关于R780钻杆断裂问题的分析研究

合集下载

试分析钻杆管体横向开裂的原因和解决方法

学性能试验定义方法以及ASTM E23中对金属材料的缺口试验标准做了拉伸和冲击试验。

从实验结果得知，本次断裂的钻杆在力学性能上与API SPEC 5DP 中的钻杆规范完全相符。

3.3 金相最后笔者又对钻杆的开裂部位做取样进行了金相分析，从中得出管内存有许多裂纹，在裂纹的两侧部位没有发现氧化与脱碳现象。

4 分析结果本文以一宗钻杆开裂事故为研究对象，对开裂钻杆化学成分与力学性能进行了初步的检查，得出钻杆本身没有任何问题。

之所以出现了钻杆断裂，主要是因为钻杆的工作环境对钻杆造成了较为严重的腐蚀。

通过对钻杆端口纹路分析得知断口最初出现在外壁，且断口的扩展区有着明显的疲劳辉纹。

外壁、钻杆都有微裂纹、腐蚀凹坑，得出钻杆的外壁裂纹与开裂断口有相同的性质。

内壁扩展区疲劳辉纹是腐蚀疲劳。

在钻杆壁出现的腐蚀物为氧化腐蚀物，所以钻杆腐蚀为氧化腐蚀。

钻井液是钻井过程中必须用到的物品，其循环系统为半敞开系统。

钻井液在除砂器、离心泵、振动筛、储罐通过时都会与和大气接触[1]。

大气中的部分氧气会在此过程中渗入钻井液成为游离氧。

因溶解氧强去极化作用导致即便氧的质量分数非常低，同样也会导致钻杆出现腐蚀问题，甚至造成严重的损伤[2]。

5 应对钻杆开裂的手段腐蚀是钻杆开裂最主要的原因[3]。

因此钻杆保养工作首先要做的就是为钻杆和钻井液提供更安全的工作环境，减少甚至是消除溶解氧对钻杆的腐蚀。

笔者建议定期对钻井液做脱氧处理在钻井液当中添加一定的缓腐蚀剂，提高钻井液的酸碱值，使其pH 值保持在10以上。

此外还要大力推广内涂层钻杆应用，做好钻杆堆放期的维护工作，以免存放不当引发钻杆出现腐蚀坑。

钻杆存放前必须清理钻杆内外的钻井液，当清洁结束后才可以堆放钻杆。

6 结语本次开裂的钻杆失效机理是腐蚀性疲劳，原因是钻杆的内外壁氧化腐蚀进而出现了腐蚀坑。

在交变应力作用下，钻杆内的腐蚀坑出现了疲劳裂纹，在疲劳裂纹不断扩张的作用下，导致钻杆出现了横向开裂问题。

关于R780钻杆断裂问题的分析研究

关于R780钻杆断裂问题的分析研究【摘要】本文主要研究定向钻机以及其钻杆断处的细节表象，对其展开细致的总体观察、机械能动性测试以及物理或者化学成分测定等。

在测试结束后研究其结果并进行总结后可知，R780钻杆断裂的主要原因为施工中受到扭转力过大从而致使其钻杆金属疲劳，进而断裂；而R780钻杆上出现裂缝的主要原因为该钻杆受力过大，同时制作钻杆的原材料的强度稍有不足。

【关键词】钻杆断裂；扭转应力；探究分析对于定向钻机而言，由于其采用非开挖技术，因此对城市的道路不会产生较大的损害，又因其工作效率较高、工作成本相对低廉，该定向钻机的用途非常广泛，例如城市供水系统建设、城市热能供应、城市天然气供应、挖掘安置石油管道和电力通讯设备的架设等方面。

然而由于地形、环境等方面的影响，定向钻机的钻杆很容易出现裂纹甚至断裂。

本文主要研究R780钻杆的断裂问题，通过从施工现场取样的断裂钻杆为例，以显微测定、钻杆原材料以及钻杆断裂面的成像等方式为主要检测手段，从根本上研究该钻杆的开裂原因。

一、对钻杆的理化测试（一）总体测定将于施工现场所取得的R780钻杆进行实验室测定可知其相关属性如下：钻杆的长度为300mm，其表面稍有生锈，其中断裂处外可见60mm左右的横向裂纹，如图1所示。

