EFD-2-55耐磨帶堆焊焊絲

石油鉆桿接頭耐磨帶噴焊技術(shù)
　運(yùn)用該技術(shù)可在Ø89～Ø178鉆桿接頭、鉆鋌、鉆井螺旋扶正器上噴焊高硬度合金耐磨粉末，用于母扣接頭及工作表面的防磨保護(hù)。耐磨帶寬35～40mm，厚3～4 mm，硬度HRC58～62。
在深井、超深井、叢式井、大斜度井、水平井的鉆井過程中,套管經(jīng)常被磨穿,造成嚴(yán)重?fù)p失,因此對(duì)鉆桿接頭耐磨帶提出了更高要求.針對(duì)鉆桿接頭耐磨帶現(xiàn)狀,開發(fā)出新型鉆桿接頭耐磨帶材料durmat100及其敷焊工藝.新型鉆桿接頭durmat100耐磨帶在鉆井應(yīng)用中表明,(1)與鋼質(zhì)鉆桿接頭相比,套管磨損減少86%;(2)與碳化鎢耐磨帶的接頭相比,套管磨損降低76%;(3)在大斜度井中,由于摩擦系數(shù)減小,大大降低了鉆具旋轉(zhuǎn)阻力,扭矩增大30%,節(jié)省材料消耗10%;(4)在裸眼鉆井環(huán)境下,更大程度地保護(hù)鉆桿接頭,減小磨損.
  本公司從1998年初根據(jù)美國安科公司生產(chǎn)的高耐磨藥芯焊絲，開始我們的EFD系列高鉻合金耐磨材料的研制工作。在經(jīng)過近一年時(shí)間,自主開發(fā)并生產(chǎn)出正式產(chǎn)品，由石油勘探開發(fā)科學(xué)研究院完成了臺(tái)架試驗(yàn)。1999年在遼河油田鉆井一公司使用EFD-1-50(原Gendalen-200)高鉻合金耐磨材料在鉆桿上批量試焊及現(xiàn)場使用，取得了較好效果。經(jīng)我國權(quán)威科技單位測試，該產(chǎn)品確實(shí)是一項(xiàng)具有高技術(shù)含量、高經(jīng)濟(jì)效益的科技新產(chǎn)品，性能達(dá)到國際先進(jìn)水平。同時(shí)通過了集團(tuán)公司科技局的驗(yàn)收。目前已經(jīng)在各油田推廣使用，也在出國服務(wù)的鉆具上使用。EFD系列高鉻合金耐磨材料具有較低的摩擦系數(shù)，使用過程中鉆桿接頭及扶正器耐磨帶與套管之間相
對(duì)的磨損很小，使得鉆桿、扶正器、套管都延長使用壽命一倍以上，從而降低鉆井成本。目前我們已經(jīng)開發(fā)出EFD—2—52；EFD—3—62；以及高硬度的碳化鎢，可以用在鉆桿和鉆井扶正器上。
    由于鉆井技術(shù)的進(jìn)步,深井、超深井、從式井、大斜度井乃至水井的出現(xiàn),對(duì)鉆具接頭的耐磨性的要求越來越高。必須使用高性能的耐磨材料，才能適應(yīng)不同類型鉆井的需要。過去，石油鉆井鉆具接頭及工具耐磨帶在國內(nèi)一直沿用的焊接方法是等離子噴焊，采用的焊接以鐵合金粉為主。采用這種材料焊接的耐磨帶，在套管里鉆進(jìn)時(shí)對(duì)套管磨損嚴(yán)重，在裸眼井中鉆進(jìn)時(shí)，其耐磨性又較差，很快就失去了保護(hù)鉆具的作用。
    近幾年來，國外推出一種200XT焊絲，采用這種焊料加焊鉆具，具有較小的摩擦系數(shù)，且也有相當(dāng)?shù)挠捕龋℉RC50左右）。由于其自身的減阻潤滑功能，大大降低了鉆具旋轉(zhuǎn)阻力，增大了鉆具扭矩，節(jié)約了燃料消耗。鉆井中不僅有效的保護(hù)了鉆具，延長了鉆具使用周期，而且對(duì)套官也有明顯的保護(hù)作用。目前外商在國際招標(biāo)中要求鉆井公司采用這種耐磨焊料加焊鉆具作為中標(biāo)的必備條件，足可見掌握和使用這種耐磨材料的重要性。
    但是，進(jìn)口的200XT焊料相當(dāng)昂貴（每噸50多萬元），如采用這種焊料必將大大提高鉆井成本，因此很難在國內(nèi)大面積推廣使用。為了開發(fā)我國自己的機(jī)具有美國200XT性能又廉價(jià)的耐磨材料，原中國石油天然氣總公司于1998年將<<特殊工藝鉆井新技術(shù)研究>>課（專）題<<新型鉆井接頭耐磨材料的研制>>列入科學(xué)研究與技術(shù)開發(fā)項(xiàng)目計(jì)劃，由北京金達(dá)凌石油科技發(fā)展中心同遼河石油勘探局進(jìn)行了長達(dá)3年的研究、攻關(guān)、配方優(yōu)選改進(jìn)，經(jīng)臺(tái)架試驗(yàn)后在遼河油田和華北油田進(jìn)行了現(xiàn)場應(yīng)用試驗(yàn)。經(jīng)中國石油天然氣集團(tuán)公司石油勘探開發(fā)科學(xué)研究院機(jī)械研究所測試，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)要求，順利完成了課題下達(dá)的研究任務(wù)。于2001年5月通過了總公司鑒定。同時(shí)為了規(guī)范這些產(chǎn)品，北京金達(dá)凌石油科技發(fā)展中心制定了<<石油鉆桿接頭耐磨帶專用藥芯焊絲企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)>>。
