本发明涉及石油天然气钻杆技术领域，具体涉及一种钛合金钻杆、制备方法及其应用。
背景技术：
随着石油天然气工业的发展，深井、超深井、高温高压井、大位移水平井、超短曲率半径井等特殊工况井的开发越来越多，对钻具的要求也越来越高。钻井是石油天然气勘探和开发的一个重要环节，目前采用的主要方法是旋转钻井法，通过旋转钻具传递扭矩，带动钻头旋转、破碎和切削岩石，向地下钻进，钻出设计深度的井眼，获取石油或天然气。钻杆的作用则是将钻机扭矩传递给钻头，实现钻进，负责传输钻井液，并与钻头一起提升、下放和旋转。
目前，钢制钻杆仍然是国内外常用的钻杆。按照美国石油学会(api)的标准，钢制钻杆的钢材等级分为五级：d、e、95(x)、105(g)、135(s)。钢制钻杆的钢材等级越高，钢制钻杆的屈服强度越大，钢制钻杆的其他强度也就越大。然而，钢制钻杆往往存在许多问题。首先，钢制钻杆不耐腐蚀，很容易被co2、h2s等气体腐蚀，长期使用会导致钻杆断裂甚至石油天然气泄漏等问题；其次，钢制钻杆密度较大，当开采超深井时，往往需要改装钻机来承受增加的钻杆质量，严重影响石油天然气的开采进程；另外，钢制钻杆曲率半径较大，在处理超短半径钻井或斜井时，往往难度较大。
随着钛合金的不断发展，使得钛合金具有强度高、密度小、耐高温、耐腐蚀、曲率半径小、无磁或磁性较小等优点。针对日益复杂的钻井工况，现有技术已经研究出钛合金钻杆来代替钢制钻杆。例如cn107350618a公开了一种高强韧性钛合金钻杆料的摩擦焊方法，其中钛合金钻杆成分重量百分比为al5～7、nb2.0～3.0、zr0.5～2.0、mo0.7-1.2、fe0.02-0.05、si0.01-0.03，余量为ti，但是耐腐蚀性能一般，而且密度和造斜曲率半径均较大，无法满足日益复杂的钻井工况。
cn107747003a公开了一种高强度钛合金钻杆及其制备方法，所述高强度钛合金钻杆包括如下质量百分数的组分：al5.5-6.8％，v3.5-4.5％，fe≤0.3％，si≤0.15％，c≤0.1％，n≤0.05％，h≤0.0125％，o≤0.2％，其余部分为ti，经过自耗电极的压制，真空头自耗电弧重熔，二次重熔，合金的锻造开坯，成品棒材的轧制工艺后，得到成品钻杆。虽然所述钛合金钻杆具有强度高、耐磨损的优点，但是耐腐蚀性能一般，而且密度和造斜曲率半径均较大，无法满足日益复杂的钻井工况。
综上所述，目前亟需开发一种耐腐蚀性能更强、密度更小、造斜曲率半径更小的钛合金钻杆及其制备方法，以满足日益复杂的钻井工况。
技术实现要素：
为解决上述技术问题，本发明提供一种钛合金钻杆，通过优化钛合金的组成配比，使得钛合金钻杆在满足屈服强度、抗拉强度、延伸率、v型夏比纵向全尺寸试样冲击功等性能标准的基础上，提高了高温耐腐蚀性，降低了密度和造斜曲率半径，适用于各种各样复杂的钻井工况，添补了国内空白，有着广阔的应用前景。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明的目的之一在于提供一种钛合金钻杆，所述钛合金钻杆按质量百分含量计由以下组分组成：al3-5％；v6-9％；cr2-7％；mo1.5-3.5％；zr2.5-5％；w1-5％；fe1-5％；si1-5％；c≤0.1％；n≤0.05％；h≤0.015％；o≤0.25％；余量为ti。
本发明通过上述具有特定含量的al、v、cr、mo、zr、w、fe、si和ti各组分之间的配合作用，提高了钛合金的性能，尤其是在cr、mo、zr、w、fe五种元素特定组分含量的基础上，控制各元素之间特定的添加比例，使制备得到的钛合金钻杆获得了良好的高温耐腐蚀性、较低的密度和较低的造斜曲率半径，同时具备良好的力学性能。
本发明基于cr、mo、zr、w、fe五种元素的优异性能，进一步控制fe和cr的质量比例，mo、zr和w的质量比例，再和al、v、si和ti混合制备成钛合金，使得各组分之间产生协同作用，进而能够大幅度优化高温耐腐蚀性、密度和造斜曲率半径。
上述c元素、n元素、h元素和o元素为实际生产中不可避免带入的杂质，将其含量控制在上述范围之内并不会对最终制备得到的钛合金钻杆的性能产生影响，故对其不再赘述。
