组装工艺对铝合金钻杆性能的影响及自动化组装装置研制

王雪琪，刘宝昌，李思奇，王立臣，李宝

(1.吉林大学建设工程学院，长春 130026；2.自然资源部复杂条件钻采技术重点实验室，长春 130026；3.吉林启星铝业有限公司，吉林辽源 136200)

0 引言

近几年，我国原油和天然气对外依存度依旧处于上升趋势，2018年已分别达70.8%和43.2%[1]。在浅层油气资源已基本探明的情况下，研制开发深部油气资源、深部科学钻探工程的钻探机具刻不容缓。其中，钻杆起到连接地面钻进设备和孔底钻具、传递钻压和扭矩、输送冲洗液的作用，还是提取岩心管的通道，进行事故打捞的载体[2,3]。对于深部钻探，传统的钢钻杆自重大、对配套钻机的要求高、耐腐蚀性能差，还易发生拉断、刺漏等钻井事故[4,5]。为了在保障钻探工程安全的同时提高一定的钻进效率，研制可以适应深部钻探时井底高温、高压、应力交变复杂、腐蚀环境恶劣的极端工况的轻质高强钻杆刻不容缓。相较于传统钢钻杆，铝合金钻杆具有比强度高、耐酸腐蚀性强、无磁性等特点。铝合金钻杆需配合钢接头使用，起到缓解铝合金钻杆耐磨性差和螺纹强度不足的问题，从而保证整个钻杆柱的可靠性[6-8]。

在实际的工程应用中，铝合金钻杆最薄弱的部位是螺纹连接处，钢接头与铝合金钻杆螺纹组装的精度和质量会直接影响到整个钻杆的可靠性，所以需优化钢接头和铝合金钻杆螺纹组装的工艺参数并研制自动化的组装装备，从而突破发达国家对我国的技术封锁。目前，国内外铝合金钻杆组装技术主要有预扭矩法、热组装技术和冷组装技术[9-14]，通过实际应用表明热组装技术更适合深孔钻井铝合金钻杆，在大规模产业化生产铝合金钻杆中具有重要潜力。……