煤矿用钻杆断裂原因解决措施

非开挖导向、定向钻进用钻杆的失效原因及解决措施前言钻杆最可怕的失效形式是钻杆的断裂。

钻杆在导向、定向钻进铺管过程中一旦断裂，将会对工程造成严重影响，不仅是经济上的损失，而且影响工期，失去信誉，后果不堪设想。

因此，作为施工企业，一定要学会如何正确地选择和使用钻杆；而作为钻杆生产厂家，要知道非开挖工程对钻杆的特殊要求，生产出高强度、高弹性和高可靠性的钻杆。

笔者在1994年至1998年间曾带队做过多项导向钻进非开挖铺管工程，尽管当时的钻杆质量非常差，但在施工过程中从未遇到断钻杆事故。

后来，笔者从事非开挖工艺和钻具的研究、设计工作，此期间也是我国非开挖铺管技术迅猛发展的时期，时常有施工单位报告钻杆断裂事故，总觉得有些费解。

于是，笔者亲身在施工现场调查了多起事故原因，同时设计了多种结构形式的钻杆进行试验。

通过多年的事故分析和试验研究，总结出一些钻杆失效（主要是断裂）产生的原因：除钻杆自身质量问题外，施工中不当的操作是使钻杆失效的主要原因。

笔者撰写此文旨在避免施工企业重复走弯路，也算作为我国非开挖技术的发展做一点贡献。

一、钻杆主要失效形式及原因分析非开挖导向、定向钻进用钻杆往往在受到较大拉力和扭力作用的同时，还受到弯曲力的作用。

钻杆通过曲线段时，钻杆被迫弯曲，弧线内侧受压应力作用，弧线外侧受拉应力作用。

当钻杆在曲线段旋转时，杆体就受到拉压交变应力的作力，而钻孔曲率半径越小交变应力就越大。

研究表明这个交变应力达到一定值后，就极容易使钻杆产生疲劳裂纹。

钻杆刚开始产生的疲劳裂纹非常微小，肉眼很难发现，但疲劳裂纹发展速度极快，最后表现为突然的脆性断裂。

试验证明，钻杆受交变应力作用而疲劳断裂是非开挖钻杆断裂失效的主要原因。

很多钻杆在施工导向孔时发生断裂事故就佐证了这一结论。

目前我国的非开挖施工队伍有很多是经验丰富素质高的专业公司，但更多的是临时拼凑起来的没有任何施工经验和技术的队伍，他们往往连钻杆（或钻孔）的曲率半径都没听说过，让他们来指挥非开挖施工是造成钻杆断裂的人为方面的主要原因。