本发明所述钛合金钻杆中al的质量百分含量为3-5％，例如3％、3.2％、3.5％、3.8％、4％、4.3％、4.5％、4.7％或5％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明所述钛合金钻杆通过控制al元素的质量百分含量为3-5％，更有利于提高钛合金钻杆的高温耐腐蚀性，并降低钛合金钻杆的密度和造斜曲率半径，适用范围更加广泛。
本发明所述钛合金钻杆中v的质量百分含量为6-9％，例如6％、6.5％、7％、7.5％、8％、8.5％或9％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明所述钛合金钻杆通过控制v元素的质量百分含量为6-9％，在固溶强化β相的同时，能够有效改善钛合金钻杆的高温耐腐蚀性和造斜曲率半径，对于降低造斜曲率半径可以起到关键作用。
本发明所述钛合金钻杆中cr的质量百分含量为2-7％，例如2％、2.5％、3％、3.5％、4％、4.5％、5％、5.5％、6％、6.5％或7％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明所述钛合金钻杆中fe的质量百分含量为1-5％，例如1％、1.5％、2％、2.5％、3％、3.5％、4％、4.5％或5％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
对于本发明而言，在所述cr元素和fe元素的质量百分含量范围内，需要进一步控制钛合金中cr元素和fe元素的质量比例在2-4:1范围内，使得cr元素和fe元素相互之间产生协同作用，和特定质量比例下的mo、zr和w相配合，能够大幅度优化钛合金钻杆的高温耐腐蚀性和造斜曲率半径。
本发明所述cr元素和fe元素的质量比例为2-4:1，例如2:1、2.5:1、3:1、3.5:1或4:1等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明所述钛合金钻杆中mo的质量百分含量为1.5-3.5％，例如1.5％、1.7％、2％、2.2％、2.4％、2.5％、2.7％、3％、3.3％或3.5％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明所述钛合金钻杆中zr的质量百分含量为2.5-5％，例如2.5％、2.7％、3％、3.3％、3.5％、3.8％、4％、4.2％、4.5％、4.6％、4.8％或5％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明所述钛合金钻杆中w的质量百分含量为1-5％，例如1％、1.5％、2％、2.5％、3％、3.5％、4％、4.5％或5％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
对于本发明而言，在所述mo、zr和w质量百分含量范围内，需要进一步控制钛合金中mo、zr和w的质量比例在(1.5-3.5):(1.5-3.5):1范围内，使得mo、zr和w相互之间产生协同作用，与同样具有特定质量比例的cr元素和fe元素一起，才能有效地改善钛合金钻杆的高温耐腐蚀性和造斜曲率半径。
本发明所述mo、zr和w的质量比例为(1.5-3.5):(1.5-3.5):1，例如1.5:1.5:1、2:1.5:1、2.5:1.7:1、3:2.5:1或3.5:3.5:1等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明所述钛合金钻杆中si的质量百分含量为1-5％，例如1％、1.5％、2％、2.5％、3％、3.5％、4％、4.5％或5％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
现有技术通常把si元素设定为杂质元素，并尽可能地降低其含量，而本发明所述钛合金钻杆通过控制si元素的质量百分含量为1-5％，能够有效稳定β相，固而增强钛合金钻杆的强度、高温耐腐蚀性和造斜曲率半径。
本发明所述钛合金钻杆中除含有al、v、cr、mo、zr、w、fe和si以外，还含有c、n、h和o等一些杂质元素，所述“余量为ti”指的是，除上述八种合金组分和四种杂质组分以外的组分均为ti。