从该图中可知，钻杆壁的厚度正常，细致观察管壁内部可知，该断面与钻杆的轴线出现了倾斜，倾斜角度约为45°，该倾斜使得断裂部位出现双平台现象，断裂处氧化严重，但是通过技术检测，该部位依然显露出断裂纹，纹路较为清楚且指向均匀。

因此可知，该处是钻杆的断裂源头，其大小约为整个断裂口的30%。

（二）对钻杆进行成分测定以及机械测试机械测定主要是从钻杆的中部取样分析，分析所用的主要仪器如下。

（1）对样本进行化学分析的仪器为QFN750光谱仪；（2）对样本进行拉伸强度测试以GB/T228相关标准为理论基础，采用CMT系列微型测试仪；（3）以GBT229为主要测试标准，采用NCSI智能冲击实验仪器对样本的冲击性进行试验。

造成地质钻杆断裂的原因有哪些

造成地质钻杆断裂的原因有哪些
在地质钻探中,地质钻杆是链接钻具和钻机的关键钻探配件,它起到传输钻机动力、水泵的冲洗液的关键作用。

地质钻杆在金刚石钻头钻进时受到巨大的扭矩，极容易造成断裂或者是拧断的事故。

具体的原因有以下几点：
1，钻杆的材质
如果钻杆使用普通的钢材，其韧性和硬度、耐磨度等都达不到地质钻探的行业标准，在钻进时摩擦损伤严重，受到横向震动时容易扭曲，进而使钻孔弯曲。

现在国内大多数厂家都是用高品质材质钻杆，金钻钻头厂使用的就是上海宝钢的R780材质，保证了钻探工作的安全稳定的进行。

2，钻杆的加工
钻杆的加工主要是切割、淬火、车丝、装饰。

最重要的环节是淬火和车丝，淬火也就是热处理是需要很高的技术，温度过高会使得钻杆的刚性硬度猛增，脆性增加反而会让钻杆极容易断裂，温度过低又会使钻杆的内外应力不均出现裂纹现象。

车丝为锥形的细螺纹，很容易损伤，损伤后其连接强度会下降，容易造成钻杆的脱落。

金钻钻头厂自主加工，确保加工的精度和细度，避免了这类问题的产生。

3，钻探操作
因为现在钻探配件的价格大幅下降，像金钻的110mm的金刚石钻头价格从原来的300元批发价降到现在的260元，并且品质保证，钻探成本的下降让很多机长操作更加的随意，没有严格按照钻探技术的操作规范，猛烈加压，随意控制冲洗液量，干烧等等，都加剧了钻杆的损伤程度。

