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石油钻杆的生产现状与发展趋势1、石油钻杆的发展人类利用工具钻探而获取资源的历史可以追溯到11世纪，那时人们利用竹木做工具，以人畜为动力，冲击钻凿盐井，并利用伴随开采出来的天然气煮盐水获得食盐。
这些最早用来钻井的竹木可以称作第一代钻杆。
20世纪初，利用钢铁工具和设备，以蒸汽机作动力，开始了顿钻打井，当时的钻探工具可以称得上是第二代钻杆。
真正意义的钻杆产生于20世纪40年代，那时利用钻头钻取岩屑，利用钻杆传递扭矩和泥浆液，钻井速度和深度也大大提高。
到了70年代，随着计算机技术的高速发展，钻井进入自动化阶段，同时对钻杆性能提出了更高的要求，这个时期到现在使用的钻杆称为第三代钻杆。
由于水平井、深井和超深井、大位移井等钻井技术的应用，钻井成本和钻井风险也在不断提高，传统意义的钻杆已不能满足使用要求，第四代钻杆正向着高强度、高韧性、智能化、数字化、防腐蚀、安全环保等方面发展。
2、钻杆的生产现状世界上著名的钻杆生产厂有美国格兰特钻具公司（现已被美国国民油井公司收购）和法德合资的瓦姆公司，两家的生产能力约占全世界的一半。
国内具有代表性的钻杆生产企业有上海宝钢、江苏曙光格兰特钻杆有限公司、渤海能克钻杆有限公司等。
近几年随着石油价格的上涨，钻杆用量和价格也随之上涨，山西风雷钻具有限公司、无锡西姆莱斯石油专用管制造有限公司、上海华实海隆石油装备有限公司、江阴德马斯特集团等也加入了钻杆的生产行列，普通钻杆已经完全替代了进口，并形成了一定的出口能力。
20世纪70年代，加压气焊及闪光对焊技术用于钻杆的修复和生产，这两种焊接方法的工艺参数不易控制，容易在焊接过程中使粒状或块状氧化物和硅酸盐类非金属夹杂物残留在焊缝中，形成致命的浅平微坑状焊接灰斑缺陷。
存在灰斑缺陷的钻杆在使用中极易导致早期脆性断裂，远不能满足钻井要求，因此，这两种焊接方法很快被淘汰。
摩擦焊作为一种新型焊接方法，具有加热时间短、热影响区小、焊接质量稳定、高效环保等特点，很快在钻杆生产中得到应用。
国外加氢裂化技术的发展背景和历程国外加氢裂化技术的发展背景和历程50年代中期，美国对汽油的需求量逐年增长，对柴油和燃料油的需求量逐年下降，产品结构不能适应需求结构的变化。
虽然，当时通过热裂化、催化裂化、延迟焦化等二次加工技术可以增加汽油产量，但汽油质量不能满足车用汽油提高辛烷值的要求。
随着汽车发动机压缩比提高，需要异构烷烃和芳烃含量高的汽油，以避免汽车出现爆震现象。
因此，需要一种新的加工技术，把重质油品转化为轻质油品。
许多石油公司根据催化裂化催化剂的开发经验和德国煤与煤焦油高压催化加氢生产汽油、柴油的经验，通过试验研究，发现了一些特殊的不可逆反应过程，并研究出能使单体烃按需要进行反应并支配整个混合物转化的固定床加氢裂化工艺和催化剂。
1959年美国Chevron公司首先宣布开发了Isocracking加氢裂化技术。
1960年UOP公司宣布开发了Lomax加氢裂化技术，Union公司宣布开发了Unicracking加氢裂化技术。
后来，相继有海湾研究开发公司的H-G，壳牌国际石油集团的Shell，法国石油研究院的IFP，德国巴斯夫公司的DHC，英国石油公司的BP等加氢裂化技术开发成功。
1961年11月UOP公司的Lomax加氢裂化技术与Chevron公司的Isocracking加氢裂化技术合并，称为Isomax加氢裂化(加氢裂化催化剂仍由两公司分别供应)。
各大公司开发的加氢裂化技术，催化剂有所不同，工艺流程都类似。
40年来加氢裂化技术的发展历程，可以归结如下：60年代初期，加氢裂化技术主要用于把CGO、LCO和AGO转化为汽油。
因为当时催化裂化的转化率低，有些原料转化不了，所以加氢裂化主要用于转化在催化裂化装置中难以裂化的油料，以增产汽油。
这时的加氢裂化装置都采用两段工艺，首先在第一段用加氢处理催化剂对原料油进行精制，脱除硫氮等杂质，然后进入第二段，用选择性裂化催化剂进行裂化生产汽油，得到的加氢裂化轻汽油辛烷值高，直接用作汽油调合组分；含环烷烃的重汽油进行催化重整，可以得到高收率的高辛烷值汽油和氢气。