作为本发明优选的技术方案，所述钛合金钻杆按质量百分含量计由以下组分组成：al3.5-4.5％；v6-8％；cr2.7-6％；mo2-3.5％；zr2.5-4.5％；w1-4％；fe2-4.5％；si1-4.5％；c≤0.1％；n≤0.05％；h≤0.015％；o≤0.25％；余量为ti。
作为本发明优选的技术方案，所述钛合金钻杆按质量百分含量计由以下组分组成：al4-4.5％；v6-7.3％；cr3.5-5.5％；mo2.5-3.5％；zr2.5-3.5％；w1-2.5％；fe2-3％；si1-3％；c≤0.1％；n≤0.05％；h≤0.015％；o≤0.25％；余量为ti。
选用上述优选的组分含量能够使钛合金钻杆的机械强度得到提高，进一步地改善钛合金的高温耐腐蚀性、密度和造斜曲率半径。
作为本发明优选的技术方案，所述钛合金钻杆的屈服强度为510-1040mpa，例如510mpa、550mpa、600mpa、650mpa、700mpa、750mpa、800mpa、850mpa、900mpa、950mpa、1000mpa或1040mpa等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述钛合金钻杆的抗拉强度为600-1300mpa，例如600mpa、700mpa、800mpa、900mpa、1000mpa、1100mpa、1200mpa或1300mpa等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述钛合金钻杆的延伸率≥12％，例如12％、13％、14％、15％、16％、17％、18％、19％、20％、21％、22％、23％、24％或25％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述钛合金钻杆的v型夏比纵向全尺寸试样冲击功≥50j，例如50j、55j、60j、65j、70j、75j或80j等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述钛合金钻杆的按照外径×壁厚×长度的产品规格范围为60.3-600mm×5-25mm×6000-12000mm，本领域技术人员可以根据实际情况进行合理选择。
本发明的目的之二在于提供一种目的之一所述钛合金钻杆的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
(1)按照钛合金目标质量配比进行配料，然后依次进行熔炼、锻造得到钛合金棒材；
(2)对步骤(1)得到的钛合金棒材依次进行车光、热穿孔或热挤压制备钛合金管坯，再依次进行冷轧、退火、热矫直、镦粗和热处理，得到钛合金管体；
(3)对步骤(1)得到的钛合金棒材依次进行热处理、车光、掏孔或镦锻，得到钻杆接头坯料，然后进行螺纹加工，得到钛合金接头；
(4)将步骤(2)得到的钛合金管体和步骤(3)得到的钛合金接头进行摩擦焊接，然后依次进行内外飞边、焊缝热处理，得到所述钛合金钻杆；
其中，步骤(2)和步骤(3)没有先后顺序。
作为本发明优选的技术方案，步骤(2)所述冷轧的道次为2-7次，例如2次、3次、4次、5次、6次或7次等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明所述冷轧的道次是指通过轧机进行轧制，轧制一次发生一次变形，称为道次，每道次轧制变形量为20％-80％。
优选地，步骤(2)所述退火包括真空退火和/或氧化退火，本领域技术人员可以根据实际情况进行合理选择。
优选地，步骤(2)所述退火的加热温度为600-950℃，例如600℃、650℃、700℃、750℃、800℃、850℃、900℃或950℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(2)所述退火的保温时间为35-65min，例如35min、37min、40min、42min、45min、48min、50min、52min、55min、58min、60min、62min或65min等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明步骤(2)所述退火的保温时间按以下公式计算：