容易造成钻杆的不可逆的损伤、扭曲、裂开等。

综上，让钻杆不出现问题的方法就是选择金钻钻头厂生产的地质钻杆，同时规范操作机器，做到不猛加压、不随意更改钻进规程参数。

出现钻杆弯曲和裂纹现象时一定要更换新钻杆，不可继续使用。

摩擦焊接钻杆焊缝断裂失效分析

摩擦焊接钻杆焊缝断裂失效分析运用金相显微镜、扫描电镜对摩擦焊接钻杆焊缝断裂失效进行了分析。

结果表明，碳化物分布不均匀导致调质处理后在钻杆接头中产生“带状组织”。

焊后不正确的热处理使焊缝组织中出现残存的条状分布的马氏体，此条状分布的马氏体使焊缝的强韧性下降，造成焊缝发生疲劳断裂失效。

改进热处理工艺后，消除了残存马氏体，提高了钻杆焊缝的强韧性，从而提高了钻杆的使用寿命。

石油钻杆是油田钻井机械的重要部件。

钻杆由钻杆接头和钻杆管体通过摩擦焊接而成，焊后进行正火或调质处理。

钻杆使用时承受很大的拉应力和扭矩，并经受强烈的震动和冲击。

合理的摩擦焊工艺和正确的焊后热处理可使焊缝力学性能满足行业标准［1］。

如果摩擦焊或焊后热处理工艺不当，钻杆使用时焊缝容易断裂，造成很大的经济损失。

现有现场使用断裂钻杆1根，需要进行失效分析，判定其失效原因，提出解决措施，以提高钻杆质量，避免断杆事故发生。

2 现场调研钻杆生产厂生产的钻杆采用的接头为外购件，材料为40CrMnMo钢，调质处理后硬度为285～319HB（30～35HRC）。

管体采用已使用过的钻杆切除已损坏的接头后的旧管体。

接头与管体采用摩擦压力25～30MPa和顶锻压力50～60MPa的摩擦焊进行焊接。

根据现场了解，摩擦焊工艺较稳定，一般情况下能保证焊接质量。

焊后钻杆经中频加热后冲去焊缝内翻边，然后用车床车去外翻边。

最终热处理工艺为：中频淬火＋中频加热回火。

规定的淬火加热温度为920℃，回火温图2 钻杆接头母材的金相组织×400腐蚀剂：4％硝酸酒精根据化学成分分析结果可知，该接头的材料为40CrMnMo钢。

接头母材的金相显微组织为回火索氏体，晶粒度为7～8级，沿接头轴向呈带状分布，显微组织不均匀。

白色区间显微硬度为183～188HV，黑色区间显微硬度为216～223HV。

黑色区间内含有较多的白色碳化物颗粒，用HR-150型洛氏硬度计测定其洛氏硬度值为31～36HRC，平均值为34HRC。

钻杆：钻杆断裂的常见原因

钻杆：钻杆断裂的常见原因在钻井过程中，钻杆是连接钻头和钻机的重要部件。

钻杆的质量和牢固程度直接关系到钻井进度和效率。

然而，钻杆断裂是钻井作业中常见的问题，不仅会导致钻井中断，还可能造成意外事故。

本文将会介绍钻杆断裂的常见原因，以帮助读者更好地理解及预防此类问题的发生。

1. 材料问题钻杆通常由不锈钢、铁合金等优质材料所制成。

如果钻杆的材质不符合标准或者材料质量出现问题，那么钻杆就很容易出现裂纹或者断裂。

此外，由于钻杆通常处于悬挂状态，在运输、搬运和落地的过程中，如果受到撞击或者挤压等机械损伤，也会加速钻杆的疲劳破裂。

2. 钻杆疲劳通过连续地旋转和振动，钻杆会发生疲劳和龟裂现象。

尤其是在长时间的高强度钻井作业中，疲劳程度会更严重。

当钻杆内部的应力超过其承受能力时，就会出现疲劳破裂，导致钻杆断裂。

3. 断节区域设计问题钻井作业中，需要用到焊接的钻杆，若连接设计不合理或者焊接质量差，断节区域很容易出现龟裂、缺陷等缺陷，在钻井时候断裂导致难以控制、拆除。

断节区域的设计不当，比如装配了不适合的连接器，也会导致钻杆断裂。

4. 钻井参数设置问题在钻井过程中，如果钻杆没有合理的被加压或拉扯，可能会导致钻杆的轻微变形与内部的应力分布不均，从而导致疲劳破裂。

同时，如果钻井参数设置不合理，比如设置的钻头转速过快或钻压过大等等，也会导致钻杆断裂。

5. 操作方法问题如果钻杆的把持、转动或装卸不当，都会导致钻杆的损坏。

特别是在斜井或水平井中，如果钻杆撞到井筒边缘或者在管柱中折断，都属于操作不当导致的破裂。

6. 比例失衡在钻井施工中，如果使用过大的钻头，或者井深和钻头尺寸比例过于失衡，也会导致钻井作业中钻杆断裂。

比例失衡出现的最常见情况就是井深过大而使用过小的钻头，这会导致钻杆的剧烈振荡，从而导致钻杆的疲劳破裂。

总的来看，钻杆断裂往往是由材料问题、疲劳、断节区域设计问题、钻井参数设置问题、操作方法问题和比例失衡等多种因素共同作用导致的。

煤田勘探中钻杆断裂原因分析与预防措施的探讨

ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＦＯｒｕｍ
减小钻杆弯曲挠度和弯曲应力，增加半波长度，降低钻杆断裂频率：（４）针对不同岩性、钻孔深度和钻孔直径的要求，合理选用钻进参数，防止钻杆过载；（５）钻杆要分级使用，不能新旧混用。钻杆断裂总是在钻杆最薄弱的部位发生。因此，钻杆连接时要尽量做到等强度，按钻杆新旧程度分级，统一调配使用，不能新旧混用。（６）钻杆在使用时不应猛敲、猛打，在每回次时应对钻杆加强检验，查找有裂缝等不良现象的钻杆，并用新钻杆替换。（７）在遇到溶洞或地层坍塌时，应及时有效地处理，防止钻杆弯曲应力增大，增大钻杆折断的系数。８结语在勘探区其余钻孔的施工中，根据地层特点有效地采取了预防措施，舍弃了使用时间过长的钻杆，新增了质量要求合格的钻杆，严格按照《岩心钻探规程》进行施工，合理选择钻进参数，在遇到问题时及时有效地处理，使得这些钻孔较之前施工的钻孔减少了钻杆断裂的发生，从而降低了钻探成本，钻孔质量得到很大的提高。
［２】郑林．钻杆加工工艺探讨Ⅲ．机械工程师，２００９．【３】刘鸿文．材料力学［Ｍ］．高等教育出版社，１９９７．作者简介：赵得全（１９６６．８一），男（汉族），重庆人，毕业于陕西煤炭工业学校，煤炭钻探专业，高级工程师，从事钻探现场技术管理工作。
能够基本满足客流量相对较大区段的需求，而对于客流较小的区段，做到有限度得维持运营。同时采用该行车组织方法，也可以现场抢修人员有足够的时间和空间去进去抢修作业，从而可以尽早得处理完故障，恢复正常行车。４结语我国城市轨道交通建设已经进入了一个快速的发展阶段，地铁作为人们出行交通工具中的一种，客流不断增长的情况下，地铁设备难免发生故障。为了提高轨道交通运营时正线出现道岔故障时的应急处理效率，对于出现道岔故障时在行车安全风险可控范围内，最大的提升行车组织效率，把设备故障对运营服务的影响降至最低。参考文献： …毛保华．城市轨道交通运营管理【Ｍ】．北京：人民交通出版社，２００６．【２】何宗华，汪松滋，何其光．城市轨道交通运营组织【Ｍ】．北京：中国建筑

煤矿用钻杆断裂原因及解决措施浅析

煤矿用钻杆断裂原因及解决措施浅析【摘要】安全一直是煤矿井下施工的重中之重，在煤矿井下瓦斯抽采、煤矿探放水钻孔等施工过程中，钻杆是钻孔装备的重要组成部分，钻杆在钻进过程中的受力状态复杂，实际工况要求钻杆具备良好的性能。

在实际的煤矿施工中如果钻杆断裂，必定会对造成安全事故，本文分析了煤矿钻孔用钻杆材质、加工工艺与质量、现场使用时钻进工艺等产生钻杆断裂的原因，并提出了如何提高并稳定钻杆质量、减少防止钻杆施工过程中发生断裂事故的措施。

【关键词】钻杆煤矿坑道钻机钻杆断裂原因分析解决措施在煤矿井下瓦斯抽采、探放水的钻孔施工中，经常使用煤矿坑道钻机，钻杆作为钻机的重要组成部分，在钻孔施工现场大量使用。

实际钻进过程中，钻杆处于孔内复杂的工作状态，通常承受拉、压、弯、剪扭、液力、振动等交变载荷，并伴随着液体的冲刷，钻进时经常出现钻杆断裂现象。

钻杆断裂不仅影响正常生产，而且还因打捞困难使事故恶化，造成人力、财力的损失，给煤矿的施工安全带来很大影响。

因此，正确客观分析钻杆的断裂原因，提前采取有效预防措施，提高控制钻杆质量，降低钻孔事故率，有重要的意义。

1 煤矿勘探用全液压动力头式钻机介绍分体式全液压动力头式煤矿坑道钻机现已成为国内普遍生产的一种矿用回转式钻机。

在煤矿井下钻孔施工中被广泛应用，其结构分主机、泵站、操纵台三大部分，适用于回转和冲击回转给进，主要用于煤矿瓦斯抽采、煤矿井下探放水、探地质构造、探煤层厚度、煤层注浆注水及管棚等各类工程钻孔的施工。

其解体性好，搬迁方便，机械式拧卸钻具，卡盘、夹持器与油缸之间，回转器与夹持器之间可联动操作，自动化程度高，工作效率高，操作简便，工人劳动强度小；采用双泵系统，回转参数与给进参数独立调节，提高了钻机对各种不同钻机工艺的适应能力，用支撑油缸调整机身倾角方便省力，回转器采用通孔结构，钻杆长度不受给进行程的限制，操作台集中操作，人员可远离孔口，有利于人身安全。

2 煤矿用钻杆介绍在煤矿瓦斯抽放、对煤层注水等钻孔施工过程中，钻杆是必不可少的设备，作为钻机的配套设备，钻杆质量的好坏就直接影响施工的安全与进度，然而由于煤矿中钻杆需要承受的压力、材质、以及加工工艺的不同，使得钻杆存在一些质量的问题，这必将影响煤矿施工的进度。

