铝钻杆替代钢钻杆是必然趋势
http://www.cction.com 2013-02-01 09:44 中企顾问网
本文导读：全球铝钻探杆产量30万吨，供需基本平衡，预计到2015年铝钻探杆需求可达50万吨以上，中国铝钻杆需求约为1万吨/年。
1、技术上铝钻杆相对钢钻杆优势明显。
铝的最大优点在于轻便，铝的强度质量比是钢的1.5-2倍，对8000米以上的深井，外径139mm，壁厚10.54mm的常规钢钻杆重量约300吨，铝钻杆重量只需100吨，因此铝钻杆比钢钻杆显示出更强的钻深能力。
抗腐蚀，铝合金钻杆可有效防止H2S和CO2腐蚀。铝及其合金元素化学特性比较活跃，当其与氧反应后会在表面形成稳定的氧化膜，阻止其与周围环境的进一步反应。实验室试验结果表明，铝合金钻杆在饱和H2S溶液和CO2溶液里长期浸泡也不腐蚀。经过实际应用发现，铝合金钻杆在任何温度下都可有效防止H2S和CO2的腐蚀。
抗疲劳，交变弯曲和动应力抵抗力是钢的三倍。铝合金钻杆弹性模量小，在曲率大的定向井和水平井中使用铝合金钻杆时，钻柱与裸眼井段和套管井段的摩擦力减小，而且铝合金钻杆具有良好的抗弯曲载荷性能，更适合曲率大的定向井和水平井，其最大水平井段可达1000m。
铝合金钻杆具有无磁特性。无钢接头铝合金钻杆具有与镍钴合金相似的无磁特性，这对磁性测井是有利的。
2、经济上铝钻杆长期回报高。
使用铝合金钻杆可显著降低大钩负荷。在钻井液密度相同的情况下，铝合金的浮力系数比钢的浮力系数小得多。例如，钻井液密度为1.2kg/L时，铝合金的浮力系数为0.57，几乎降低了铝合金的一半重量；而钢的浮力系数为0.85。因此，使用铝合金钻杆可显著降低大钩负荷，极大提高钻机和钢丝绳的使用寿命。
由于铝合金钻杆比钢钻杆轻，大大减轻了劳动强度。采用同一型号的钻机钻进深度增加30-80m。深度25m、35m、50m升降操作所节约的时间分别为70％、170％、252％。生产效率提高6％-10％。
前苏联地质部门在800-2000m深度，地层较为复杂的钻孔，采用壁厚76～93mm直径的钻头钻进，铝合金钻杆比壁厚50mm的同等级钢钻杆消耗的功率降低一半，每米成本下降2-5美元。铝合金钻杆是俄罗斯Kola井创造世界超深井纪录的关键技术之一。现有4000kN能力的钻机额定最大钻井深度为8000m，但用铝合金钻杆取代钢钻杆后钻进深度达到12262m。
3、国外应用普遍，国内市场空间很大。
铝钻杆占到俄罗斯总掘进数50%以上，美国总掘进数60%以上。全球铝钻探杆产量30万吨，供需基本平衡，预计到2015年铝钻探杆需求可达50万吨以上，中国铝钻杆需求约为1万吨/年。
中国的钻探环境日益恶劣，对铝钻杆的需求很强烈，但由于进口价格高达30-40万/吨受到抑制。我国今后一段相当长的期间要大力发展石化天然气工业、深层和海底地质勘查与钻探工作，如克拉玛依、柴达木盆地、吐鲁番、大庆油田以及渤海、东海、黄海、南海等海底油田的勘探与开发等，这些新开发项目，由于深度大、地质与地理条件复杂、技术难度大，都需要使用新型的铝合金杆钻具，这就为铝钻探管的发展铺平了道路。石化和地质部门多次强调要国产化，并主张以铝代钢。2011年5月，中石化的铝钻杆项目通过专家组认证，经过2年左右的时间，我们预计铝合金钻杆在中国的应用接近成熟。
铝的最大优点在于轻便，铝的强度质量比是钢的1.5-2倍，对8000米以上的深井，外径139mm，壁厚10.54mm的常规钢钻杆重量约300吨，铝钻杆重量只需100吨，因此铝钻杆比钢钻杆显示出更强的钻深能力。
抗腐蚀，铝合金钻杆可有效防止H2S和CO2腐蚀。铝及其合金元素化学特性比较活跃，当其与氧反应后会在表面形成稳定的氧化膜，阻止其与周围环境的进一步反应。实验室试验结果表明，铝合金钻杆在饱和H2S溶液和CO2溶液里长期浸泡也不腐蚀。经过实际应用发现，铝合金钻杆在任何温度下都可有效防止H2S和CO2的腐蚀。
抗疲劳，交变弯曲和动应力抵抗力是钢的三倍。铝合金钻杆弹性模量小，在曲率大的定向井和水平井中使用铝合金钻杆时，钻柱与裸眼井段和套管井段的摩擦力减小，而且铝合金钻杆具有良好的抗弯曲载荷性能，更适合曲率大的定向井和水平井，其最大水平井段可达1000m。
铝合金钻杆具有无磁特性。无钢接头铝合金钻杆具有与镍钴合金相似的无磁特性，这对磁性测井是有利的。
技术和经济上存在铝钻杆对钢钻杆的替代
铝钻杆生产中变径技术和偏心率是关键
2、经济上铝钻杆长期回报高。
使用铝合金钻杆可显著降低大钩负荷。在钻井液密度相同的情况下，铝合金的浮力系数比钢的浮力系数小得多。例如，钻井液密度为1.2kg/L时，铝合金的浮力系数为0.57，几乎降低了铝合金的一半重量；而钢的浮力系数为0.85。因此，使用铝合金钻杆可显著降低大钩负荷，极大提高钻机和钢丝绳的使用寿命。
由于铝合金钻杆比钢钻杆轻，大大减轻了劳动强度。采用同一型号的钻机钻进深度增加30-80m。深度25m、35m、50m升降操作所节约的时间分别为70％、170％、252％。生产效率提高6％-10％。
前苏联地质部门在800-2000m深度，地层较为复杂的钻孔，采用壁厚76～93mm直径的钻头钻进，铝合金钻杆比壁厚50mm的同等级钢钻杆消耗的功率降低一半，每米成本下降2-5美元。铝合金钻杆是俄罗斯Kola井创造世界超深井纪录的关键技术之一。现有4000kN能力的钻机额定最大钻井深度为8000m，但用铝合金钻杆取代钢钻杆后钻进深度达到12262m。
3、国外应用普遍，国内市场空间很大。
铝钻杆占到俄罗斯总掘进数50%以上，美国总掘进数60%以上。全球铝钻探杆产量30万吨，供需基本平衡，预计到2015年铝钻探杆需求可达50万吨以上，中国铝钻杆需求约为1万吨/年。
中国的钻探环境日益恶劣，对铝钻杆的需求很强烈，但由于进口价格高达30-40万/吨受到抑制。我国今后一段相当长的期间要大力发展石化天然气工业、深层和海底地质勘查与钻探工作，如克拉玛依、柴达木盆地、吐鲁番、大庆油田以及渤海、东海、黄海、南海等海底油田的勘探与开发等，这些新开发项目，由于深度大、地质与地理条件复杂、技术难度大，都需要使用新型的铝合金杆钻具，这就为铝钻探管的发展铺平了道路。石化和地质部门多次强调要国产化，并主张以铝代钢。2011年5月，中石化的铝钻杆项目通过专家组认证，经过2年左右的时间，我们预计铝合金钻杆在中国的应用接近成熟。
