淺談報廢無磁鉆鋌的改進技術
——無磁鉆鋌的敷焊修復

趙 晶 ，劉戰鋒 ，鄭錫坤

（1西安石油大學 機械工程學院 陜西 西安 710065）

（2山西北方風雷工業集團有限公司 山西 侯馬 043013）

1 引言

無磁鉆鋌在使用中損耗較為嚴重，技術人員為節省采購成本、研發新技術以及改善無磁鉆鋌的浪費現象，通過敷焊修復技術改進報廢無磁鉆鋌，使其可以重新使用，投入石油鉆井的使用中。本文從石油鉆井實際工作的角度出發，對無磁鉆鋌進行簡要介紹，而后分析無磁鉆鋌的敷焊修復技術，最后分析修復報廢無磁鉆鋌的實際意義，推動敷焊修復技術的發展。

2 無磁鉆鋌簡介

低碳高鉻錳合金鋼是制作無磁鉆鋌的原材料，需要經過嚴格的化學配比，并利用精煉以及鍛造等技術，使其具有強度較高的機械性能、低磁導率良好，且耐磨性以及耐腐蝕開裂等性能非常優異，達到石油鉆井的工作需求。石油鉆井工作中，需要利用磁性測量儀器確定井眼的方向，而磁性測量儀器工作中需要感應大地磁場，故而，磁性測量儀器需要在無磁環境下工作[1]。但是，鉆井工作適應的鉆具絕大多數具有磁性，進而產生磁場，對磁性測量儀器產生影響，影響井眼方向測量數據的準確性。無磁鉆鋌可以在鉆進工作中營造無磁環境，為磁性測量儀器提供工作條件，保證感應大地磁場數據信息的準確性，且滿足鉆井工作對鉆鋌的需求。

3 無磁鉆鋌的敷焊修復

3.1 無磁鉆鋌工作過程中的消耗

無磁鉆鋌是石油鉆井行業生產經營的重要工具，但由于其作業環境的特殊性，受到的損傷較大，消耗較快。無磁鉆鋌在井眼環境中承受的力量較為復雜，正常的鉆井工作環境下，需要承受彎曲、預緊、內部壓力、扭轉以及外部壓力等，需要承受的動載荷或是靜載荷較多；同時，還需要承受地層介質以及鉆井液的腐蝕。技術人員通過觀察回收處理的無磁鉆鋌發現，其公扣、母扣端部存在嚴重的咬痕，且外徑的磨損程度較為嚴重，修復過程中通常將公扣和母扣對調使用，雖然滿足鉆井行業無磁鉆鋌的使用標準，但這樣嚴重影響無磁鉆鋌的使用周期，既降低無磁鉆鋌的利用率，又影響石油鉆井行業的經濟發展。因此，需要在修復中不斷探索新的技術，延長無磁鉆鋌的使用周期，而敷焊修復技術滿足對報廢無磁鉆鋌的修理需求。

3.2 無磁鉆鋌堆焊、噴焊的材料選擇

為減少鉆桿以及套管的磨損，可以在石油鉆桿接頭處堆焊符合要求的金屬材料。堆焊金屬材料，在鉆桿接頭處形成耐磨帶，采用的主要工藝方法有藥芯焊絲氣保護電弧形式的堆焊，以及粉末等離子弧噴焊。堆焊耐磨帶的工藝方法有著較好的發展前景，使用的材料一般需要具有高耐磨性能、減磨性能以較高的抗裂性，經過長期的實驗對比，選擇使用焊絲Nate909J，其性能符合報廢無磁鉆鋌修復的需求，且能夠經受堆焊工藝施工，堆焊的表面硬度能夠達到約HB300。因此，焊絲Nate909J適合應用在報廢無磁鉆鋌的修復方面。

3.3 無磁鉆鋌敷焊中焊絲Nate909J的應用

第一，將焊絲Nate909J在普通鉆桿接頭處進行堆焊，其耐磨帶通常情況下，不會產生明顯的冷熱裂紋。但是，若是相鄰的耐磨帶重疊部分過多，或是耐磨帶的接口出現過多的搭接，則可能會出現比較明顯的冷裂紋。消除此裂紋的直接方式為重新調整相鄰耐磨帶的重疊部分，或是重新處理接口的搭接。使用焊絲Nate909J堆焊鉆桿的耐磨帶，其抗裂性能更加優異，與之相比更重要的是：焊絲Nate909J堆焊或是噴焊出的耐磨帶，不會產生冷熱裂紋，并且這是在堆焊前沒有進行預熱處理、堆焊后也沒有進行緩冷情況下得出的結果，極大的簡化報廢無磁鉆鋌敷焊修復過程，減少工藝，提高修復的效率，并減少修復的成本，有利于石油鉆井行業的發展。