保温时间(min)＝5.6×(钛合金管体壁厚)min+(30-40)min；其中钛合金管体壁厚的单位是mm。
作为本发明优选的技术方案，步骤(2)所述镦粗的加热温度为800-1250℃，例如800℃、850℃、900℃、950℃、1000℃、1050℃、1100℃、1150℃、1200℃或1250℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(2)所述镦粗的加厚方式为内外加厚或外加厚，本领域技术人员可以根据实际情况进行合理选择。
本发明步骤(2)和步骤(3)所述车光处理的目的是，将锻造后得到的钛合金棒材用车床扒掉氧化皮及裂纹等缺陷。
作为本发明优选的技术方案，步骤(2)所述热处理和步骤(3)所述热处理均采用如下热处理制度中的任意一种：
a)在600-1100℃下保温0.5-3h，然后炉冷至100℃以下，出炉后进行空冷；
b)在600-1100℃下保温0.5-3h，直接出炉进行空冷；
c)在600-1100℃下保温0.5-3h，然后炉冷至300-800℃，出炉后进行空冷；
d)在600-1100℃下保温0.5-3h，先出炉进行空冷，然后回炉在450-750℃下保温2-6h，再次出炉后进行空冷。
本发明所述a)、b)、c)、d)四种热处理制度中在600-1100℃下保温0.5-3h，其中，温度为600-1100℃，例如600℃、700℃、800℃、900℃、1000℃或1100℃等，保温时间为0.5-3h，例如0.5h、1h、1.5h、2h、2.5h或3h等，但上述范围并不仅限于所列举的数值，范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明所述热处理制度c)中炉冷至300-800℃，例如300℃、400℃、500℃、600℃、700℃或800℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明所述热处理制度d)中回炉温度为450-750℃，例如450℃、500℃、550℃、600℃、650℃、700℃或750℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明所述热处理制度d)中回炉保温时间为2-6h，例如2h、2.5h、3h、3.5h、4h、4.5h、5h、5.5h或6h等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明所述a)、b)、c)、d)四种热处理制度是针对钛合金的组成含量而设计的，可以有效保证钛合金管体和钛合金接头在制备过程中达到机械强度要求，进而保证钛合金钻杆的屈服强度、抗拉强度、延伸率、v型夏比纵向全尺寸试样冲击功均能满足质量要求。
作为本发明优选的技术方案，步骤(4)所述摩擦焊接采用所述钛合金管体固定，所述钛合金接头转动的方式。
优选地，所述钛合金接头转动的旋转速度为325-1000r/min，例如325r/min、350r/min、400r/min、450r/min、500r/min、600r/min、700r/min、800r/min、850r/min、900r/min、950r/min或1000r/min等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(4)所述焊缝热处理的加热温度为820-940℃，例如820℃、830℃、840℃、850℃、860℃、870℃、880℃、890℃、900℃、910℃、920℃、930℃或940℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(4)所述焊缝热处理的保温时间为10-18min，例如10min、11min、12min、13min、14min、15min、16min、17min或18min等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案，所述制备方法包括如下步骤：
(1)按照钛合金目标质量配比进行配料，然后依次进行熔炼、锻造得到钛合金棒材；
