钻杆钎头失效分析

整个失效分tfilfi 的几个 收集失效件的背景数据。

isafim 失效件的外规检查。

包牯： r~ 失效件的变形情况， 失效件外表的加工缺L ....... ... .............. 斷裂部位所在的位置，是否在扯上一斥一 规察外表有无氧化、瞬宦、撼咬、暦损、观察相曲件的情况。

__________ ________ 1) K 口分折：断口记录了Bi 裂林料壬裂酒卫卫泌JL_f4对斷口形靛的不仅可以 得到有关部件使用条件利失效特自的资料 斷裂澹、裂纹扩最方向和斷裂顺序，确定咼TTE$ 钻甘的服役条件及主要失效类塑---------- 1 2) 幷柱的工作狀査 _________ | 在fAWiif?中，估甘是在起下务和正常起下钻时，站甘处于受述状 态；aaiif?中，貝狀态比拟貝杂，处干 在转盘saw,钻柱好做一根细长的徒转 少撤拿褊I肘殳用史。

调查加丄和服役历史 嚮1现场调査及残骸分析 初步观察分析无损检测分析 i 材料Wttiffltt«,进而列明ET 预中撕裂的壬要原因。

宏观断口分析超深井钻井鈿具失效分析［«娶］超深井钻井在施工中经常发生was.卡站事故和井漏、井壁失梯、站貝偏曆等复杂帝况。

这些事故及复杂怖况严車地前约了钻井速度，冋时造戒了一定的经济损失。

通过对钻具失效怖 况进行分折，思结了经验教illl,对今后超深井钻井的能工有一定的借鉴和指导恿丈。

［关 SR ］超深井钻井；站具断裂；钻具失效；钻具损伤［容】1钻具失效分林站具失效形貳壬要有站具斷裂、鉛貝剌漏、殆貝螺奴按头SW.钻具螺纹接头开裂、钻貝悄磨 等等。

尤貝是在深井、趙深井以及术平井、夫位杨井等貝杂井的作业过程屮，站貝Di 裂的甩害 尤其严車，轻者增加站井本钱，址长钻井周期，車者导致填井傅钻甚至于整井报废。

在深井、 超深井等貝杂井的估探作业中，用双扭矩台肩的估貝可以有效的提高估具承我能力，ROffiR 的斷裂失效事故，提高站貝的平安可靠性。

- 57 -第11期螺杆钻具失效原因分析与技术对策探讨陈石（大庆钻探工程公司钻井一公司， 黑龙江 大庆 163411）[摘 要] 近年来螺杆钻具在定向井和水平井钻井施工中应用的数量逐渐增多，由于受到多种因素的影响，经常出现螺杆钻具失效的情况，严重影响了石油钻井的施工效率。

本文对近几年螺杆钻具的失效情况进行了统计，从中分析螺杆钻具失效的原因，并制定相应的技术对策，减少了螺杆钻具的失效频率，对提高石油钻井生产效率具有积极作用。

[关键词] 石油钻井；螺杆钻具；失效原因；技术对策作者简介：陈石（1983—），男，黑龙江双鸭山人，大学本科学历，工程师。

在大庆钻探工程公司钻井一公司从事钻井工作。

随着石油钻井中的定向井、水平井钻井技术的进步与发展，螺杆钻具的使用越来越广泛，已经不再局限于直井复合钻井提速，而在定向井、水平井的造斜段和稳斜段使用中均发挥着重要的作用。

但由于螺杆钻具发生失效致使部分定向井、水平井的施工效率低下，因此需要对定向井、水平井施工中螺杆钻具失效原因进行分析，并制定对策。

1 螺杆钻具失效调查分析螺杆钻具在定向井、水平井的使用中失效情况时有发生，笔者统计了某钻井公司2015年以来的所有螺杆钻具失效案例，并对这些螺杆钻具失效案例的失效原因进行分门别类的统计分析后发现，螺杆钻具在定向井、水平井钻井施工中失效形式主要分为以下几种：一是传动轴不能转动、卡死；二是马达定子发生脱胶；三是螺杆钻具最顶端的旁通阀刺漏；四是传动轴发生断裂；五是螺杆钻具本体发生倒扣。