    該成果開發(fā)研制的新型鉆桿接頭耐磨材料EFD-2-55，突破了藥芯焊絲配方的關(guān)鍵技術(shù)，通過遼河、中原、華北等油田的現(xiàn)場應(yīng)用，證明此耐磨材料在減少對(duì)套管的磨損和延長鉆桿接頭使用壽命方面與ARCO-200XT相當(dāng)，完全達(dá)到國外產(chǎn)品水平。其價(jià)格大大低于國外產(chǎn)品。且焊接工藝較200XT簡單，焊前不需加熱，焊后不需保溫。
    該成果采用專利技術(shù)對(duì)等離子噴焊機(jī)進(jìn)行了部分改造。改造后的焊接機(jī)能滿足項(xiàng)目技術(shù)的堆焊工藝要求。該焊制裝置2001年獲國家專利，專利號(hào)為ZL 00 2 36373.9實(shí)用新型專利證書。為規(guī)范操作，制定了鉆具耐磨帶翰制操作規(guī)程和敷焊耐磨帶質(zhì)量檢查標(biāo)準(zhǔn)。
    該成果還研制開發(fā)了EFD系列藥芯焊絲產(chǎn)品，包括EFD-1-50、EFD-2-55、EFD-3-60，填補(bǔ)了國內(nèi)耐磨帶焊接材料的空白，達(dá)到了國際先進(jìn)水平。
經(jīng)濟(jì)效益分析
1.能延長鉆具下井使用周期
    在裸眼中,FED-2-55藥芯焊絲焊制的耐磨帶鉆進(jìn)中比鐵合金粉焊制的耐磨帶磨損少.遼河油田現(xiàn)場使用FED-2-55藥芯焊絲,累計(jì)鉆進(jìn)時(shí)間31天,進(jìn)尺6474米,地層為砂巖、砂質(zhì)泥巖、泥巖地層。與鐵粉焊料相比，同等純鉆進(jìn)時(shí)間磨損量不足一半，耐磨帶壽命可增加一倍以上。減少一次進(jìn)廠焊制工序。一個(gè)使用周期每根鉆桿節(jié)約費(fèi)用不少于50元人民幣（即每根鉆桿接頭耐磨帶的加工費(fèi)）。如果使用EDF-3-60焊料，磨損則會(huì)更少。
    在套管中，鉆具耐磨帶由于具自潤滑功能，鉆具使用壽命更是成幾倍增加。就裸眼中使用EFD-2-55計(jì)算，在技術(shù)套管中使用EFD-55，可減少3-4次進(jìn)廠焊制工序，每根鉆具可節(jié)約費(fèi)用150-200元。全面推廣使用經(jīng)濟(jì)效益可觀。
2.能有效的保護(hù)技術(shù)套管
    在技術(shù)套管中鉆進(jìn),EFD-2-55耐磨帶對(duì)套管的磨損可降低75%-85%,對(duì)技術(shù)套管有明顯的保護(hù)作用.據(jù)中原油田試驗(yàn),EDF-2-55耐磨帶只為Fe-50耐磨帶對(duì)套管磨損的20%,延長了套管使用壽命,對(duì)油田長期穩(wěn)定開發(fā)十分有利。其潛在的經(jīng)濟(jì)效益非常可觀。
3.能降低井下鉆具旋轉(zhuǎn)阻力，增大扭矩30%，減少燃料消耗約10%。
主要規(guī)格及性能詳細(xì)介紹
EFD-1-50(原金達(dá)凌200XT-1,后同)焊絲
    該產(chǎn)品在吸收了美國ARNCO公司200XT鉆桿接頭耐磨帶焊絲優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上,在組成和工藝上加以改進(jìn),克服了美國ARNCO公司200XT產(chǎn)品的缺陷,于一九九九年初研制成功。當(dāng)時(shí)研制了平行的三組產(chǎn)品，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)篩選出一種并加以改進(jìn)，于一九九九年下半年由中國石油天然氣總公司石油勘探開發(fā)研究院進(jìn)行臺(tái)架試驗(yàn)，試驗(yàn)時(shí)按照美國ARNCO公司200XT的試驗(yàn)條件、試驗(yàn)設(shè)備和試驗(yàn)材料規(guī)格，并用美國ARNCO公司200XT產(chǎn)品同時(shí)進(jìn)行的平行試驗(yàn)（詳見附件1石油勘探開發(fā)研究院實(shí)驗(yàn)報(bào)告）。通過實(shí)驗(yàn)，EFD-1-50型鉆桿接頭耐磨帶焊絲的使用條件、耐磨性能都優(yōu)于ARNCO 200XT。
  主要規(guī)格及性能：
   直徑：Ø2.0mm藥芯焊絲
   主要成分:  鉻  碳  錳  鉬  磷  硫
   焊后耐磨帶絡(luò)氏硬度(一層):HRC 50-55(第二次焊后會(huì)稍高)
   焊接時(shí)使用平直特性500A直流焊接電源;
   焊接時(shí)使用氬氣保護(hù)焊(氬氣流量為12-15L/分);
   焊件焊前不需預(yù)熱,焊后不需保溫;
   焊接時(shí)焊絲接正極;
   焊接電流:320-350A
   焊接電壓:26-28V
   包裝:15kg/盤(塑料袋密封保持干燥)
   存放在通風(fēng)干燥處,嚴(yán)防受潮;如受潮要烘干后方可使用,否則影響質(zhì)量。