2024年4月地质装备石油钻杆的发展趋势分析满国祥1,2,程林1,2,王克虎1,2,孔令沪1,2,张慧杰1,2(1.河北省地矿局国土资源勘查中心,石家庄 050081;2.河北石探机械制造有限责任公司,石家庄 050081)摘 要:随着钻井工况的复杂化㊁钻井深度加深以及其他特殊钻井的需求,钻杆定制化生产的要求越来越多,如抗硫钻杆㊁超高强度钢级钻杆㊁特殊螺纹钻杆等高端石油钻杆㊂目前,国内石油钻杆生产厂家都以生产A P I标准的石油钻杆为主,同质化竞争严重,针对深井㊁深海井㊁高腐蚀性井等领域发展所需的抗硫钻杆㊁超高强度钢级钻杆㊁特殊螺纹钻杆等高端石油钻杆产品目前涉足厂家较少,在特殊用途钻杆市场内还未形成竞争力㊂石油钻杆未来发展趋势一定是以满足特殊用途的定制化钻杆为前提的高端石油钻杆㊂本文立足于国内市场现状,放眼石油钻杆发展趋势,为今后我国钻杆的发展方向提出建议㊂关键词:高端石油钻杆;高强度钻杆;抗硫钻杆;铝合金钻杆;双台肩接头中图分类号:T E 921,P 634.4 文献标识码:A 文章编号:1009282X (2024)02002304A n a l y s i s o n t h e d e v e l o p m e n t t r e n d o f p e t r o l e u m d r i l l i n g p i pe s M A N G u o x i a n g 1 2 C H E N G L i n 1 2 W A N G K e h u 1 2 K O N G L i n g h u 1 2 Z H A N G H u i ji e 1 21 L a n d a n d R e s o u r c e s E x p l o r a t i o n C e n t e r o f H e b e i B u r e a u o f G e o l o g y &M i n e r a l R e s o u r c e s S h i j i a z h u a n g 050081 C h i n a 2 H e b e i S h i t a n M a c h i n e r y M a n u f a c t u r i n g C o L t d S h i j i a z h u a n g 050081 C h i n a A b s t r a c t W i t h t h e c o m p l e x i t y o f d r i l l i n g c o n d i t i o n s d e e p e n i n g o f d r i l l i n g d e p t h a n d o t h e r s p e c i a l d r i l l i n g ne e d s t h e r e i s a n i n -c r e a s i n g l y d e m a n df o r c u s t o m i z e d p r o d u c t i o n o f d r i l l i ng p i p e s s u ch a s s u l f u r r e si s t a n t d r i l l i n g p i p e s u l t r a -h i g h s t r e n gt h s t e e l g r a d e d r i l l i n g p i p e s s p e c i a l t h r e a d e d d r i l l i n g p i p e s a n d o t h e r a d v a n c e d p e t r o l e u m d r i l l i n g p i p e s A t p r e s e n t d o m e s t i c pe t r o l e -u m d r i l l i n g p i p e m a n uf a c t u r e r s m a i n l y p r o d u c e A P I s t a n d a r d p e t r o l e u m d r i l l i ng p i p e s w i th s e v e r e h o m o g e ni z a t i o n c o m p e t i t i o n A d v a n c e d p e t r o l e u m d r i l l i n g p i p e s u c h a s s u l f u r r e s i s t a n t d r i l l i n g p i p e s u l t r a -h i g h s t r e n g t h s t e e l g r a d e d r i l l p i p e s a n d s pe c i a l t h r e a d e d d r i l l p i p e s r e q u i r e df o r t h e d e v e l o p m e n t o f d e e p w e l l s d e e p s e a w e l l s a n d h igh l y c o r r o si v e w e l l s a r e c u r r e n t l yl i m i t e d t o f e w m a n u f a c t u r