应用背景

大庆油田作为我国*大的陆地油田，已勘探开发近60年，自1976年原油年产量首次达到5000×104t后，实现连续27年年产原油5000×104t以上，自2003年开始连续12年年产原油4000×104t以上，主力油田采收率突破50％，比世界同类油田高出10~15g个百分点，为维护国家石油战略安全、推进中国石油世界水平综合性国际能源公司建设和促进地方经济社会发展做出了重大贡献。钻完井技术作为石油勘探开发的关键技术手段，在油田开发的每个阶段均发挥了重要的作用。特别是“十二五”期 间，大庆油田针对深部地层油气勘探开发困难、外围区块钻井难度大、钻井效益差等难题，开展了钻井完井技术攻关，推动了钻完井技术的进步和提升，逐步形成了复杂地层钻井技术、随钻测量与控制技术、深井提速提效关键技术与工具、钻井液和固井配套技术，实现了钻井提速、提质和提效，基本上满足了大庆油田油气勘探开发的需求。

石油的开采离不开石油钻杆，为了提高采井效益和钻杆的使用寿命，钻杆耐磨带堆焊装置应运而生。由于采井作业时套管壁厚和口径对耐磨带有很高的要求，以往国内许多企业使用较多的是等离子喷焊技术，而喷焊过程的局限性无法满足油田事业的高速发展和对高新技术的需求。21世纪初，国内很多企业从国外引进了CO2保护焊设备，利用药芯焊丝来实现对钻杆耐磨带的堆焊，这种方法确实给石油钻杆行业带来了新的生机，但药芯焊丝进口成本过高，且此类焊丝均由国外企业垄断，使用成本昂贵。北京智双科技发展有限公司通过自主研发，成功研制出鸣锐钻杆耐磨带全系列焊丝（鸣锐160GH、鸣锐155GH、鸣锐150GH等耐磨性和减磨性具佳的耐磨带堆焊材料），打破了国际垄断，填补了国内空白。

北京智双科技发展有限公司根据大庆油田实际作业情况与大庆油田某钻井公司管子站进行钻杆焊接应用试验工作。结合现场实际油田钻杆接头的材质特点选用鸣锐155GH型耐磨带药芯焊丝作为本次应用试验的**焊丝。该焊丝具有硬度高 , 耐磨性好等特点，且使用性能优越 ,无需预热，野外适应性强 , 不仅可以用在保护杆接头 , 而且可以保护石油套管不被磨损。鸣锐155GH型耐磨带药芯焊丝实物见下图。

（鸣锐155GH型耐磨带药芯焊丝实物图）

焊丝应用试验工艺参数

大庆油田某钻井公司管子站在本公司实验基地采用鸣锐155GH 耐磨带药芯焊丝进行现场焊接试验，φ（CO2）100％作为焊接保护气体，排量为15L/min，焊前钻杆接头无需预热，耐磨带焊丝通过CO2气体保护焊的方式堆焊到钻杆接头部位，根据工艺参数调整焊机，以电弧作为热源，熔化焊丝药芯，在堆焊层表面形成熔渣。焊丝熔化，钻杆接头表面形成熔池，随着焊枪的摆动和工件的相对转动， 熔池逐渐凝固，在工件圆周方向生成具有一定均匀宽度和厚度的隔离带即耐磨带， 下图为耐磨带焊接示意图。

（钻杆耐磨带焊接示意图）

耐磨带宽度50mm，厚度3mm，钻杆直径为φ127mm，共计四根，钻杆接头直径为φ165mm。下图为鸣锐155GH焊丝敷焊后的耐磨带照片，焊道成形平整、表面光洁、无气孔、无裂纹。

耐磨带性能分析

耐磨带硬度测试采用便携式硬度计对冷却后的钻杆接头耐磨带进行硬度测试。在测试前按照便携式硬度计要求先对耐磨带表面进行打磨、抛光处理，然后对钻杆接头耐磨带不同部分进行硬度测试，测试结果如下表所示，现场硬度检测如下图所示。由测试结果表明鸣锐155GH耐磨带焊层平均硬度高达59.5HRC，而且测试点之间硬度差小于2HRC，硬度分布均匀。

（耐磨带硬度测试数据表 ）

（耐磨带硬度测试照片 ）

应用效果

鸣锐155GH型耐磨带药芯焊丝能够适应目前高难度钻井的生产需要，其抗裂性、重复堆焊性、耐磨性和对套管的磨损等方面都有明显改善。在大庆油田的应用试验也证明，使用鸣锐155GH型耐磨带药芯焊丝以后，钻具的耐磨带开裂、掉块现象基本杜绝，耐磨带的使用寿命也明显延长，不仅减少了钻井过程中复杂情况的发生，也使耐磨带费用大幅减少。因此，鸣锐155GH型耐磨带药芯焊丝是目前条件下钻具耐磨带的较好选择，不仅能起到对钻具和套管双向保护的作用，而且可以有效避免施工过程的复杂情况，并节约费用。