这些不同种类的螺杆钻具失效案例的发生不仅影响了定向井、水平井的钻井施工效率，而且大大增加了钻井成本。

2 螺杆钻具使用中失效原因分析2.1 传动轴不能转动、卡死原因分析通过拆卸失效的螺杆钻具发现，传动轴不能正常转动，最终导致传动轴卡死的直接原因是在传动轴总成的最顶端部位堆积了大量的钻井时产生的岩屑，岩屑的由来一是使用的钻井液性能未能达到施工要求，含砂量高，在停泵接单根过程中由于钻井液的悬浮能力差，导致钻井液中大量的岩屑下沉到传动轴的顶部；另一原因是在下钻过程中片面追求下放速度，导致钻井液中的泥沙倒灌入螺杆钻具的马达中，开泵后大量泥沙集聚堆积到传动轴顶部致使传动轴卡死。

钻具失效分析及预防措施研究摘要：在钻井作业过程中，井下钻具的工作环境十分恶劣，要在高温高压环境下承受各种应变载荷和剧烈碰撞，同时要受到钻井液的冲刷和腐蚀。

当钻具在井下出现刺漏、断裂等失效问题后，轻者需要起钻更换钻具，重者会因为钻具断裂导致停钻打捞落鱼，对钻井施工造成严重损失。

因此对钻具失效原因进行系统分析并给出应对策略，对降低井下事故发生概率、提高油气田开发效率具有重要意义。

关键词：钻具；失效；预防措施油气田勘探开发过程中钻具受力状态十分复杂，所以其失效形式也多种多样。

在钻井作业中，井身结构复杂，作业工序繁杂，钻柱在井下运动，除了自转还有公转，受力有静载荷也有动载荷，还有拉、压、弯、扭等力，又有司钻操作或打捞震击等复杂工艺引起的冲击力。

在井下运转过程中还受到腐蚀、磨损、温度及压力的影响。

钻具在存放过程中，受到潮湿气候的锈蚀等。

钻具失效几率高。

分析钻具的使用情况，失效形式有如下几种：疲劳失效、磨损失效、腐蚀疲劳失效。

一、钻具失效的主要原因钻具失效往往是由于多种原因共同作用造成。

据统计，钻铤和钻杆是最易发生失效的部位，因钻具自身质量问题造成的失效比例是12.8%，因现场使用不当造成的失效比例为32.2%；因井下工作环境造成的失效比例是52%；由于运输、保存原因造成的失效比例是3%。

1、钻具自身材质因素。

对钻具失效的统计分析表明，生产过程中使用的原料材质品质较差、生产工艺不达标和产品尺寸偏差大，是导致钻具失效的主要原因，主要表现在：①钻杆加厚部位的结构存在问题；②钻杆、钻铤等钻具间的转换接头质量差；③螺纹加工标准低，在应力集中作用下发生问题，导致应力损伤；④钻柱强度不达标。