钻杆的失效分析

钻杆的失效分析石油钻杆是用于传递动力、输送泥浆的主要工具。

钻杆常处于交变应力并且在与井壁摩擦碰撞的恶劣条件下工作，往往成为整个钻井设备与工具中最薄弱的环节，由裂纹发展致穿孔或完全断裂时有发生。

钻柱裂纹成核、扩展、刺漏等事故及断裂的控制是确保钻杆在钻井中运行安全的重要措施。

为此，本文在前人研究的基础上，结合有限元分析，以实验数据为依据，对钻杆材质进行了宏观和微观分析，具体内容如下： (1)在典型钻杆断口分析方面：研究了钻杆断裂断口的形貌，根据其形貌特征得出了钻杆断裂机制，并为下一步的力学分析和微观分析做前期工作。

(2)在钻杆疲劳和断裂分析方面：主要对钻杆上带有的缺陷进行有限元模拟，得到带裂纹的钻杆的应力集中系数，算出了钻杆的疲劳寿命，对钻杆各部分的裂纹敏感性进行比较，得出了钻杆裂纹出现的危险区域，并根据断裂力学理论和有限元分析获得了微裂纹处的应力强度因子。

(3)在钻杆微观分析方面：首先对钻杆进行金相分析比较，找出钻杆性能差异的根本原因，然后用扫描电镜对钻杆进行微观分析，对裂纹和刺孔进行研究，并进行局部化学成分测量，接着研究了钻杆加厚过渡区内表面喷丸处理工艺对钻杆性能的影响，同时对钻杆进行了显微硬度的测量。

本文的创新点： (1)提出了钻杆失效的过程和概念模型，即内表面缺陷-解理断裂-裂纹疲劳扩展-过载断裂，为解决钻杆失效分析中存在的困惑(各项基本检测参数基本合格，刺穿和断裂仍有发生)提出了分析方法和手段。

提出了加厚过渡带断裂和刺穿的原因之一是墩粗加工时，终止变形温度过低，这一认识为工厂墩粗过程的质量控制提供了依据。

(2)将断裂力学的方法与常规的σ-N疲劳试验相结合，为钻杆疲劳分析提供了方法，即以断裂理论为基础计算出裂纹尖端应力分布，并由此算出相应的应力集中系数。

用应力集中系数法与σ-N曲线相结合，计算带裂纹钻杆的疲劳寿命。

(3)探索了钻杆失效的微观分析方法，用大量的实测找出钻杆的内部微观缺陷。

这对钻杆使用方和制造方都有重要价值。

浅析钻探施工中钻杆折断事故原因分析建议

浅析钻探施工中钻杆折断事故原因分析建议作者：郎家然来源：《华夏地理中文版》2016年第02期摘要：在钻探施工过程中，由于种种原因经常会发生钻杆折断事故，影响钻探施工的正常进行，情况严重时可能会造成很大的经济损失。

因此，我们有必要深入研究分析在钻探事故过程中，发生钻杆折断事故的具体原因，从而为采取有针对性的应对措施提供科学的参考依据，达到降低事故发生率以及减少事故危害的目的。

文章主要分析了钻探施工中钻杆折断事故的涵义，以及事故发生的预兆和症状，并且提出了钻杆折断事故的应对措施与处理方法，主要从一般的钻杆折断事故处理方法、断头不明确的事故处理方法、多头事故的处理方法等方面进行了探讨。

关键词：钻探施工；钻杆折断；事故原因；处理方法地质钻探是一项非常复杂而又艰苦的工作，由于地下岩石的性质和构造情况不同，所以钻探的难度大小也各不相同，对于质地较为坚硬的岩石，钻探起来就异常困难，特别是在钻探回转钻进过程中，比较容易发生一些钻具脱落甚至钻具折断等事故，当事故发生时如果处理不当，就会造成经济损失和人员损伤等问题。

因此，必须认真分析钻杆折断事故的发生原因，在此基础上采取科学的应对措施，对事故进行及时合理的处置，减少事故带来的损失。

一、钻杆折断事故的涵义在地质钻探施工过程中，由于岩石的硬度过大或者地质构造等原因，往往会使钻具受到极大的应力，当这种应力过大超出钻具承受应力的极限时，就会发生钻具折断事故，使钻杆在钻孔中折断。

