| 超深井钻采工况下钛合金钻杆模拟工况摩擦磨损行为对比研究 |
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| 引用本文： | 刘强,谢俊峰,赵密锋,李宁,胡芳婷,祝国川,陈家磊,张娟涛,宋生印,尹成先.超深井钻采工况下钛合金钻杆模拟工况摩擦磨损行为对比研究[J].稀有金属材料与工程,2023,52(1):195-205. |
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| 作者姓名： | 刘强 谢俊峰 赵密锋 李宁 胡芳婷 祝国川 陈家磊 张娟涛 宋生印 尹成先 |
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| 作者单位： | 中国石油集团工程材料研究院有限公司,塔里木油田分公司石油工程技术研究院,塔里木油田分公司石油工程技术研究院,塔里木油田分公司石油工程技术研究院,塔里木油田分公司石油工程技术研究院,中国石油集团工程材料研究院有限公司,塔里木油田分公司石油工程技术研究院,中国石油集团工程材料研究院有限公司,中国石油集团工程材料研究院有限公司,中国石油集团工程材料研究院有限公司 |
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| 基金项目： | 国家重点研发计划（2021YFB3700804), 中国石油科学研究与技术开发项目（2021DJ2703）；陕西省自然科学基金（2021JM-607） |
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| 摘 要： | 钛合金材料由于具有高的比强度，低弹性模量，优异的韧性、疲劳性能和耐蚀性，已经成为深井、超深井及大位移水平井工况环境下钻杆及井下工具的热门候选材料，但超深井钻采工况下钛合金钻杆材料的摩擦磨损性能和磨损机理缺乏研究。本工作在模拟超深井工况通过硬度测试、冲击磨损试验、往复摩擦试验、模拟工况摩擦磨损试验和显微分析手段对3种钛合金钻杆和钢制钻杆的摩擦磨损性能进行对比分析，并对钻采工况下的钛合金钻杆磨损机制进行研究。结果表明，钛合金钻杆耐冲击磨损性能均要低于钢制钻杆材料，特别是在中等频率冲击下钛合金钻杆材料耐冲击磨损的性能最差；在空气中往复磨损试验下，钛合金钻杆的摩擦系数均低于钢钻杆的摩擦系数，当钛合金钻杆与岩石对磨时为典型的磨粒磨损机制、与钢管对磨时为典型的粘着磨损；在模拟工况钻井液条件下，钛合金钻杆的摩擦系数显著低于空气中，而且当钛合金在水基钻井液条件下和岩石摩擦时的摩擦系数最低、耐磨性能最强，这是由于在水基钻井液中更容易形成致密且具有较低摩擦系数的钝化膜所致，建议在使用钛合金钻杆钻井时用水基钻井液，但由于钛合金钻杆在工况下的磨损量仍然大于钢制钻杆，下一步研究应对钛合金钻杆进行表面处理以提高钛...
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| 关 键 词： | 超深井钻采 钛合金钻杆 钢制钻杆 模拟工况 钻井液 摩擦磨损性能 磨损机理 钝化膜 |
| 收稿时间： | 2021/12/14 0:00:00 |
| 修稿时间： | 2022/1/9 0:00:00 |
Comparative Study on Tribology Behavior of Titanium Alloy Drill Pipe under Simulated Working Conditions in Ultra-deep Well Drilling Conditions |
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| Liu Qiang,XIE Jun-feng,Zhao Mifeng,Li Ning,Hu Fangting,Zhu Guochuan,Chen Jialei,Zhang Juantao,Song Shengyin and Yin Chengxian.Comparative Study on Tribology Behavior of Titanium Alloy Drill Pipe under Simulated Working Conditions in Ultra-deep Well Drilling Conditions[J].Rare Metal Materials and Engineering,2023,52(1):195-205. |
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| Authors: | Liu Qiang XIE Jun-feng Zhao Mifeng Li Ning Hu Fangting Zhu Guochuan Chen Jialei Zhang Juantao Song Shengyin and Yin Chengxian |
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| Abstract: | |
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| Keywords: | Ultra-deep well drilling titanium alloy drill pipe steel drill pipe simulated working conditions the drill fluid friction and wear performance tribology mechanism passivation film |
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