钻具常见失效形式钻井是钻孔采取地层样品的方法，也是勘探石油、天然气最常用的手段。

在钻井过程中，钻具是至关重要的组成部分，其承担着钻孔、转动、传递钻压等功能。

但是钻具在实际使用过程中，受到摩擦、振动、腐蚀等多种因素的影响，使得其出现各种失效形式。

下面我将详细介绍钻具常见失效形式。

一、弯曲失效弯曲失效是指钻具管柱的弯曲度超出正常设计范围，严重时会导致钻杆破裂。

导致弯曲失效的原因可能是以下几方面：1、地质条件：地下岩体变化、地层压力、地下水位等。

2、工况因素：如转速、下荷、井深、钻头型式、推进速度等。

3、管柱的质量：如供应商的加工技术、材料的质量等。

为避免弯曲失效，可以在钻具选择上合理匹配井的地质条件，控制钻井参数的调整，保证管柱的质量等。

二、断裂失效断裂失效是指钻具在钻井过程中发生的破裂现象。

断裂失效原因主要是钻杆的材料强度和切向和轴向载荷。

在挖掘过程中，管柱承受大量的重量和摩擦力，而断裂失效主要由以下因素导致：1、钻杆设计:如果钻杆材料不足以承受挖掘压力，钻杆可能会断裂。

2、钻杆的运转状态:如果钻杆被曲折，扭曲或振动，则管柱可能会断裂。

3、环境影响:如果钻井环境温度变化剧烈，钻杆可能会收缩或扩张，然后从而导致断裂失效。

为避免断裂失效，需要选择适当的钻头和井深，定期更换老化的钻杆，使用高质量的钻具，确保钻杆金属的断裂强度和高强度的金属性质能够抵抗外部的载荷。

三、疲劳失效疲劳失效是指由于钻井过程中的啮合、转动、振动等作用，使得钻具的材料受到多次反复的载荷作用而导致的失效。

疲劳失效通常是由以下原因引起的：1、超负荷：如果管柱承受超出其载荷极限的应力，随着时间的推移，它们将在高载荷情况下疲劳。

2、变形：如果管柱在钻井过程中出现变形，如扭曲、振动等，其疲劳极限会降低。

3、环境因素：诸如温度、酸碱性等环境因素可能导致钻具的材料受到损害。

为了避免疲劳失效，以下是几个重要的措施：1、选择尽可能高的钻杆金属强度。

2、控制切削转速，减少外部载荷情况下的功率。

抽油杆断脱分析与防治对策抽油杆断脱是油田钻采过程中常见的问题之一，不仅直接影响采油效果和成本，还会对生产安全造成严重威胁。

因此，对于抽油杆的断脱问题需要进行详细的分析，并制定相应的防治对策。

本文将对抽油杆断脱进行分析，并提出相应的防治对策。

一、抽油杆断脱的原因1.杆体结构问题：如果抽油杆的杆体结构不合理，或者杆体质量不合格，不仅会降低杆体的强度和耐磨性，还会对杆体的刚性和硬度造成影响。

这种情况下，抽油杆可能会在运行过程中发生振动和晃动，最终导致抽油杆断脱。

2.井下环境问题：油井的环境条件非常苛刻，常常存在高温、高压、腐蚀等情况。

如果抽油杆没有经过必要的抗腐蚀处理，就会发生腐蚀损伤，从而降低了杆体的强度和硬度，使抽油杆容易断裂。

3.操作人员的失误：在运行抽油杆的过程中，如果操作人员的技术水平不高，就很容易疏忽大意，造成杆体的受损和断脱。

例如，操作人员在吊卡抽油杆时没有保证角度垂直，或者吊卡的抓扣不良，都可能导致抽油杆受损。

4.抽油杆的老化：抽油杆在长期使用过程中，由于杆体的疲劳受损、腐蚀介质的腐蚀、杆体受热等原因，会逐渐老化。

如此一来，抽油杆的强度和硬度会降低，密封性能也会受到影响，最终导致抽油杆断脱。

1. 技术改进：通过技术升级和优化设计，提高抽油杆的强度和刚度，使其更容易适应井下环境的变化。

另外，加强对杆体材料的选择和质量检测，对抽油杆的生产和加工环节进行彻底的质量控制，保证抽油杆的质量和性能。

2. 作业规范：抽油杆的使用要遵循规范，确保每个操作环节都得到科学的规划和准确的执行。

特别是在处理断裂、捻转、积石、间隙等问题时，操作人员要有一定的技术水平和判断能力，以保证沉降杆的正常运行。

3.配套设备升级：升级井下设备，使用高效可靠的设备，减少因设备故障、维修不及时等原因导致抽油杆断脱的情况发生。

例如,应考虑采用进口万能测试机、无损检测设备、杆头封端机等先进设备。

4. 抗腐蚀处理：抽油杆的防腐处理非常重要，主要是针对矿泉水、渗透水、苯、醇、甲醛等对抽油杆造成腐蚀的介质。

抽油机井杆断脱原因分析与预防对策抽油机井杆是油田开采中重要的设备之一，其主要功能是将地下油层中的油井液抽上地面进行处理。

该设备由多根钢管组成，通常有数百根钢管堆叠而成，联合起来形成一个井杆。

然而，在实际生产中，经常出现井杆断裂和脱落的情况，给生产带来极大的影响。

因此，本文将分析抽油机井杆断脱原因，并提出预防对策。