此时如果钻具的丝扣不紧，或者是钻孔内的阻力过大时，一旦关车就会发生钻具回返现象，当钻具反脱时如果钻具升降操作不当，就会发生跑钻或者叫钻具脱落事故。

这些事故的发生，会影响钻探施工的正常进行，给钻探工作造成一定的损失和麻烦。

二、发生钻杆折断事故的预兆与症状在钻探过程中，使用的钻具一旦发生折断后，泵压会突然出现下降的现象，而冲洗液则会循环短路。

此时如果断掉的钻头插入孔壁中，很快就会造成蹩泵现象，从而导致泵内压力迅速攀升，这些情况一旦出现，就表明钻杆发生了折断。

钻杆管体横向开裂失效原因分析与预防

钻杆管体横向开裂失效原因分析与预防摘要：经济和科技不断的发展，使得钻井技术水平不断提升，本文就对发生横向开裂的失效钻杆进行断口形貌的宏观及微观观察、金相分析、物相分析，以及对钻杆尺寸、化学成分及力学性能的综合分析，并结合钻杆的受力状态，指出钻杆的失效原因是钻井液中的氧气对钻杆的内外表面产生严重腐蚀。

并提出了预防措施及建议。

关键词：钻杆；腐蚀；交变载荷；横向开裂；失效分析引言钻杆作为钻柱系统的重要组成部分，是影响钻井安全和钻进效率的关键部件，由于钻杆在使用过程中承受拉压弯扭等复杂交变载荷的作用，同时还受环境介质的影响，钻杆的主要失效有管体刺穿和断裂、接头螺纹黏扣、刺漏和断裂等形式。

一旦发生钻杆失效，尤其是断裂，极易引发严重的钻井事故，造成重大经济损失。

所以针对钻杆失效形式进行原因分析并采取措施避免，具有重要意义。

1实例某钻井公司在吉林省白山市进行地热井施工。

该区域为中朝准台地北缘东段，处于浑江凹陷、褶皱断层带上，为单斜构造。

地层总体走向北东45°，倾向东南，倾角在30～40°。

地热井主要钻遇地层为：0～10m，新生界第四系，岩性为砂层、砾石层黏土层；10～695.5m，中生界侏罗－白垩系，岩性为黄绿色、粉色砂岩，夹泥岩；695.50～1930m，元古界震旦系桥头组、万隆组和八道江组，岩性为灰岩、板状粉砂岩、石英砂岩。

地热井设计井深2500m，施工目的层为1200～2500m的含水层段。

施工使用钻机为石油30。

事故发生时井深1320m，距井底135～140m的一支Φ127mm×9.19mm，G105钢级钻杆，提钻时发现管体有横向裂纹，尚未造成刺漏和折断，钻杆管体材质为26CrMo4s/2钢，钻杆开裂部位距内螺纹接头端面2.5m处。

钻具配置为Φ215.9mm镶齿牙轮钻头+Φ178mm钻铤4支+Φ165mm钻铤8支+Φ127mm钻杆，钻进过程中泵压4.5MPa，钻压2～3t，钻井液pH=7。

螺杆钻具主轴的断裂失效分析（5）

螺杆钻具主轴的断裂失效分析1王炳英，薄国公中国石油大学（华东）机电工程学院，山东东营（257061)E-mail ：*****************摘要:对失效螺杆钻具主轴进行了理化检验、力学分析，通过金相组织观察、扫描电镜（SEM）测试等实验手段，结合钻杆的受力状态分析,推断出主轴的主要断裂原因是由于服役条件时复杂的受力状态以及钻井液腐蚀综合作用,最终导致钻杆腐蚀疲劳断裂。

关键词:螺杆钻具；交变载荷；腐蚀疲劳中图分类号：螺杆钻具是以泥浆为动力的一种井下动力钻具，对传递动力和输送泥浆有着重要作用。

钻具主轴在服役过程中承受着复杂交变载荷的作用，要求钻具有很好的抗弯和抗冲击等力学性能及较高的表面质量[1-3]。

一般主轴的工作时间达到100小时以上被认为合格，但由于马达输出功率不均匀、地下地况复杂，受力不均匀等原因，造成很多主轴工作40-50小时便发生断裂，给钻井公司造成较大的经济损失。