(2)对步骤(1)得到的钛合金棒材依次进行车光、热穿孔或热挤压制备钛合金管坯，然后进行冷轧道次2-7次，随后采用真空退火和/或氧化退火的方式，在600-950℃下保温35-65min，然后将热矫直处理后的钛合金管坯采用内外加厚或外加厚的方式在800-1250℃下进行镦粗处理，最后经过热处理得到钛合金管体；
(3)对步骤(1)得到的钛合金棒材依次进行热处理、车光、掏孔或镦锻，得到钻杆接头坯料，然后进行螺纹加工，得到钛合金接头；
(4)将步骤(2)得到的钛合金管体固定，通过转动步骤(3)得到的钛合金接头进行摩擦焊接，控制旋转速度为325-1000r/min，在完成内外飞边处理后，在820-940℃下保温10-18min进行焊缝热处理，得到所述钛合金钻杆；
其中，步骤(2)和步骤(3)没有先后顺序。
本发明目的之二所述的钛合金钻杆的制备方法中，各种设备和技术手段均采用本领域通用的设备和常规方法，对此不做过多限定。
本发明的目的之三在于提供一种目的之一所述钛合金钻杆的应用，所述钛合金钻杆用于勘探和开发石油天然气的钻井中，适用于各种各样复杂的钻井工况。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
(1)本发明所述钛合金钻杆具备良好的高温耐腐蚀性，在150℃-260℃下对h2s、co2的年腐蚀速率降到了0.0006mm/a以下；
(2)本发明所述钛合金钻杆的密度较低，密度仅为4.4-5.8g/cm3，当开采超深井时，不再需要改装钻机，直接增加钻杆数量即可；
(3)本发明所述钛合金钻杆的造斜曲率半径为10-18米，适用于超短半径钻井或斜井；
(4)本发明所述钛合金钻杆还满足屈服强度为510-1040mpa、抗拉强度为600-1300mpa、延伸率≥12％、v型夏比纵向全尺寸试样冲击功≥50j等性能标准，添补了国内空白，有着广阔的应用前景。
具体实施方式
为便于理解本发明，本发明列举实施例如下。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
实施例1
本实施例提供了一种钛合金钻杆，按质量百分含量计由以下组分组成：al4％；v6％；cr5％；mo3％；zr2.5％；w1.5％；fe2％；si1％；c0.08％；n0.04％；h0.01％；o0.2％；余量为ti。
所述钛合金钻杆的制备方法包括如下步骤：
(1)按照钛合金目标质量配比进行配料，然后依次进行熔炼、锻造得到钛合金棒材；
(2)对步骤(1)得到的钛合金棒材依次进行车光、热穿孔或热挤压制备钛合金管坯，然后进行冷轧道次5次，随后采用真空退火的方式，在750℃下保温50min，然后将热矫直处理后的钛合金管坯采用内外加厚的方式在1000℃下进行镦粗处理，最后经过热处理得到钛合金管体；
(3)对步骤(1)得到的钛合金棒材依次进行热处理、车光、掏孔或镦锻，得到钻杆接头坯料，然后进行螺纹加工，得到钛合金接头；
(4)将步骤(2)得到的钛合金管体固定，通过转动步骤(3)得到的钛合金接头进行摩擦焊接，控制旋转速度为800r/min，在完成内外飞边处理后，在850℃下保温15min进行焊缝热处理，得到所述钛合金钻杆；
其中，步骤(2)所述热处理和步骤(3)所述热处理均采用a)热处理制度，即在1000℃下保温2h，然后炉冷至100℃以下，出炉后进行空冷；
其中，步骤(2)和步骤(3)没有先后顺序。
实施例2
本实施例提供了一种钛合金钻杆，按质量百分含量计由以下组分组成：al3.5％；v8％；cr6％；mo3.5％；zr2.5％；w1％；fe3％；si4.5％；c0.1％；n0.04％；h0.015％；o0.2％；余量为ti。
所述钛合金钻杆的制备方法包括如下步骤：
(1)按照钛合金目标质量配比进行配料，然后依次进行熔炼、锻造得到钛合金棒材；
(2)对步骤(1)得到的钛合金棒材依次进行车光、热穿孔或热挤压制备钛合金管坯，然后进行冷轧道次2次，随后采用氧化退火的方式，在600℃下保温35min，然后将热矫直处理后的钛合金管坯采用外加厚的方式在800℃下进行镦粗处理，最后经过热处理得到钛合金管体；
(3)对步骤(1)得到的钛合金棒材依次进行热处理、车光、掏孔或镦锻，得到钻杆接头坯料，然后进行螺纹加工，得到钛合金接头；