e r s a n d h a v e n o t y e t f o r m e d c o m p e t i t i v e n e s s i n s p e c i a l p u r p o s e d r i l l i n g p i p e m a r k e t T h e f u t u r e d e v e l o p m e n t t r e n d o f p e t r o l e u m d r i l l i n g p i p e s w i l l d e f i n i t e l y b e t h e a d v a n c e d p e t r o l e u m d r i l l p i p e s b a s e d o n c u s t o m i z e d d r i l l p i p e s t h a t m e e t s p e c i a l p u r p o s e s B a s e d o n t h e c u r r e n t s i t u a t i o n o f d o m e s t i c m a r k e t t h i s p a p e r l o o k s a t t h e d e v e l o pm e n t t r e n d o f a d v a n c e d p e -t r o l e u m d r i l l i n g p i p e s a n d p u t s f o r w a r d s o m e s u g g e s t i o n s f o r t h e f u t u r e d e v e l o p m e n t o f d r i l l i n g p i pe s i n C h i n a K e yw o r d s a d v a n c e d p e t r o l e u m d r i l l i n g p i p e h i g h -s t r e n g t h d r i l l i n g p i p e s u l f u r r e s i s t a n t d r i l l i n g p i p e a l u m i n u m a l l o y d r i l l i n g p i p e d o u b l e s h o u l d e r jo i n t 收稿日期:20230518作者简介:满国祥(1979-),男,高级工程师,从事地质机械㊁钻探机具研发工作,E -m a i l :m a n 1979@126.c o m ㊂0 引言随着我国经济社会的发展,石油天然气等能源的需求不断增长,且随着国际形式的变化,能源安全越来越重要㊂国际和国内大型石油天然气开发项目都向深井㊁深海井㊁高腐蚀性井等领域发展,开采难度明显加大㊂国内的深井及超深井水平井也开始成为常规任务,在这种情况下仅仅A P I 系列井内钻柱构件和井下工具已不能满足日益苛刻的钻井作业要求,必须不断地研究开发满足最新钻井技术要求的钻杆产品㊂1 国内现状目前,国内生产的石油钻杆大部分都是执行A P I S p e c 5D P ㊁A P I S pe c 71标准,钢级包括E 75㊁32满国祥等:石油钻杆的发展趋势分析第25卷第2期X95㊁G105㊁S135,制造等级为P S L-1㊁P S L-2㊁P S L-3,石油钻杆管体规格有60.3m m㊁73.0m m㊁88.9m m㊁101.6m m㊁114.3m m㊁127.0m m㊁139.7m m㊁149.2m m㊁168.3m m,螺纹型式有数字型螺纹(N C)㊁内平型螺纹(I F)㊁贯眼型螺纹(F H)和正规型螺纹(R G E)等[1]㊂从当前国内各石油钻杆生产厂家的产品构成来看,大多数厂家产品还主要为A P I S p e c5D P标准规格产品,针对深井㊁深海井㊁高腐蚀性井等领域发展所需的抗硫钻杆㊁超高强度钢级钻杆㊁特殊螺纹钻杆等高端石油钻杆产品目前涉足厂家较少,在特殊用途钻杆市场内还未形成竞争力㊂2石油钻杆接头螺纹发展趋势石油钻杆接头螺纹目前使用最多的还是A P I 标准常规螺纹,随着钻井深度的增加以及钻井工艺的发展,传统的石油钻杆接头螺纹已经不能适应性工艺的要求[2],越来越向高扭矩㊁小外径㊁大水眼的方向发展㊂国内外各个石油钻杆生产厂家也在不断适应市场要求的同时投入了对钻杆接头螺纹的研究[3],例如:国外的G r a n t㊁W A M,国内的上海海隆㊁上海宝钢等,在石油钻杆接头螺纹研发上最具代表性的是美国的G r a n t公司㊂美国G r a n t公司研发的双台肩接头到现在是四代产品,依次是可与A P I螺纹互换的G P D S T M㊁第一代H T ㊁第二代X