王显林， 陈长青， 韩 旭， 张 然

（渤海能克钻杆有限公司， 河北 青县062658）

1 概 述

随着油气钻井工业的发展， 针对深井、 超深井、 高腐蚀环境井以及短曲率半径井等特殊工况， 常规钻井工具已无法满足钻井要求[1]。 钛合金材料本身具有强重比高、 耐腐蚀、 柔性好等特性， 可满足日益苛刻的钻井工况要求， 因此特殊油气井钻井工况对钛合金钻杆的需求日益迫切。

由于钛合金材料高温易氧化、 可焊性差、 热处理温度区间狭窄[2]， 通常国际上现场应用的钛合金钻杆均采用钢制接头搭配钛合金管体形式，钢制接头与钛合金管体通过螺纹冷装配的方式进行连接（如图1 所示）[3]。 钢制接头与钛合金管体在装配时， 接头和管体上会产生径向应力， 钛合金与合金钢弹性模量的差异会引起钻杆接头与钻杆管体连接端产生相对位移， 并产生极大的弯曲应力， 从而导致接头与管体连接处的疲劳寿命大幅降低， 因此， 钢制接头钛合金钻杆仅生产应用于Φ73 mm 规格[4-5]。 通过对钛合金摩擦焊接工艺进行研究， 突破了钛合金材料高速摩擦焊接的技术难题， 成功研制出接头与管体均为钛合金材料的摩擦焊接式全钛合金钻杆 （如图2 所示）。 为确保摩擦焊接式全钛合金钻杆焊区性能满足现场使用要求， 对钛合金钻杆摩擦焊接工艺进行研究， 并对摩擦焊接式全钛合金钻杆焊缝性能进行评价。

图1 钢制接头钛合金钻杆连接示意图

图2 摩擦焊接式全钛合金钻杆连接示意图

2 钛合金……

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