(4)将步骤(2)得到的钛合金管体固定，通过转动步骤(3)得到的钛合金接头进行摩擦焊接，控制旋转速度为325r/min，在完成内外飞边处理后，在820℃下保温10min进行焊缝热处理，得到所述钛合金钻杆；
其中，步骤(2)所述热处理采用b)热处理制度，即在600℃下保温3h，直接出炉进行空冷；步骤(3)所述热处理采用c)热处理制度，即在700℃下保温2.5h，然后炉冷至300℃，出炉后进行空冷；
其中，步骤(2)和步骤(3)没有先后顺序。
实施例3
本实施例提供了一种钛合金钻杆，按质量百分含量计由以下组分组成：al5％；v9％；cr7％；mo3.5％；zr3.5％；w1％；fe2％；si1％；c0.05％；n0.05％；h0.012％；o0.25％；余量为ti。
所述钛合金钻杆的制备方法包括如下步骤：
(1)按照钛合金目标质量配比进行配料，然后依次进行熔炼、锻造得到钛合金棒材；
(2)对步骤(1)得到的钛合金棒材依次进行车光、热穿孔或热挤压制备钛合金管坯，然后进行冷轧道次7次，随后采用氧化退火的方式，在950℃下保温65min，然后将热矫直处理后的钛合金管坯采用外加厚的方式在1250℃下进行镦粗处理，最后经过热处理得到钛合金管体；
(3)对步骤(1)得到的钛合金棒材依次进行热处理、车光、掏孔或镦锻，得到钻杆接头坯料，然后进行螺纹加工，得到钛合金接头；
(4)将步骤(2)得到的钛合金管体固定，通过转动步骤(3)得到的钛合金接头进行摩擦焊接，控制旋转速度为1000r/min，在完成内外飞边处理后，在940℃下保温18min进行焊缝热处理，得到所述钛合金钻杆；
其中，步骤(2)所述热处理和步骤(3)所述热处理均采用d)热处理制度，即在1100℃下保温0.5h，先出炉进行空冷，然后回炉在500℃下保温4h，再次出炉后进行空冷；
其中，步骤(2)和步骤(3)没有先后顺序。
实施例4
与实施例1相比，除了将组分组成中的“cr5％，fe2％”改为“cr5％，fe3％”(cr和fe的质量比例为1.67:1)，适应性地等量减少ti的含量，其他条件和实施例1完全相同。
实施例5
与实施例1相比，除了将组分组成中的“cr5％，fe2％”改为“cr5％，fe1％”(cr和fe的质量比例为5:1)，适应性地等量增加ti的含量，其他条件和实施例1完全相同。
实施例6
与实施例1相比，除了将组分组成中的“mo3％，zr2.5％，w1.5％”改为“mo2.5％，zr2.5％，w2％”(mo、zr和w的质量比例为1.25:1.25:1)，其他条件和实施例1完全相同。
实施例7
与实施例1相比，除了将组分组成中的“mo3％，zr2.5％，w1.5％”改为“mo3.5％，zr4％，w1％”(mo、zr和w的质量比例为3.5:4:1)，适应性地等量减少ti的含量，其他条件和实施例1完全相同。
对比例1
与实施例1相比，除了组分组成中“al4％”改为“al2％”，适应性地等量增加ti的含量，其他条件和实施例1完全相同。
对比例2
与实施例1相比，除了组分组成中“al4％”改为“al6％”，适应性地等量减少ti的含量，其他条件和实施例1完全相同。
对比例3
与实施例1相比，除了组分组成中“v6％”改为“v5％”，适应性地等量增加ti的含量，其他条件和实施例1完全相同。
对比例4
与实施例1相比，除了组分组成中“v6％”改为“v10％”，适应性地等量减少ti的含量，其他条件和实施例1完全相同。
对比例5
与实施例1相比，除了组分组成中“si1％”改为“si0.05％”，适应性地等量增加ti的含量，其他条件和实施例1完全相同。
对比例6
本对比例所述钛合金钻杆的组分组成与实施例1相同。
所述钛合金钻杆的制备方法：
与实施例1相比，除了将“步骤(2)所述热处理和步骤(3)所述热处理均采用a)热处理制度，即在1000℃下保温2h，然后炉冷至100℃以下，出炉后进行空冷”，替换为如下热处理制度“在500℃下保温2h，炉冷至100℃以下出炉空冷”，其他条件和实施例1完全相同。
对比例7
本对比例所述钛合金钻杆的组分组成与实施例1相同。
所述钛合金钻杆的制备方法：
与实施例1相比，除了将“步骤(2)所述热处理和步骤(3)所述热处理均采用a)热处理制度，即在1000℃下保温2h，然后炉冷至100℃以下，出炉后进行空冷”，替换为如下热处理制度“在1200℃下保温2h，炉冷至100℃以下出炉空冷”，其他条件和实施例1完全相同。
