专家分析钻杆耐磨带焊丝的发展与现状

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一、什么是钻杆耐磨带？

为了保护钻杆在钻井过程中不至于过度磨损, 采用焊接方式将耐磨焊丝沿钻杆接头圆周方向焊接宽约30～50 mm、厚2～3 mm 的环形带。此环形带即称之为钻杆耐磨带。从机理上讲, 钻杆接头耐磨带实质上是一个隔离层。利用耐磨带焊丝的耐磨性，通过这个隔离层, 使钻杆接头外壁和套管壁或井壁隔离，避免钻杆接头与套管壁或井壁直接接触, 以保护钻杆接头和套管免遭强烈磨损。

一句话总结：把耐磨带焊丝焊接在钻杆接头上，形成一圈一圈的环形带就叫钻杆耐磨带。

二、如何正确选择耐磨带？

耐磨带的工况条件较为复杂, 性能要求苛刻。在钻井特别是裸眼钻井过程中，耐磨带与岩石井壁会发生持续摩擦运动, 耐磨带必须经受住岩石的长时间磨损。用户希望耐磨带的硬度、耐磨性越高越好，这是用户在选择耐磨带时最大最典型的误区。

正确的思路是必须考虑钻井过程中耐磨带与套管的接触摩擦和磨损。如果耐磨带的硬度和耐磨性比套管高许多, 那么套管磨损程度将比耐磨带大得多。在这种情况下, 耐磨带的硬度、耐磨性越高, 套管磨损程度越严重。因此, 并不是说耐磨带的硬度和耐磨性越高越好, 而是应当综合考虑, 使其具有良好的综合抗磨性能。

所谓综合抗磨性能, 是指在具有较高耐磨性前提条件下，同时具有适度的减磨性。最佳的耐磨性与减磨性之间存在一定的匹配关系, 这个匹配关系的量化确立, 是耐磨带焊丝的核心技术所在。

一句话总结：选择耐磨带时不是硬度越高越好，越耐磨越好。正确的选择是耐磨带同时具有耐磨性和减磨性。

三、市场常见耐磨带焊丝对比

表1 市场常见耐磨带焊丝对比

3.1 碳化物粉末

私人钻井队及小型单位采用用碳化钨粉末耐磨带。碳化钨粉末的堆焊层组织中高硬度的碳化钨颗粒对套管产生较大的磨损, 影响钻井工程进度和经济效益。为此, 在国际钻井工程招标中或国内较深井钻井中, 碳化钨粉末耐磨带都被明令禁用。因价格低廉，目前国内部分地区特别是私人钻井队仍使用碳化钨粉末耐磨带。

3.2 安科耐磨带焊丝

20 世纪90 年代, 材料工程界提出一种平衡磨损思路, 它所坚持的理念是: 尽量减小套管的被动磨损, 同时允许钻杆接头适度磨损。在该理念指导下，美国ARNCO公司在2000年推出了安科100XT耐磨带焊丝。

该耐磨带焊丝采用Fe-Cr-Mn-Mo合金系, 焊前工件预热温度为66 ℃～316 ℃, 其耐磨带堆层硬度大于HRC50。该产品具有下列特性：(1)耐磨带上无

龟裂; (2)在钻井过程中, 对套管的磨损降为最低; (3)提高钻杆接头寿命300%; (4)套管与钻杆接头同时得到保护; (5)可用于新旧不同尺寸的钻杆。

    其后，美国ARNCO公司又推出了100XT的改进型号150XT，及适用于裸眼钻井的300XT型耐磨带焊丝。现场应用表明, 在减小钻杆磨损的前提下, 安科耐磨带焊丝能有效降低套管的磨损。

3.3 北京固本耐磨带焊丝

为了尽快摆脱“进口焊丝价格昂贵, 国内油田难以承受”的困难局面, 也为了提高中国钻井公司在国际招标中的竞争力, 在有关部门的组织和领导下，国内相继开展高性能耐磨带焊丝国产化攻关工作, 并且取得了可喜的进展。其中，北京固本科技有限公司研制的耐磨带焊丝填补了国内空白，达到了国际先进水平。

北京固本耐磨带焊丝系列产品包括D100、D150、D300共计3个型号，分别对应安科100XT、150XT、300XT，是安科耐磨带焊丝的国产替代品。固本耐磨带焊丝在综合分析安科产品的基础上，结合国内市场需求，具有成本降低、工艺简便、性能相当、外观一样的特点。国内多家钻杆生产企业的使用表明，固本耐磨带焊丝的性能与进口产品相当。据业内人士透露，由北京固本牵头研发的扶正器、减震器专用耐磨焊丝已进入验收阶段。

一句话总结：碳化钨粉末耐磨带已被淘汰，美国ARNCO公司的安科耐磨带焊丝、北京固本科技有限公司的固本耐磨带焊丝是市场最常见的耐磨带焊丝产品。

四、钻杆耐磨带焊丝总结与展望

市场上可供选择的耐磨带材料并不多。碳化钨粉末材料磨损套管的危害已经引起多数用户的关注, 广大用户迫切需要价格合理、性能优良的新型耐磨带焊丝。高性能耐磨带焊丝与国际先进水平的接轨, 为我国耐磨带焊丝的研发指出了明确方向。

国产高性能耐磨带焊丝的开发必须加快步伐, 以适应钻井技术及装备高速发展需求。总体上看, 耐磨带焊丝的技术进步和发展, 是改善耐磨带使用性能、提高钻井效率和质量的必要条件, 而降低耐磨带焊丝成本、提供合理配套工艺则是充分条件。目前, 与世界上主要的工业发达国家相比, 我国的钻杆耐磨带技术以及在工艺配套等方面尚有一定差距, 在专用耐磨带焊丝开发、相关标准制定, 以及性能评价等方面尚需大量工作。期望在不太长的时间内, 能够取得有价值的创新成果。