SYT-《双壁钻杆编制说明》

《双壁钻杆》（征求意见稿）

编制说明

一、工作简要过程

根据国能综通科技〔2023〕号“国家能源局综合司关于下达2023年能源领域行业标准

制修订计划及外文版翻译计划的通知”文件的要求，石油天然气行业标准《双壁钻杆》以项目

编号***下达。

本标准由西安三环石油管材科技有限公司、中国石油集团工程材料研究院有限公司、山

东威玛装备科技股份有限公司、中国石油集团川庆钻探工程有限公司钻采工程技术研究院、

河北石探机械制造有限责任公司、中石化胜利石油工程有限公司、西南石油大学、中国地质

科学院勘探技术研究所、南通永大管业股份有限公司、江苏曙光能源装备有限公司和中国石

油集团渤海石油装备制造有限公司的技术专家和骨干组成的工作组负责起草工作，工作组成

员分别来自研究院、生产厂家、检测评价公司和油田用户。标准起草工作组成员包括刘永刚、

张献才、李露春、徐婷、王克虎、吴仲华、李皋、王艳丽、范黎明、杨利强、徐培林、戴永

国、孔令楠。其中，西安三环石油管材科技有限公司、中国石油集团工程材料研究院有限公

司和西南石油大学的刘永刚、徐婷和李皋的主要工作是进行标准文件的起草和技术条款指标

的技术研究，山东威玛装备科技股份有限公司、河北石探机械制造有限责任公司、南通永大

管业股份有限公司、江苏曙光能源装备有限公司和中国石油集团渤海石油装备制造有限公司

的张献才、王克虎、徐培林、戴永国和孔令楠的主要工作是提供双壁钻杆在生产过程中可以

实现的技术指标现状、检测方法等，中国石油集团川庆钻探工程有限公司钻采工程技术研究

院、中石化胜利石油工程有限公司和中国地质科学院勘探技术研究所的李露春、范黎明、吴

仲华、杨利强、王艳丽的主要工作是提供双壁钻杆在采购、到货检验、现场使用以及维护保

养过程中需要获取的信息、存在的问题以及解决（技术）办法和措施。该标准技术条款的确

定是起草单位工作组成员间结合现有技术、相互协调的结果。

2022年9月，以西安三环石油管材科技有限公司为主编单位牵头成立标准起草工作组，

2022年10月~2023年5月，工作组结合双壁钻杆近几年的科学研究成果、结构设计和材料性

能指标、制造工艺现状、产品性能水平以及现场使用情况、参考最新的钻杆标准中对材料性

能的要求，形成标准草案初稿。2023年6月20日，标准起草工作组在管材专标委的指导下，

在成都召开工作组会议，对草案初稿内容及相关技术指标进行了讨论，根据工作组会议上专

家提出的修改意见，标准起草组对标准草案进一步修改完善，在此基础上形成了本标准的征

求意见稿和编制说明。

二、行业标准编写原则和主要内容

1

本标准主要包括了双壁钻杆的适用范围、规范性引用文件、术语定义和符号、购方需提

供的信息、尺寸规格、技术要求、试验方法与验收规则、标记、包装与运输以及附录。

双壁钻杆作为欠平衡钻井技术的重要工具在海外钻探技术发达的国家（如美国）已广泛

采用，在我国还处于发展阶段，相关标准处于缺失状态。鉴于上述原因，本标准在大量的科

研研究、实验室检测试验和现场验证试验的基础上，进行了标准中的主要技术指标、参数、

公式、性能要求、试验方法、检验规则等技术条款的制定，并在生产制造过程和现场试验应

用中进行了验证。

在双壁钻杆的结构和性能指标方面，按钢质钻杆的标准对双壁钻杆的外层钻杆的材料性

能指标进行了规定，在尺寸规格上也参照了钢质钻杆现有的管体规格。在内层钻杆的结构设

计上，提出了内层钻杆管体的性能和接头流道的当量直径指标，并对该指标进行了分析、计

算，通过大量的试验数据，提出了内层钻杆的管体屈服强度、抗拉强度、硬度、冲击韧性等

性能指标和接头流道的当量直径指标；通过工业化生产制造和现场应用，验证了这些性能指

标的可行性和合理性。

在双壁钻杆的试验方法方面，除了参照钢质钻杆标准对钻杆的材料性能进行试验外，增

加了双壁钻杆内管间连接密封性的试验，根据国内技术现状及要求制定了具体的试验方法并

进行了验证。

在双壁钻杆的测量方法、检验及标记方面，根据双壁钻杆的结构特点，制定了相应条款

并进行了验证分析。

在双壁钻杆的运输和存储方面，根据双壁钻杆的特点，制定了相应条款并进行了验证分

析。

基于目前已使用的双壁钻杆产品，对附录A中的数据进行了分析验证。

综上所述，工作组对本标准主要技术指标、参数、公式、性能要求、试验方法、检验规

则等通过大量试验、统计数据比对等工作进行了充分的验证，具有科学性、合理性和可操作

性。

三、主要试验验证情况和预期达到的效果

本标准为国内生产厂家和油田使用单位提供了双壁钻杆产品的技术指标、质量检测、订

货和检验等相关技术信息，更好地指导双壁钻杆在我国的生产和应用，推动和促进欠平衡钻

