眼内钻进的接头外径，以满足超深井的开采需要。S135 钢级8 000 m 钻柱悬重对比见表1。

1 研发过程

1.1 总体研发方案

首先，为提高钻杆的抗拉强度，决定将管体钢级从S135 提高到V150，管体外径从139.7 mm 增大到149.2 mm；其次，为保证钻具可在Φ215.9 mm 井眼以内进行作业，降低钻井过程中钻井液循环压耗，同时还要具备高抗扭强度，以保证合理的接头管体抗扭比，必须设计一种全新的小外径、大水眼、高抗扭接头型式。渤海能克钻杆有限公司为此设计了“管体性能设计—管体镦锻工艺研究—特殊高抗扭接头设计—现场应用”的研究方案，并按照预定的方案展开了系列工作。

表1 S135 钢级8 000 m 钻柱悬重对比

1.2 管体性能设计

1.2.1 管体化学成分研究

Φ149.2 mm 钻杆V150 钢级材料设计以常规S135 钻杆管体材料成分为基础，通过C-Mn-Mo-Ni-V 材料体系研究，降低C、Mn 含量，提升Mo含量，增加Ni、V 含量，搭配合适的热处理工艺，以提高管体强度和冲击韧性，保证钻杆在出现刺漏后的钻柱上提过程中不断裂。……