EFD-2-55(原金達(dá)凌200XT-2,后同)焊絲

    EFD-2-55是在EFD-1-50基礎(chǔ)上研究開發(fā)的新產(chǎn)品，是對(duì)EFD-1-50的進(jìn)一步改進(jìn)和提高，主要有如下幾個(gè)特點(diǎn)：

    首先是價(jià)格更低廉。雖然EFD-1-50的價(jià)格不足美國同類產(chǎn)品的1/3，但價(jià)格仍較高。因此我們從經(jīng)濟(jì)效益角度出發(fā)，積極尋求在保證質(zhì)量的前提下更為廉價(jià)的成本配方，獲得成功。使得EFD-2-55較EFD-1-50的成本價(jià)格得到明顯下降。

    其次是焊帶質(zhì)量進(jìn)一步提高。雖然EFD-1-50焊前不預(yù)熱、焊后不保溫，但美國ARNCO公司在2000年推出新產(chǎn)品100型，也可焊前不預(yù)熱、焊后不保溫，其他性能同200XT。但這種焊料同美國ARNCO 200XT一樣焊帶有裂紋。我們研制開發(fā)的EFD-2-55不但不需預(yù)熱、不需保溫。而且焊后基本沒有裂紋。使焊帶質(zhì)量得到進(jìn)一步提高。

    第三是焊帶更耐磨損。為了是耐磨帶更耐磨損，我們對(duì)配方進(jìn)行了改進(jìn)，同時(shí)提高了自潤滑材質(zhì)成分，使得FED-2-55的摩擦系數(shù)更小，且硬度由HRC50-55提高到HRC55-60，使焊帶更耐磨損。

   主要規(guī)格及性能：

   直徑：Ø1.6mm、Ø 2.0mm藥芯焊絲

   主要成分:  鉻  碳  錳  鉬

   焊后耐磨帶絡(luò)氏硬度: HRC 55-60

   焊接時(shí)使用平直特性500A直流焊接電源;

   焊接時(shí)使用氬弧焊,也可使用CO2氣體保護(hù)焊;

   焊件焊前不需預(yù)熱,焊后不需保溫,焊后無裂紋;

   焊絲接電源正極;

   焊接電流:250-300A

   焊接電壓:23-28V

   包裝:15kg/盤(塑料袋密封保持干燥)

   存放在通風(fēng)干燥處,嚴(yán)防受潮;如受潮要烘干后方可使用,否則影響質(zhì)量。

3.EFD-3-60(原金達(dá)凌200XT,后同)焊絲

    在我國的具體地址條件下,目前很多油田鉆井不下技術(shù)套管,裸眼鉆達(dá)目的層。在這種鉆進(jìn)過程中，由于地層的尖銳棱角使得鉆桿接頭耐磨帶的耐磨性能、提高耐磨帶的強(qiáng)度，給我們提出了研制高硬合金耐磨帶焊絲的任務(wù)。目前美國也正在加緊研制但尚無產(chǎn)品面世。我們經(jīng)過實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)研究，開發(fā)出了以碳化鎢為主要成分的FED-3-60耐磨材料。經(jīng)在中原油田及遼河油田使用證明，焊出的耐磨帶平整、熔合好、使用效果很好。同時(shí)研制出碳化鎢焊絲專用焊槍。

主要規(guī)格及性能：

   直徑：Ø 1.6mm藥芯焊絲

   主要成分:  碳化鎢   鐵

   焊后耐磨帶絡(luò)氏硬度: HRC 65-67

   使用條件：適用于裸眼鉆井中使用

   焊接時(shí)使用平直特性500A直流焊接電源;

   焊接時(shí)使用氣體保護(hù)焊（CO2、氬氣均可）;

   焊前不需預(yù)熱、不需保溫,焊后無裂紋;

   焊絲接電源正極;

   焊接電流:280-320A

   焊接電壓:26-28V

   焊前鉆桿接頭施焊處要處理干凈保證導(dǎo)電良好；

   包裝: 15kg/盤(塑料袋密封保持干燥)

   存放在通風(fēng)干燥處,嚴(yán)防受潮;如受潮要烘干后方可使用,否則影響質(zhì)量