T 和最新型T u r b o T o r q u e T M四种,G r a n t钻杆接头螺纹的演变见图1㊂图1G r a n t钻杆接头螺纹的演变F i g.1T h r e a d e v o l u t i o n o fG r a n t d r i l l p i p e j o i n tG r a n t公司的双台肩接头优点主要有:增加接头抗扭强度,H T (40%)a n d G P D S T M(30%)接头增加至少30%,X T 接头增加70%,T u r b o T o r q u e T M接头增加85%;流线型设计,降低循环压耗,提高水力性能;钻具降级使用之前,有更多的外径磨损量,延长了使用寿命;适当减少接头外径,增加环空空间,提高接头可打捞能力;提高接头的抗疲劳能力㊂G r a n t公司G P D S T M可与A P I N C螺纹直接对接;与A P I N C螺纹相比,显著提高了抗扭性能(30%~50%);与相同抗扭性能的A P I N C螺纹相比,水眼增大,压降降低;水眼无台阶,平滑过渡,不易冲蚀;在降级使用前,与A P I N C螺纹相比,有更大的外径允许磨损值;提高接头的抗疲劳能力㊂G P D S T M螺纹与A P I N C螺纹互换见图2㊂图2G P D S T M螺纹与A P I N C螺纹互换使用F i g.2I n t e r c h a n g e a b l e u s e b e t w e e nG P D S T M t h r e a d a n dA P I N C t h r e a dH T 螺纹是G r a n t公司第一代双台肩接头,与其他形式的接头相比,其上卸扣都相似;同样壁厚的情况下,与A P I N C接头相比,抗扭性能提高30%~70%;平滑内表面,降低压耗,提高接头的水力学性能;在降级使用前,跟A P I N C螺纹相比有更多的外径磨损允许量㊂H T 接头见图3㊂图3H T 接头F i g.3H T j o i n tX T 螺纹是G r a n t公司第二代双台肩接头,易于操作;与H T 高抗扭接头(第一代双台肩接头)相比,接头的锥度更小,抗扭能力提高了25%~30%;与A P I接头相比,抗扭能力提高了70%;气密性的金属密封或弹性密封可用于钻柱测试(D S T),修井,和欠422024年4月地质装备平衡钻井(U B D)作业㊂H T 和X T 对比见图4㊂图4H T 螺纹和X T 螺纹对比F i g.4C o m p a r i s o n b e t w e e n H T t h r e a d a n d X T t h r e a dG r a n t公司T u r b o T o r q u e T M双台肩接头以第二代超抗扭(X T )的双台肩接头为基础,扭矩比A P I 提高70%;使用气密性的金属金属径向密封,在承受扭矩的同时,还有高压密封作用;可承受68.9M P a(10000p s i)的外挤压力和103.4M P a (15000p s i)的内压;使用气密性的金属金属径向密封,适用于D S T㊁修井和欠平衡等钻井作业;多次起下钻不影响钻具的密封效果㊂T u r b o T o r q u e T M 是双引(相隔180ʎ)快速上扣,能承受高扭矩,从对扣到紧扣节省至少50%时间㊂T u r b o T o r q u e T M是比A P I螺纹上扣更快的接头,其主要优点有:节省时间(节省50%上卸扣时间)㊁提高抗扭能力(抗扭优于X T 接头)㊁优化水力设计(降低循环压耗)㊁提高环空间隙和打捞能力(有利打捞作业)㊁降低工具失效风险㊁延长使用寿命㊁降低成本㊂T u r b o T o r q u e T M 接头螺纹见图5㊂图5T u r b o T o r q u e T M接头螺纹F i g.5T u r b o T o r q u e T M j o i n t t h r e a d3石油钻杆杆体材料发展现状国际上新材料高端石油钻杆主要有:抗硫钻杆[4]㊁铝合金钻杆[5-6]㊁钛合金钻杆[7]㊁超高强度钢钻杆[8]㊁碳纤维复合材料钻杆㊁凯夫拉材料钻杆㊂抗硫钻杆是国内目前使用最多㊁应用最广的一种高性能钻具㊂在一些H2S含量高的油气田,由于H2S对钻杆具有很强的腐蚀性,较多采用抗硫钻杆㊂抗硫钻杆在国内得到了大量的应用,从95S S钢级的抗硫钻杆直到105S S钢级的抗硫钻杆㊂由于材料强度的提高,必然会导致材料硬度的提高,而材料硬度的提高,对腐蚀环境的敏感性增强,发生腐蚀和应力腐蚀的风险性越高㊂因此,抗硫钻杆材料的强度受到了很大的限制㊂抗硫钻杆杆体性能见表1㊂表1国内某石油钻杆厂家研发的抗硫钻杆管体性能指标T a b l e1T h e b o d y p a r a m e t e r s o f a n t i-s u l f u r d r i l l i n g p i p ed e v e l o p m e n t b y a d o m e s t i c d r i l l p i p e m a n u f a c t u r e r性能指标H L95S S H L105S S化学成分/w t.