2、环境因素。

造成钻柱失效的最主要的环境因素是钻井液腐蚀，钻井液的含砂量、pH 值、润滑性、流态、温度等均对钻柱失效有着直接或间接的影响。

钻井液对钻柱的腐蚀性排序为：充气盐水钻井液>盐水钻井液、低pH钻井液>高pH钻井液>油基钻井液。

油田钻具失效原因分析及控制措施研究油田钻具失效是指在钻井作业过程中，钻具出现各种故障，无法正常运转或达不到预期的使用寿命。

这会严重影响钻井的进展和效率，增加作业成本，甚至导致事故的发生。

对油田钻具失效的原因进行分析并研究相应的控制措施，对保障钻井作业的持续进行和安全生产具有重要意义。

油田钻具失效的原因主要有以下几方面：1. 动力系统失效：动力系统失效包括电机、液压系统、传动装置等故障。

这些故障可能是由于组件磨损、润滑不良、密封件老化等原因导致的。

控制措施包括定期进行设备维护保养，检查机械零部件的磨损情况，加强润滑管理，更新老化的密封件等。

2. 钻头失效：钻头是钻井作业中最容易失效的部件之一。

其失效原因主要有磨损、断刃、堵塞等。

钻头磨损主要是由于井壁岩石的磨蚀作用，尤其是含有砂岩和碳酸盐岩的地层，需要采取合适的防磨措施。

断刃则是指钻头刃部发生断裂，这主要是由于受到过大的冲击或拉伸力造成的。

堵塞则是指钻头刃部被岩石屑、胶结物等物质堵塞，导致无法正常进行钻井作业。

控制措施包括选择合适的钻头材料和结构，进行定期的检查和维护，及时清理堵塞物等。

3. 钻柱及井筒失效：钻柱及井筒是支持钻头和输送钻杆的关键部件，其失效会导致整个钻具系统无法正常工作。

钻柱失效主要是由于疲劳断裂，其原因可能是工作条件超过了其承载能力，也可能是材料质量问题。

井筒失效则是由于井壁结构破坏，主要原因是岩石的强度不够，造成井壁塌陷。

控制措施包括合理设计钻柱和井筒的结构，选择合适的材料，定期进行强度检测和防腐处理等。

4. 钻井液失效：钻井液失效主要指钻井液性能下降，无法满足钻井要求。

钻井液性能下降的原因很多，包括固相物质浓度过高、润滑性能不佳、过滤性能下降等。

这些都可能导致钻井液与井底温度、地层压力不匹配，从而出现井壁稳定问题。

控制措施包括定期检测钻井液性能，及时调整配方，控制固相物质浓度和酸碱度，保证钻井液的稳定性能。

钻井作业中油田钻具失效的原因较多，但通过合理的控制措施可以减少其发生概率。

石油钻杆的应力失效分析摘要：石油钻杆在钻井中是传递动力的主要工具，在摩擦碰橦的下，易出现钻柱裂纹成核、扩展、刺漏以致穿孔和断裂。

文章根据工程常出现的问题，分析了石油钻杆的应力失效断裂分析。

关键词：石油钻杆；应力失效；断裂；分析0引言石油钻杆是钻井过程中主要起传递扭矩和输送泥浆的作用，承受着拉、压、扭、弯曲等交叉作用的复杂应力载荷，要想提高钻杆的工作寿命，加工材料必须具有良好的抗扭、抗冲击、抗弯曲等力学性能，必须采用良好的加工工艺和表面处理措施，提高表面质量，最大限度的消除表面应力集中。

钻杆的材料一般为抗硫材料、铝合金材料、钛合金材料、超高强度钢及新型碳纤维复合材料、凯夫拉材料等等。

国内常用的有95SS、105SS、S135、G105、26CrMoNbTiB、UD—165等等。

这些材料才抗腐蚀、刚磨损、抗疲劳等方面各有所不同，使用的油田也不相同，文章主要针对国内常用的S135材料应用中出现的应力失效断裂情况进行探讨分析。

1.钻杆失效分析的作用失效分析是判断钻杆失效形式、分析失效原因、研究失效处理方法，从而达到改善钻干设计原理和完善加工工艺，减少和预防钻杆因同一原因引起的重复失效断裂的不良现象，降低石油钻采的经济成本。

钻杆是石油钻井设备中必不可少的工具，一般都在恶劣的环境下应用，是，应用频率高，时间长，影响使用寿命的因素多，是石油钻采中最薄弱的环节。

分析钻杆的失效原因，有针对性的加以不断的改进，是防止钻杆断裂，保证在钻井中安全运行的重要措施。

2.钻杆断裂分析文章以某钻井队的两次断裂情况进行着手分析：一是钻杆尺寸为 5 1/2”X9.17mm，钢级是S135在某井下2864.3m时发生了5 1/2“的钻杆断裂事故，该井在2863.2m处遇到了4.5吨的阻力，划眼到2864m，悬重由152吨降到110吨，泵压由20MPa降到14.6MPa，起钻时发生断裂，断口离距离公接头0.62m，断口平齐，断口外径140mm，基本无扭曲塑性变形，断口有140mm长的水泥刺痕。