一、原因分析1. 断裂原因分析（1）重负荷当井杆处于长时间重负荷状态时，会因过度负荷而导致井杆断裂。

比如，在冬季因为冻土等原因，泥浆的密度急剧上升，泥浆的黏度增大，会形成较大的剪切力，导致井杆常压断裂。

（2）腐蚀损耗井杆长期处于地下，极易受到井内油气、水、气vapour等介质的侵蚀，导致井杆表面腐蚀，从而减少了井杆的强度。

当井杆表面腐蚀严重时，容易出现断裂。

（3）拉伸应力太大井杆在运行过程中，会受到地下油气动态载荷的作用，导致井杆变形产生拉伸应力，当拉伸应力超过井杆的抗拉极限时，井杆就会发生断裂。

（1）偏心原因井杆堆叠不规范，容易造成井杆偏心，导致井杆脱落。

（2）井杆接口质量差井杆接口连接形式复杂，容易出现接口间隙大、连接不紧等情况，使井杆处于松散状态，从而导致井杆脱落。

此外，如果接口处使用的螺纹不均匀，也会导致井杆脱落。

（3）地震和冲击地震和冲击容易损坏井杆接口，导致井杆脱落。

二、预防对策1. 技术措施（1）加强井杆管理对钻出井杆进行检测和试验，发现井杆出现变形、裂缝、腐蚀和损耗等情况，在未造成事故前及时进行更换。

同时，对于新的井杆要严格检测和试验，保证其质量符合标准要求。

（2）修补螺纹的均匀性对井杆螺纹进行修整，保证螺纹精度和均匀性，减少螺纹运动时的摩擦和损耗。

（3）改进井杆结构加强井杆的整体试验，改进井杆的结构，减少井杆数量，增加井杆长度，减少接口数量，有视情况采取更牢靠的接口形式。

2. 管理措施（1）加强机器设备的维修和保养加强设备的维护，清除井口、井筒和地面的杂物，防止井杆因为被异物打断而丧失支持。

螺杆桩机钻杆断裂形式及原因分析作者：张宗媛来源：《硅谷》2015年第02期摘要介绍螺杆桩机钻具的主要组成部分，通过螺杆桩钻具在实际生产中出现的几种失效现象，针对钻杆主要失效形式经过计算及现场考察逐个列举并分析原因，对失效原因提出解决方案。

关键词螺杆桩机；螺杆钻具；失效形式中图分类号：TU67 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2015）02-0239-02理论上在相同承载力的情况下螺杆挤土桩投入的成本比长螺旋灌注桩、沉管预制桩相对较低，国内建筑桩机（桩工机械）螺杆挤土桩施工正逐渐取代长螺旋灌注桩施工。

螺杆挤土桩应用螺杆钻具在加压装置的协同作用下挤土形成螺纹孔，既避免了返土现象，又增加了桩体的承载力，响应了国家节能减排的号召，并改善了施工环境。

螺杆钻具第一节为梯形螺纹节，其余各节为光杆。

由于恶劣的工作环境和复杂的受力情况，螺杆桩机钻杆易出现破坏断裂现象，主要为疲劳断裂和扭转变形，极少发生钻杆失稳导致的弯曲变形。

因此，为了避免生产事故，针对钻杆断裂失效原因进行分析，并找出解决办法。

1 螺杆桩机钻杆的介绍螺杆钻具主要由钻头、梯形螺纹钻杆、光钻杆、泥浆管等组成。

使用内、外六方接头通过销体连接，部分使用内、外八方接头通过销体紧固，钻具内设有泥浆管，作为输送混凝土的通道。

钻头用于完成钻进过程中破土和碎石的工作，因此它必须有足够的强度和硬度。

为防止钻头被动力头旋转产生的过大扭矩撕裂，要求钻头钻进过程中受力均衡，设计时选用两侧对称的钻头叶片方式。

螺纹钻杆部分主要由叶片和中心管组成。

根据所需的钻具直径大小来选定中心管。

中心管的直径加上二倍叶片宽度即为所设计钻具的直径。

叶片采用分段铸造成型，每个螺距分3段铸造。

可以根据所需的螺纹形状及螺纹深度大小设计叶片的具体形式。

中心管选用无缝钢管。

中心管与叶片通过焊接结合在一起。

在螺杆部分中间设有泥浆管，方便混凝土灌注，且能预防泥浆滞留造成钻杆阻塞。

钻杆部分由内部泥浆管和外部中心管组成，通过内六方或内八方接头连接，并通过销轴紧固。

反井钻机承载接头断裂事故处理技术探讨摘要：煤矿使用反井钻机，因产品质量因素，以及现场过倾斜煤层、地质变化带等情况，扩孔钻头受偏载影响，存在一个附加弯矩，可能造成承载接头断裂或钻杆断裂等事故发生。

通过承载接头断裂事故的处理办法，提高现场事故处理能力，确保设备快速处理，防止对生产的中断事故延长，具有一定的借鉴意义。

关键词：反井钻机承载接头工装一、概述太平煤矿+700m 水平南一采区2#溜煤井ZFYP2.5-80-200反井钻机于该钻机系2018年11月出厂，2018 年12 月25日安装完成并试运转成功，同时投入钻小孔作业，于2019年1月9日完成钻小孔作业，钻井深度95m，随即完成扩孔器安装，截止1月18日，完成扩孔深度5m。