%Sɤ0.005,Pɤ0.010Sɤ0.005,Pɤ0.010金相组织回火索氏体>95%回火索氏体>95%品粒度8级或更细8级或更细屈服强度/M P a655~758724~827抗拉强度/M P a724~896793~965延伸率/%ȡ17ȡ17冲击功/Jȡ80ȡ80硬度/H R C18~2721~29抗硫性能ȡ85%S M Y Sȡ85%S M Y S 铝合金钻杆的最大优越性就是降低对钻机载荷能力的要求,有更大的钻深能力㊂铝合金的密度为2.8t/m3,单位长度的铝合金钻杆质量远低于常规的钢钻杆,对8000m以深的深井,外径139m m,壁厚10.54m m的常规钢钻杆的质量约300t,而铝合金钻柱质量约100t,因此,铝合金钻柱比钢钻柱显示出更强的钻深能力[9-10]㊂常规钢钻杆与铝合金钻杆基本力学参数对比见表2㊂表2不同材料石油钻杆基本力学参数对比表T a b l e2B a s i c m e c h a n i c a l p a r a m e t e r s o f d r i l l i n g p i p e s m a d ef r o m d i f f e r e n t m a t e r i a l s材料屈服强度σ0.2/M P a极限强度σb/M P a延伸率δ/%屈服强度与容重比/(σ0.2/γ) D Z5049069012.07424D Z6059077012.08940G10572479211.510970S1359209999.513968V150117012409.0139687E0458564510.236563D16T32546012.020313A K41T13404108.021251 1953T14805307.03000152满国祥等:石油钻杆的发展趋势分析第25卷第2期4发展方向目前,天津钢管集团股份有限公司不仅可以生产A P I系列石油钻杆用管料[11],近年来还逐步开发了T P系列超高强度钻杆用管料㊁符合I R P标准抗硫系列钻杆用管料㊁T P系列抗硫钻杆用管料,解决了国产超高强度钻杆和抗硫钻杆用管料供应问题㊂国内优质石油钻杆生产厂家在A P I S p e c5D P标准规格产品生产中积累了丰富的石油钻杆螺纹加工经验,具备开发双台肩螺纹的技术条件和设备条件,完全有能力开发双台肩结构的高强度钻杆和双台肩结构的抗硫钻杆㊂随着国内高强度铝合金管料的轧制成功,及异径铝合金轧管技术的突破,解决了高强度铝合金钻杆的管料供应和管端加厚问题,突破了高强度铝合金钻杆研发的原材料关㊂国内优质细螺纹钻杆生产厂家结合细螺纹钻杆和锁接头的生产经验,生产钢质接头与铝合金管体细螺纹连接的铝合金钻杆具备天然的土壤[12],再引入双台肩结构接头螺纹设计,双台肩结构的高强度铝合金钻杆研发可实施性较高㊂5结语国内优质石油钻杆生产厂家应把握住钻具市场向以定制化钻杆为前提的高端钻杆发展的大方向,凭借多年钻具生产的经验优势进军高端钻具市场,逐步脱离低端市场的无序竞争,提高产品品级,助推行业发展㊂高端钻杆研究应面向市场需求较迫切㊁应用市场较广的的双台肩钻杆㊁抗硫钻杆和铝合金钻杆㊂开发满足深井使用的双台肩结构的高强度钻杆㊁满足高腐蚀性井使用的双台肩结构的抗硫钻杆和满足超深井使用的双台肩结构的高强度铝合金钻杆促进相关行业的发展㊂参考文献(R e f e r e n c e 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专利名称：循环油转化方法
专利类型：发明专利
发明人：G·F·斯汤兹,G·A·斯万三世,W·E·温特尔,M·达格,M·S·托维勒,D·P·克莱恩
申请号：CN01808113.4
申请日：20010406
公开号：CN1466619A
公开日：
20040107
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明涉及使催化裂化反应中产生的循环油转化成轻烯烃和石脑油的方法。
更特别地，本发明涉及一种催化裂化的轻循环油加氢处理形成含大量萘满的加氢处理循环油的方法。
然后使所述加氢处理的循环油在主FCC提升管反应器的上游区再裂化。
申请人：埃克森美孚研究工程公司
地址：美国新泽西
国籍：US
代理机构：中国国际贸易促进委员会专利商标事务所
代理人：孙爱
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