石油钻杆的生产现状与发展趋势1、石油钻杆的发展人类利用工具钻探而获取资源的历史可以追溯到11世纪，那时人们利用竹木做工具，以人畜为动力，冲击钻凿盐井，并利用伴随开采出来的天然气煮盐水获得食盐。这些最早用来钻井的竹木可以称作第一代钻杆。20世纪初，利用钢铁工具和设备，以蒸汽机作动力，开始了顿钻打井，当时的钻探工具可以称得上是第二代钻杆。真正意义的钻杆产生于20世纪40年代，那时利用钻头钻取岩屑，利用钻杆传递扭矩和泥浆液，钻井速度和深度也大大提高。到了70年代，随着计算机技术的高速发展，钻井进入自动化阶段，同时对钻杆性能提出了更高的要求，这个时期到现在使用的钻杆称为第三代钻杆。由于水平井、深井和超深井、大位移井等钻井技术的应用，钻井成本和钻井风险也在不断提高，传统意义的钻杆已不能满足使用要求，第四代钻杆正向着高强度、高韧性、智能化、数字化、防腐蚀、安全环保等方面发展。2、钻杆的生产现状世界上著名的钻杆生产厂有美国格兰特钻具公司（现已被美国国民油井公司收购）和法德合资的瓦姆公司，两家的生产能力约占全世界的一半。国内具有代表性的钻杆生产企业有上海宝钢、江苏曙光格兰特钻杆有限公司、渤海能克钻杆有限公司等。近几年随着石油价格的上涨，钻杆用量和价格也随之上涨，山西风雷钻具有限公司、无锡西姆莱斯石油专用管制造有限公司、上海华实海隆石油装备有限公司、江阴德马斯特集团等也加入了钻杆的生产行列，普通钻杆已经完全替代了进口，并形成了一定的出口能力。20世纪70年代，加压气焊及闪光对焊技术用于钻杆的修复和生产，这两种焊接方法的工艺参数不易控制，容易在焊接过程中使粒状或块状氧化物和硅酸盐类非金属夹杂物残留在焊缝中，形成致命的浅平微坑状焊接灰斑缺陷。存在灰斑缺陷的钻杆在使用中极易导致早期脆性断裂，远不能满足钻井要求，因第1页共7页此，这两种焊接方法很快被淘汰。摩擦焊作为一种新型焊接方法，具有加热时间短、热影响区小、焊接质量稳定、高效环保等特点，很快在钻杆生产中得到应用。3、钻杆的生产工艺我国的钻杆生产开始于20世纪90年代，钻杆的生产大致包括三个部分：管端加厚、工具接头加工、摩擦对焊及后续处理。3.1管端加厚石油钻杆的管体材料是低碳合金钢，连铸连轧的圆钢坯经过大型回转炉加热后进入延伸机、芯棒自动穿孔机成型，再次加热后进行内外径精整，矫直进入墩锻工序。由于石油钻杆的焊缝部位是使用过程中最薄弱的环节，无缝管在焊接前要对管体的两端进行管端加厚，以增加厚度来提高薄弱部位的强度，使焊缝部位的整体强度大于管体的整体强度。根据管径不同一般分为内外加厚、内加厚、外加厚3种型式，其中以内外加厚型式为主。管端加厚的过程首先是对无缝管的管端进行加热、均热；其次是用液压或者气动的方式对管端进行墩打，外表面靠模具成型，内表面靠温度梯度自然成型；最后对整个管体进行热处理、矫直、无损探伤检查。管端加厚管的关键技术在于内表面过渡带的成型，因为这个部位在使用中最薄弱，受力最复杂，大约有70%的事故都发生在这个部位，所以对钻杆的质量举足轻重。3.2工具接头加工工具接头的材料一般采用中碳合金钢，毛坯经过加热后分三次冲压成型，经过正火后进行机械加工。首先对毛坯进行内孔、外圆、端面的车削加工，其次是对接头进行调质热处理以获取综合的力学性能，最后对接头进行螺纹加工，螺纹部分要进行镀铜或磷化处理，防止在使用过程中发生粘扣现象。接头质量的好坏在于热处理和螺纹加工这两个关键工序。热处理组织直接影响接头的各项力学性能，所以先进的钻杆厂采用全自动连续可控气氛保护加热，油质或水基淬火剂淬火，接头加热过程中采用还原性气氛保护，保证了工件不氧化、脱碳和渗碳。接头淬火和回火后，逐个进行表面硬度检测和磁粉第2页共7页探伤。热处理之后进行螺纹加工，钻杆螺纹是粗牙锥形螺纹，在钻杆的连接过程中，螺纹起着关键的作用。因此，螺纹加工大都采用高精度数控机床进行，对加工出的接头逐个进行螺纹紧密距、螺距、锥度、牙高等参数的测量，以保证螺纹扣型和精度要求，从而有力保证了钻杆接头的连接性能。3.3摩擦对焊及后续处理钻杆...