将上述实施例和对比例所得钛合金钻杆进行如下性能测试：
耐腐蚀性测试：将制备得到的钛合金钻杆试样置于h2s、co2分压下，在150-260℃的温度范围内测试其腐蚀失重。试验评价标准根据腐蚀前后试样质量差计算出年腐蚀速率，依据nace标准rp-0775-91对试样的腐蚀程度进行判定；
密度测试：将制备得到的钛合金钻杆试样进行称量，得到试样质量m；然后将试样放到装有一定体积水的量筒里，通过体积增量得到试样体积v；最后根据密度公式ρ＝m/v，计算得到钛合金钻杆试样的密度ρ；
造斜曲率半径测试：对于表面，曲率半径是最适合正常截面或其组合的圆的半径，因此，采用长度尺测量钛合金钻杆试样的弯曲面和未弯曲端面的长度即可得到对应的造斜曲率半径；
力学性能测试：
测试钛合金钻杆试样的屈服强度、抗拉强度、延伸率、v型夏比纵向全尺寸试样冲击功，测试标准：astme8/e8m-11；gb/t228.1：2010；jisz2241-2011；
实验条件如下所示：
试验总压：25mpa；温度：150-260℃；h2s分压：7mpa；co2分压：11mpa试验时间：720小时。
采用上述耐腐蚀性测试方法对实施例1-7以及对比例1-7制备的钛合金钻杆试样进行测试，其中实施例2中设定实验温度为200℃，实施例3中设定实验温度为150℃，其他实施例和对比例实验温度均为260℃，对试样腐蚀前后进行称重，计算其年腐蚀速率；在室温下测试密度、造斜曲率半径、屈服强度、抗拉强度、延伸率、v型夏比纵向全尺寸试样冲击功，实验结果如表1所示。
表1
由表1可以得到如下几点：
(1)实施例1-7采用本申请所述配比制备得到的钛合金钻杆，具有良好的高温耐腐蚀性，在150℃-260℃下对h2s、co2的年腐蚀速率降到了0.0006mm/a以下，而且将密度降低至4.4-5.8g/cm3，将造斜曲率半径减小至10-18米，适用于各种各样复杂的钻井工况，添补了国内空白，有着广阔的应用前景；此外，还满足屈服强度为510-1040mpa、抗拉强度为600-1300mpa、延伸率≥12％的性能标准，其中，v型夏比纵向全尺寸试样冲击功≥50j，优于现有技术中47j的性能标准；
(2)将实施例1和实施例4、5进行对比，可以看出：实施例1将钛合金钻杆中cr元素和fe元素的质量比例控制在2-4:1范围内，在高温耐腐蚀性、密度和造斜曲率半径上均实现了优化；
(3)将实施例1和实施例6、7进行对比，可以看出：实施例1将钛合金钻杆中mo、zr和w的质量比例控制在(1.5-3.5):(1.5-3.5):1范围内，在高温耐腐蚀性、密度和造斜曲率半径上均实现了优化，尤其实现了密度和造斜曲率半径的大幅降低；
(4)将实施例1和对比例1、2进行对比，可以看出：对比例1将al元素的含量降低至2％，所得钛合金钻杆不仅耐腐蚀性和造斜曲率半径均较差，还造成了强度和冲击韧性的降低；对比例2将al元素的含量增加至6％，所得钛合金钻杆不仅耐腐蚀性和造斜曲率半径均较差，还具有热加工性能较差的缺点；
(5)将实施例1和对比例3、4进行对比，可以看出：对比例3将v元素的含量降低至5％，所得钛合金钻杆不仅耐腐蚀性和造斜曲率半径均较差，还造成了强度和延展性的降低；对比例4将v元素的含量增加至10％，所得钛合金钻杆不仅耐腐蚀性、密度和造斜曲率半径均较差，而且，虽然强度增加了，但是缩性降低了；
(6)将实施例1和对比例5进行对比，可以看出：类似于现有技术，对比例5将si元素的含量降低至杂质元素的含量水平，无法起到稳定β相的作用，导致所得钛合金钻杆的耐腐蚀性、密度、造斜曲率半径、强度均较差，其中，延伸率和冲击功均无法达到性能标准；
(7)将实施例1和对比例6、7进行对比，可以看出：对比例6的热处理制度采用较低的温度，没有达到晶粒完全再结晶状态，导致钛合金钻杆的力学性能达不到性能标准；对比例7的热处理制度采用较高的温度，使得晶粒异常长大，导致钛合金钻杆在使用时极易断裂，存在巨大的安全隐患；此外，对比例6和7所得钛合金钻杆的耐腐蚀性、密度和造斜曲率半径均较差。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。