1月18日14：30，2名钻机司机正常作业，当扩孔到标尺1.2m处时，钻机承载接头突然断裂，断裂的棘轮套下落到底板上，导致底板变形严重，2个主推缸∮80销轴、16颗底板固定M20螺栓全部断裂。

事故造成ZFYP2.5-80-200反井钻机全部停止运行。

二、现场检验情况钻机承载接头断列事故发生后，18日下午及19日，太平矿副总工程师组织各部门人员，生产厂家技术人员赴现场查看事故现场，承载接头断裂情况如下图：图一作业现场承载拉头断裂位置。

三、事故原因分析1、直接原因经太平煤矿、生产厂家售后服务人员现场测量分析，承载接头内部有伤，受伤面积大约为接头断面的三分之二，扩孔到标尺1.2m处时，突然断裂，是此次事故的直接原因。

2、间接原因：（1）经生产厂家检测，隐患系在该设备生产过程中，材料选择及质量管理不到位，导致产品质量存在缺陷，不能满足生产需要。

（2）该产品系较新产品，前期使用经验及试验参数不足。

四、事故处理方法（一）技术方案1.钻机扩孔钻头安置处理：将钻机扩孔钻头固定在混凝土基础面上，钻机扩孔钻头悬吊在导孔中。

1.1制作专门起吊工装，发往现场。

1.2拆除断裂的主推缸销轴，重新装入略细的销轴。

抽油机井杆断脱原因分析与预防对策抽油机井杆断脱是指在油田生产中，由于井杆受到一定载荷或外力作用而发生破裂或脱落。

井杆的断脱会导致油井停产，影响生产效益，甚至可能造成安全事故。

对抽油机井杆断脱原因进行分析，并采取有效的预防对策，对于保障油田生产安全和稳定生产具有重要意义。

本文将就抽油机井杆断脱的原因分析及预防对策进行详细探讨。

一、断脱原因分析1. 材料质量问题井杆的材质质量是导致断脱的重要原因之一。

如果井杆的材质质量不达标，存在内在缺陷或者疲劳裂纹，就会在受到一定载荷或外力作用时发生断脱。

对井杆材料的质量进行严格的把关和检测至关重要。

2. 腐蚀井下环境往往存在酸性、盐性等腐蚀性介质，这些介质会侵蚀井杆表面，导致井杆的强度减弱，从而增加了断脱的风险。

腐蚀性介质的存在不仅仅是对井杆本身的危害，还可能对井下设备和管道造成损坏。

加强井杆的腐蚀防护，选择具有一定耐腐蚀性能的材料是降低断脱风险的有效手段。

3. 运行过程中的振动抽油机在长期运行过程中，会产生振动，这些振动会对井杆产生一定的疲劳损伤，最终导致井杆的断脱。

减少抽油机的振动，提高其稳定性，对于减少井杆的断脱有着重要意义。

4. 载荷超载在实际生产操作中，由于操作不当或者其他原因，往往会导致井杆受到超载，这将大大增加井杆发生断脱的风险。

严格按照设计要求和操作规程进行井下操作，对井杆的载荷进行有效控制，是预防井杆断脱的重要措施之一。

5. 环境影响环境因素也可能导致井杆断脱。

在极端的天气条件下，如强风、雷电等恶劣天气条件下，井杆很容易出现断脱。

密切关注环境变化，及时采取措施防范极端天气对井杆的影响，对预防断脱具有重要意义。

二、预防对策1. 严格材料质量把关对于井杆材料的选择和生产，要严格按照国家标准和行业标准进行把关。

确保材料的质量符合要求，避免因材料质量问题导致的断脱。

2. 加强腐蚀防护选择耐腐蚀性能好的材料，对井杆进行防腐处理，可以有效降低因腐蚀导致的断脱风险。

煤田勘探中钻杆断裂原因分析与预防措施的探讨【摘要】文章介绍了在遇见溶洞、地层破碎等复杂地层情况下钻杆断裂的危害，分析钻杆断裂的原因，并提出了预防措施。

【关键词】复杂地层；孔内事故；钻杆断裂1 概述在煤田钻探施工过程中，钻杆断裂尤为普遍，因此，分析钻杆断裂发生原因，研究更好的解决措施就有了十分重要的意义。

2 勘探区地层特点巫山勘探区位于渝东偏北部的巫山县官渡镇与湖北省建始县接壤处，地层“从上至下”主要分为中生界的三叠系下统嘉陵江组T1j、大冶组T1d和古生界的二叠系上、中统大隆组P3d、长兴组P3c、吴家坪组P3w、孤峰组P2g、茅口组P2m、栖霞组P2q组成。