钻杆管体加厚消失端失效分析及预防摘要：钻杆在井下使用过程中的交变应力导致在钻杆加厚消失附近管体内外表面的高应力，是钻杆产生疲劳裂纹致使刺漏失效的原因。

虽然，高应力是加厚消失端附近管体刺漏失效的致命弱点，但并不是所有钻杆在使用中都一定会要在高应力下失效。

失效之前的诱发因素，才是促使它失效的主要原因。

根据十几起钻杆刺漏失效事故，分析统计出影响钻杆管体加厚消失端失效的因素，提出了防止这种失效的相应措施。

关键词：钻杆接头加厚消失端刺漏抗扭强度耐磨带预防措施一、前言2007年1－5月份，钻杆管体刺漏现象突然猛增，由过去的平均每年发生1－2起，突增到2007年上半年就有十几起。

这些刺漏失效的钻杆在规格上以5寸为主，材质上有G105的，也有S135的；在管体内壁涂层上：有内涂层钻杆，也有非内涂层钻杆；在投入使用的时间上：有1995－2000年间的进口钻杆，也有2001－2005年间的国产钻杆，还有从新疆、陕北拉回的一批无厂家，无投入时间的钻杆；在作业区块上：有河南油田钻井队承钻的额尔多斯区块，也有本油田的泌阳区块。

针对这十几起钻杆刺漏失效事故，我们对鄂尔多斯区块打井的40505钻井队刺漏的11根S135内涂层钻杆和45761钻井队在苏东52－61＃刺漏的7根S135内涂层钻杆；对泌阳区块32620钻井队B318#、B325#刺漏的7根G105非内涂层钻杆情况进行了调查，并对事故的原因进行分析。

二、失效钻杆的基本情况及特征（一）鄂尔多斯钻杆刺漏情况及特征2007年1月4日。

在鄂尔多斯承钻的40505钻井队送回11根管体刺漏的S135内涂层钻杆，其刺漏部位均为钻杆加厚消失端附近，离吊卡台肩300－500mm处，刺漏孔为15－40mm不规则孔洞，孔洞周边为泥浆刺痕。

经检验，这11根钻杆其接头外径磨损已小于152mm降至三级的就有7根，投入使用的年限为1999年－2001年，生产厂家是国X厂。

2007年5月25日，在鄂尔多斯区块承钻的45761钻井队，在苏东52－64＃发生刺漏失效S135内涂层钻杆7根，该井完井井深3041米。

浅谈PDC锚杆钻头失效原因及改进对策一、引言1.1 研究背景和意义1.2 目的和意义二、PDC锚杆钻头的失效原因2.1 磨损失效2.2 断裂失效2.3 焊接失效2.4 热失效2.5 化学腐蚀失效三、改进对策3.1 材料改进3.2 结构优化3.3 涂层技术3.4 检测技术四、案例分析4.1 合金刀具失效的典型案例4.2 锚杆钻头失效的案例分析五、结论5.1 成果总结5.2 展望未来研究方向和意义。