要保证整个钻柱系统的结构完整性和密封完整性，确保钻井生产的正常运行，减小井下事故的发生，有必要对钻杆的失效进行研究。

1．理化检验结果1.1宏观形貌检查失效主轴的位置位于主轴的顶端，此处截面积较小，断口整体平整，有明显的起裂点，失效轴端的一部分平整光亮，另一半则存在大量的沟纹。

宏观断口明显观察到疲劳源区和宏观疲劳条纹。

对断口截面形貌进行观察，发现其具有灰亮色金属光泽，没有明显宏观塑性变形。

1本课题得到山东省自然科学基金资助（项目编号：Y2008F38）的资助。

图1钻具主轴失效部位的宏观形貌Fig.1Macrograph of the failure part of the drilling tool spindle1.2化学成分分析在失效部位取样进行化学成分分析，结果（质量分数）见表1。

从表1可见，主轴为材料36CrNiMo4，符合GB3077－1999[4]标准中材料的技术要求。

表1钻具主轴的化学成分Tab.1Chemical composition of the drilling tool spindle项目C Si Mn P S Cr Mo Ni 牌号主轴0.350.40.60.0350.03 1.00.2 1.036CrNiMo4GB3077-19990.32-0.40.40.5-0.80.0350.030.9-1.20.15-0.30.9-1.236CrNiMo41.3金相分析在失效主轴断口端面沿轴向取样，制作金相试样，观察显微组织，金相分析结果表明，断口附近显微组织和基体组织相同，为回火索氏体，晶粒度为8级，夹杂物如图2所示。

煤田勘探中钻杆断裂原因分析与预防措施的探讨

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。

丝扣连接类钻杆出现接头断裂常见原因分析

丝扣连接类钻杆出现接头断裂常见原因分析在石油开采、煤矿开采等行业中，钻杆作为钻井设备中的关键部件，承担着承载钻头、传递钻掌力等重要作用。

但在使用过程中，钻杆出现接头断裂是常见的故障之一，不仅会影响生产进度，甚至还可能造成人员伤害和财产损失。

本文将从钻杆接头设计、材料选用、制造加工和使用管理等方面分析丝扣连接类钻杆出现接头断裂的常见原因。

一、钻杆接头设计原因1.接头连接方式不合理钻杆接头的连接方式有丝扣连接、套头连接、滑动连接等。

对于丝扣连接类钻杆而言，如果接头连接方式不合理，就容易导致接头断裂的故障。

如接头螺纹形状和尺寸不符合规范，导致丝扣效果不好；或者接头设计时未考虑到材料疲劳的问题，导致接头疲劳寿命不足等等。

2.接头材料不适合接头材料应根据钻杆的工作环境、工作强度等作出选择。

如果材料不适合，则会导致接头强度不足、接头表面粗糙、接头易磨损等问题，从而导致接头断裂故障的发生。

二、钻杆材料选用原因1.材料质量不合格作为钻杆这种关键部件，材料的质量非常重要。

如果材料质量不合格，容易导致材料中存在缺陷、气孔等不良问题，劣质材料的钻杆易出现断裂故障。

2.材料强度不足钻杆要承受较大的压力和扭矩，如果材料强度不足，则无法达到要求的工作强度，容易出现钻杆折断等严重问题。

三、钻杆制造加工原因1.工艺不规范钻杆加工过程中，若加工工艺不规范、操作不当，将会导致钻杆中出现材料疲劳、过热产生渗碳等不良情况，从而对钻杆的使用寿命产生严重影响，直接导致钻杆接头断裂的出现。