井技术在国内的发展，为油气资源的高效开发提供高性能的钻杆产品。

1主要试验（或验证）的分析

本标准中的主要试验为双壁钻杆的材料性能试验和内管连接部位的密封性能检测，在前

期实验室的大量研究数据的支持下，通过生产制造过程中的现场生产工艺的不断优化和改进，

形成了一套从钻杆原材料到钻杆成品的成熟的生产制造工艺，本标准编制说明中的下述试验

结果均来自钻杆制造成品上取样进行的检测分析结果，是钻杆产品的最终状态（即钻杆成品

状态）。

2综述报告

以气体钻井为主的欠平衡钻井技术是快速钻进复杂地层、发现油气资源储层的21世纪重

2

点发展的10大钻井技术之一。随着国内欠平衡钻井技术的快速发展和推广应用，双壁钻杆作

为该技术的重要、且必不可少的工具得到了大量的应用。然而，由于双壁钻杆是一种全新的

自带内外双循环通道的新型钻杆，国内外都没有统一的产品标准，导致各厂家生产的双壁钻

杆没有标准可循，制造的双壁钻杆在尺寸规格、连接结构以及检测手段上均存在差异，且生

产方式也存在区别，产品质量更是良莠不齐，失效事故也是时有发生，对欠平衡钻井施工中

的钻柱设计、钻具选型带来困扰，对钻井施工安全带来很大的风险。因此，开展了双壁钻杆

的研发和应用，提出了“双壁钻杆”行业标准。

双壁钻杆的外管在结构设计和制造工艺上，采用了现有的钢质钻杆的制造技术，即采用

管体与接头通过摩擦焊接而成，其性能指标也参照了现有的钢质钻杆标准。在内管的结构设

计上，提出了内管接头流道的当量直径指标，在内管的尺寸上，采用了现有的油管尺寸，以

便于对内管原材料的采购。在大量研究数据的支持下，研究和确定了双壁钻杆的结构尺寸和

内管接头流道当量直径指标，通过生产制造过程中的不断结构优化和改进，形成了一套从钻

杆原材料到钻杆成品的成熟的生产制造工艺，见表1~表4，为“双壁钻杆”行业标准的制定

提供了重要的实验数据支撑。

表1钻杆尺寸一览表（主要尺寸和质量）

外管内管内外外螺纹外内钻杆外管钻杆接头近似

外径外径，管管管类型管管焊颈重量a

DdpDi接钢加RSC壁壁DteKg/m

mmmm头级厚厚厚mm

过型tt外螺内螺

接

留式mmmm纹接纹接

接头头

面头大头大

外径内

积钳长钳长

D径

当度度

mmdp

量LpbLb

mm

直mmmm

径

+0.4

De-10%max±0.8±6.4±6.4

-0.8

mm

114.37340GEUDS508.565.51127168.395228.6304.839.58

114.37340SEUDS508.565.51127168.395228.6304.839.58

114.37340VEUDS508.565.51127168.395228.6304.839.58

1277340GIEUDS509.197.82130.2168.395228.6304.847.39

1277340SIEUDS509.197.82130.2168.395228.6304.847.39

1277340VIEUDS509.197.82130.2168.395228.6304.847.39

139.788.950GIEUDS559.176.45144.4184.2105254304.853.13

139.788.950SIEUDS559.176.45144.4184.2105254304.853.13

139.788.950VIEUDS559.176.45144.4184.2105254304.853.13

149.288.960GIEUDS579.657.34152.2184.2110254330.258.85

149.288.960SIEUDS579.657.34152.2184.2110254330.258.85

3

149.288.960VIEUDS579.657.34152.2184.2110254330.258.85

168.3101.670GIEUDS659.198.38176.2215.9135254330.268.75

168.3101.670SIEUDS659.198.38176.2215.9135254330.268.75

168.3101.670VIEUDS659.198.38176.2215.9135254330.268.75

177.8114.375GIEUDS709.198.56184.2241.3150254330.277.08

177.8114.375SIEUDS709.198.56184.2241.3150254330.277.08

177.8114.375VIEUDS709.198.56184.2241.3150254330.277.08