第二，堆焊中使用Nate909J焊絲，并使用純氬氣進行保護，堆焊過程中幾乎不見任何飛濺現象，且耐磨帶的外觀上平整、美觀[2]。因此，使用焊絲Nate909J堆焊的方式修復報廢無磁鉆鋌后，不需要在進行手工打磨，減少工藝環節。

第三，鉆桿耐磨帶焊絲Nate909J，在無磁鉆鋌上進行堆焊后，能夠提高加工后的表面精度，可以使外徑受到磨損的報廢無磁鉆鋌再次使用；同時，也可以將其加工成無磁加重鉆桿以及無磁柔性短節。

3.4 無磁鉆鋌敷焊設備改造

為滿足報廢無磁鉆鋌的敷焊修復技術希求，更換原有的等離子噴焊機，選擇粉絲兩用且固定的設備實施鉆桿耐磨帶焊接。常用的噴焊設備為DP-500B，其操作簡單，全程為自動化運行，只需要將工藝指令輸入到設備中，便可以實現起弧、焊層厚度、接口處搭接以及收弧等操作。焊接無磁鉆桿上的耐磨帶時，使用送絲焊接的方式，具有送絲功能的焊槍可以進行前后調節，且送絲焊接的方式電流比較穩定，也便于焊接過程中調節電流；同時，耐磨帶完成焊接后，不能進行停弧操作，焊槍會自動發調節自己的位置，進行下一次的耐磨帶焊接，送絲焊接全部結束后，鉆桿耐磨帶上的圓周借口需要保持平滑，不能存在接口凸起或是未連接上的現象。報廢無磁鉆鋌的敷焊修復工藝不僅從技術層面提高精確度，并在修復工作層面減少工作量，提升修復效率。

4 利用敷焊修復報廢無磁鉆鋌的實際意義

利用敷焊修復報廢無磁鉆鋌后，增加水平油井中無磁柔性短節以及無磁加重鉆桿的使用，并在實際作業中得到工作人員的認可好評。具體可以從可以提高無磁鉆鋌的使用周期、增加石油鉆井行業對無磁加重鉆桿的使用、使用無磁柔性短節替代原本的短鉆鋌三個方面進行分析。

首先，可以提高無磁鉆鋌的使用周期。在報廢的無磁鉆鋌上使用焊絲Nate909J，不僅可以成功焊接耐磨帶，且不會對無磁鉆鋌的材質產生影響，通過這種敷焊修復方式，無磁鉆鋌的使用周期通常可以延長百分之三十二。

其次，可以利用敷焊修復技術將無磁鉆鋌加工為無磁加重鉆桿，增加石油鉆井行業對無磁加重鉆桿的使用。從水平油井的使用情況進行分析，使用無磁加重鉆桿替代原本的無磁鉆鋌之后，減少鉆井作業中出現的托壓問題；同時，提高鉆井作業的時效性，有效將鉆井周期縮短，且縮短的周期達到一天以上，有效的減少石油鉆井行業的成本投入，進而增加其經濟效益，促進石油鉆井行業的健康發展。

最后，根據各油田的實際施工特點，使用無磁柔性短節替代原本的短鉆鋌，有效減少起鉆作業中出現的倒劃眼，且減少井下施工作業過程中出現的復雜情況；同時，通過使用無磁柔性短節增加電測一次的成功幾率，減少工作人員在井下作業的施工強度，有利于保證工作人員的生命安全。

5 結語

石油鉆井行業的發展需要無磁鉆鋌作為生產的技術支持，而無磁鉆鋌的外徑在使用過程中消耗較快，很快便會導致無磁鉆鋌的性能無法滿足工作需求，若是不能修復報廢的無磁鉆鋌，則會造成嚴重的浪費，從經濟、環保等角度考慮，應積極利用敷焊修復技術改進無磁鉆鋌，使其重新回到石油鉆井工作中。

[1]衛博，張軍，胡開拓.淺談報廢無磁鉆鋌的改進技術——無磁鉆鋌的敷焊修復[J].化工管理，2017，(23)：183.

[2]趙兵.6英寸小井眼水平井無磁鉆鋌的改進[J].中國石油和化工標準與質量，2013，34(01)：149-150.