区内三叠系嘉陵江组为灰色薄层块状溶角砾岩，其岩溶破碎裂隙发育，泥质灰岩夹白云质灰岩，含燧石，其下大冶组T1d、大隆组P3d、吴家坪组P3w为深灰色页岩、黑色钙质泥岩、砂质泥岩、燧石灰岩夹硅质灰岩、泥灰岩、燧石呈团块状产出，是易垮、塌、掉块、流砂涌漏的主要层段。

3 钻杆断裂的危害ZK212是勘探区内一钻孔，设计孔深815m，使用XY-5型钻机，采用金刚石钻进，开孔孔径φ170mm，终孔孔径φ75mm，钻孔施工的过程中，事故繁多，大大小小共计发生了20次左右，其中有一半的事故是属于钻杆、钻具断裂。

钻杆断裂带来的危害是很大的，其危害主要表现在：（1）浪费人力、物力，贻误工期，增大钻探成本由于该孔事故次数多，处理事故时间长，使得整个孔施工工期长达一年之久，浪费人力、物力，延误工期，增大了钻探成本。

（2）危及人身安全在事故发生和处理过程中，由于起下钻具频繁，常忙中出错，极易导致人身安全事故，事故频发的时候更是如此，操作人员心情过于急躁，操作失误导致提引器碰伤人、管钳忘记取下弹回伤人等一系列的人生安全事故。

（3）造成质量事故钻杆断裂事故，有时一旦处理不当，除了打偏心孔以外，还可能直接导致钻孔报废，造成极其严重的质量事故。

综上所述，由于钻杆断裂事故有如此多危害，分析钻杆断裂发生的原因以及采取预防措施，提高钻杆质量，降低钻孔事故率，保证正常钻进就具有了十分重要的意义。

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。

钻具事故原因处理及预防措施1、概念：是指钻杆、钻铤及其它入井工具、辅助工具在井下发生的各种事故的总称。

发生钻具事故后，遗留在井内的钻具叫“落鱼”，“落鱼”的顶端叫“鱼顶”或“鱼头”。

2、常见的钻具事故及发生的原因（1）钻具折断：（1）钻杆本体折断：由于钻杆质量或管壁变薄、卡瓦牙刻痕或其它外伤、各种腐蚀痕迹等，使钻杆强度减小。

钻杆在井内受到较大拉力及扭矩作用力时（如卡钻或蹩、跳钻、强拉、硬转）而折断。

一般发生在距离母扣端1.2m以内。

（2）钻铤粗扣折断：由于钻铤刚度大，而粗扣处则小得多。

当钻铤在井内工作时要受到压、扭、弯等复合负荷作用力时，丝扣加工质量或操作不当都会造成折断。

一般常发生在钻铤母扣根部退刀槽余扣处或公扣根部的应力集中部位。

（2）钻具脱扣：脱扣是指丝扣未损坏，钻具各种原因（蹩、反转或打倒车）将丝扣倒开脱扣。

（3）钻具滑扣：是指丝扣受力后拉脱滑开。

主要原因是由于丝扣上卸扣次数过多，丝扣磨损、上扣不紧、钻井液冲刺磨损、扣型不合标准等造成滑扣。

3、钻具事故的处理钻具事故发生后，应该依据事故的性质及时处理。

如果是钻具脱扣或滑扣，则应尽快采取井下对扣打捞“落鱼”。

若对扣失败，则应按照钻具折断进行处理。

钻具折断后，要依据起出钻具的断口形状、水眼尺寸及外径，判断“鱼顶”形状和选择适当的打捞工具。

除常用的工具外，还可以进行特殊设计。

（1）钻具事故处理常用工具卡瓦打捞筒、打捞矛、公锥、母锥、安全接头、印模、壁钩、倒扣接头、磁铁打捞器等。

公锥母锥磁铁打捞器1接头2 体部3上磁极4衬筒5磁芯6下磁极7引鞋篮式卡瓦打捞筒结构螺旋卡瓦打捞筒结构平底磨鞋卡瓦打捞矛（1心轴2卡瓦3释放环4引鞋）2、常用打捞工具的用途（1）公锥：是从落鱼内孔打捞的一种常用工具，宜在管壁较厚的部位使用，通常用于钻铤、钻杆接头、钻杆加厚部分打捞，而对钻杆及套管本体不宜使用。

（2）母锥：母锥是从落鱼外部打捞的一种工具，它不受管壁厚薄的限制，但却要受井眼直径的限制，一般要求母锥最大外径10~20mm。