一、引言在采矿和岩土工程施工过程中，锚杆钻头被广泛应用于地下支护和锚固，具有安全可靠、效率高的优点。

随着地下工程越来越复杂，对锚杆钻头的要求也越来越高，因此不断有钻头生产厂商开发出新的钻头类型和结构，以适应各种不同的地质条件和工程要求。

其中，多晶金刚石（PDC）钻头因其高效、耐磨、高强、易于钻进等特点，逐渐成为现代岩土工程钻进的主要切削工具之一。

然而，在实际工程应用中，PDC锚杆钻头的失效问题常常成为研究和解决的难点。

失效不仅会影响钻进作业的效率和安全，还会导致生产成本的上升和人力的浪费，严重影响企业的经济效益和社会效益。

因此，研究PDC锚杆钻头失效的原因及改进对策，对行业的发展具有十分重要的意义。

本文将结合相关文献和实例，从失效原因和改进对策两个方面对PDC锚杆钻头失效进行深入探讨，并对相关技术发展做出推测，以期为相关行业的研究工作提供一定的借鉴和参考。

二、PDC锚杆钻头的失效原因2.1 磨损失效磨损失效是PDC锚杆钻头最为常见的失效形式之一，主要表现为刃部磨损、失去切削能力。

磨损的主要原因是钻头在长时间钻进过程中与地层中的砂石、矿物等硬质物质相互摩擦和碰撞，导致刀片表面形成磨损痕迹，后期磨损程度逐渐加重，最终导致磨损失效。

钻头的材料、涂层、结构等因素均可影响磨损失效，因此提高钻头的耐磨能力是防止磨损失效的一种有效手段。

2.2 断裂失效断裂失效是PDC锚杆钻头重要的失效形式之一。

PDC锚杆钻头刀片与钢体之间的粘结强度是影响钻头断裂的主要因素。

钻具常见失效形式钻具是石油钻采过程中最重要的工具之一，它承担着在井下复杂环境中进行钻井、完井和修井工作的任务。

钻具在使用过程中可能会出现各种不同的失效形式，这些失效形式对钻井作业的安全和效率都会造成严重影响。

对钻具常见的失效形式进行深入了解，并采取相应的预防和修复措施，对于保障钻井作业的顺利进行至关重要。

一、钻具断裂钻具断裂是指钻具在使用过程中由于受到超负荷的力或者外界环境的影响而发生了断裂。

钻具断裂主要包括两种情况：一种是在井下受到挤压或者拉力作用而断裂；另一种是在井口或者运输途中受到撞击或者损伤而断裂。

钻具断裂不仅会造成生产过程的中断和钻具设备的损坏，更严重的是可能会导致工人的伤亡事故。

预防钻具断裂成为了钻井作业中一项非常重要的任务。

预防钻具断裂的方法主要包括：一是在设计和制造钻具时，要充分考虑到井下复杂的工作环境和受力条件，合理选择材质和加强加工工艺，以提高钻具的受力强度和耐磨性；二是在使用前对钻具进行全面的检查和测试，及时发现和排除隐藏的缺陷，确保钻具的安全可靠；三是在作业过程中，严格按照操作规程进行，避免对钻具进行过大的冲击和挤压，以减少钻具断裂的风险。

二、钻具磨损钻具在钻井作业过程中，由于与井壁、岩石和砂砾等硬物的接触和切削作用，会导致钻具的磨损。

钻具磨损主要表现为刀具的磨损、钢管的磨损和接头的磨损。

刀具的磨损是指在切削过程中，刀具表面受到硬物的侵蚀和摩擦，导致刀具刃口变钝或者破损，降低了钻井的切削效率和质量。

钻具的磨损是指在钻井过程中，钻杆和钻头等钻井工具的表面受到硬物的磨损，导致钻具的直径和长度减小，影响了钻井的效率和深度。

接头的磨损是指在作业过程中，钻具的接头处由于受力不均或者受到振动和冲击，导致接头表面的变形、损坏或者腐蚀，影响了整体钻具的可靠性和密封性。

预防钻具磨损的方法主要包括：一是选择合适的材质和工艺，提高钻具的硬度和耐磨性，延长钻具的使用寿命；二是在选用刀具和钢管时，要根据井下地层的特点和井壁的性质，合理选择刀具的材质和结构，以提高刀具的抗磨损能力；三是对钻具的使用和维护进行规范管理，定期对刀具和钻头进行更换和修复，避免因磨损过大而影响钻井作业的进行。