193.712780GIEUDS7512.79.19203.2254160279.4330.2102.11

193.712780SIEUDS7512.79.19203.2254160279.4330.2102.11

193.712780VIEUDS7512.79.19203.2254160279.4330.2102.11

219.1139.780GIEUDS8512.79.17228.6279.4180279.4330.2116.67

219.1139.780SIEUDS8512.79.17228.6279.4180279.4330.2116.67

219.1139.780VIEUDS8512.79.17228.6279.4180279.4330.2116.67

a这些值基于9.6m长的钻杆，仅供参考。

外管螺纹类型RSC可以根据客户需求，制造商自行设计尺寸，设计的螺纹应该满足螺纹对管体抗扭强度

比值不低于0.8

表2化学成分要求

磷硫

名称最大wt%最大wt%

外管管体0.0150.010

外管接头0.0200.015

内管管体0.0200.015

内管接头0.0200.015

表3拉伸要求

屈服强度Ymin抗拉强度Ts伸长率A

项目MPaMpa%

最小最大最小最小

外管E钢级517724689

外管X钢级655862724

外管G钢级724931793

外管S钢级9311138100013

外管V钢级103411381103

外管接头120钢级8271138965

外管接头130钢级89512061034

内管389－689

15

内管接头389-689

4

表4夏比V型缺口吸收能要求

最小平均吸收能（J）单个试样最小吸收能（J）

试验温

取样度试样尺寸试样尺寸

名称钢级

方向（℃）mm×mmmm×mm

2.8

10×1010×7.510×510×1010×7.510×5

G、S806444685437

外管管体

V纵向907249776242

120705639604833

外管接头

130756041645135

外管内螺纹

横向20604833504028

接头

外管焊缝413323362920

所有

内管管体钢级544330473826

纵向

内管接头413323362920

内管焊缝20161116139

此外，在钻杆内管间的密封性能检测时，提出了试样准备为将两支成品钻杆装配在一起。将

试样两端封堵，试验介质为清水，从内管内孔注水，试压35MPa，稳压5min，压降不大于0.5MPa

为合格。经过多支双壁钻杆的检测，在试压35MPa，稳压5min时，压降没有大于0.5MPa，

验证了该试压数据的科学性和可操作性，图1和图2为试验过程图片。

图1内管间的密封试验试样

5

图2试验过程中的数据参数

同时，标准起草项目组针对双壁钻杆内管接头流道的结构尺寸问题也进行了大量的研究，

理论和实践表明，接头流道的结构尺寸为影响流体的压力、排量和磨阻。项目组结合现场应

用工况要求和工厂制造水平以及接头的安全性，通过创新性的结构设计，解决了双壁钻杆内

管接头的流道问题，并在标准附录中提供了流道当量直径的计算公式，为购买双方协商可接

受的特殊流道当量尺寸提供了参考。该结构设计在多个规格的双壁钻杆中得到了应用，取得

了很好的流通效果，内管接头流道结构见图3。

图3内管接头的流道结构

综上所述，在本标准的制定过程中，在对双壁钻杆标准中的技术参数和指标数据分析时，

充分考虑了上述来自实物检测的试验数据，并考虑了钻井现场的安全系数和生产制造中的安

全余量，使标准中的技术指标有据可查，有据可依，具有科学性，合理性和可操作性。

3技术经济论证

随着国内欠平衡钻井技术的快速发展和推广应用，双壁钻杆作为该技术的重要、且必不

可少的工具得到了大量的应用。然而，由于双壁钻杆是一种全新的自带内外双循环通道的新

型钻杆，国内外都没有统一的产品标准，导致各厂家生产的双壁钻杆没有标准可循，制造的

双壁钻杆在尺寸规格、连接结构以及检测手段上均存在差异，且生产方式也存在区别，产品

6

质量更是良莠不齐，失效事故也是时有发生，对欠平衡钻井施工中的钻柱设计、钻具选型带

来困扰，对钻井施工安全带来很大的风险。该标准的制定，规范了双壁钻杆产品的结构尺寸、

材料性能、检验方法等相关技术指标，规范了双壁钻杆的生产制造和产品质量的检测评价，

有效指导双壁钻杆在石油天然气勘探开发中的安全、高效应用，减少和降低双壁钻杆的失效

风险，从而进一步推进欠平衡钻井技术在我国的研究和商业化应用，提高油井资源的开采率，

保障国家石油、天然气战略能源的供应。

4预期的经济效果