2.检测不严谨在钻杆制造过程中，X光探伤和磁粉探伤是非常常见的检测手段。

如果检测不严谨，将会存在缺陷漏测等问题，从而对钻杆质量产生影响，增加断裂故障的风险。

四、钻杆使用管理原因1.使用寿命不足如果钻杆的使用寿命到期之后，仍然继续使用，就会导致断裂故障的风险增大，造成严重安全事故。

2.过度损耗钻杆的损耗是不可避免的，但如果损耗过度，则会导致钻杆故障的发生。

所以，对钻杆的使用过程进行科学规范的管理，对于延长钻杆的使用寿命和减少故障的发生具有重要意义。

钻杆断裂常见的原因

钻杆断裂常见的原因，详见如下几点
钻杆是一种尾部带有缧纹的钢管，用于连接钻机地表设备和位于钻井底端钻磨设备或底孔装置。

钻杆的用途是将钻探泥浆运送到钻头，并与钻头一起提高、降低或旋转底孔装置。

钻杆在转动过程中，必须能够承受较大的扭矩、扭曲、弯曲和振动。

在钻探过程中，钻杆可以多次使用。

关于钻杆断裂常见的原因，详见如下几点：
1、非开挖钻杆使用时间太长,表面损伤较多,接近或超出疲劳寿命。

及时更换新钻杆。

2、钻杆杆体材质、厚度不符合就技术规范要求。

3、扩孔或长距离打导向孔时,钻头突然碰到硬物产生强大的冲击力。

造成扭矩突然增大,引起非开挖钻杆折断或扭断。

操作手在操作非开挖钻机时应合理控制旋转速度和推进力,避免该类情况发生，钻进，加压，以适宜的旋转速度正转钻进。

4、施工孔的曲率半径超过钻杆的最小曲率半径的参数控制施工孔的最小曲率半径。

5、钻杆杆体表面划伤严重避免使用有伤痕的钻杆。

6、钻机的扭矩大于钻杆倾角承受的扭矩。

为钻机配置合适的钻杆。

7、对孔位。

不形成对钻杆的操作，但要注意不要""别""钻杆。

8、放钻。

在钻杆和钻具重力作用下，克服孔壁磨擦力和泥浆浮力，实现钻杆伸展的过程叫放钻。

9、正确的放钻顺序为：外杆下放到位，相邻内杆才开始从外杆内伸出，由外到内，逐个完成。

煤矿用钻杆发生断裂的原因分析及预防措施

煤矿用钻杆发生断裂的原因分析及预防措施文章主要从金相组织角度出发，对我司外销产品进行成分化验、力学性能检测、金相分析等检测方法，最终确定带状组织在成品钢管热处理时如果消除不完全，就会导致钢管在不同方向上承受力的程度不同，即力学性能在不同方向上呈现异性，从而降低了钻杆的强度，导致过早的出现断裂。

标签：钻杆；断裂；带状组织1 前言我司供某机电公司的φ42×5mm规格、45钢钻杆用无缝钢管在组装焊接成钻杆后发往煤矿后在使用过程中钢管的中间部位发生断裂。

钢管焊接的单元长度为590mm，钻杆的总长度在150-200米间。

2 断口分析从整个断裂面观察，断口形貌粗糙，整个断面呈现由上部至周围放射性的河流花样，且断面处钢管呈现椭圆形，管材外壁有氧化脱皮现象，属于典型的塑性断裂，且裂纹源应位于钢管的上部。

3 化学成分检测在距断裂面10mm处取样进行化学成份检测，结果为碳：0.45%；硅：0.22%；硫：0.011%；磷：0.009%；锰：0.59%含量均符合GB/T 8162-2008中45钢碳：0.42-0.50%；硅：0.17-0.37%；硫：≤0.015%；磷：≤0.025；锰：0.50-0.80%的标准要求。

4 力学性能检测距断裂面20mm至260mm处，在断裂钢管上截取拉伸试样，结果为屈服强度（Rel）：400MPa、380MPa；抗拉强度（Rm）：640MPa、650MPa；断后伸长率（A）：21%、22%。

均符合GB/T 8162-2008中45钢屈服强度≥335MPa，抗拉强度≥590MPa，断后伸长率≥14%，的标准要求。

5 非金属夹杂物检测在距断裂面10mm处取样进行非金属夹杂物检测，结果为硫化物类夹杂0.5级、氧化铝类夹杂1.5级、硫酸盐类夹杂0.5级、球状氧化物类夹杂2.0级、单颗粒球状类夹杂1.0级。

按GB8162-2008结构用无缝钢管标准要求，无需对钢管材质进行非金属夹杂物的检测，本文进行该项检测的目的是确定非金属夹杂物因素对钢管断裂所带来的影响程度的大小。

试论钻杆接头螺纹断裂失效分析

试论钻杆接头螺纹断裂失效分析发布时间：2021-03-16T11:38:05.330Z 来源：《中国科技信息》2021年2月作者：焦超[导读] 钻杆是钻柱重要的组成部分，主要用于传递动力，输送泥浆，需承受各种复杂交变的载荷，如拉压、扭、弯曲等应力，因此要求钻杆具有良好的抗扭和抗冲击性能及防腐能力，特别是深井，超深井中，对其钻杆质量要求更高。

钻杆在整个钻柱组合中占比超过90%，它数量最多，长度最大，所面临的失效风险也最大，因此有必要对钻杆螺纹断裂进行分析，以确定断裂主因，探寻解决途径，为钻杆结构优化，提高使用寿命，减少失效风险提供重要依据。

中石化西北油田分公司石油工程监督中心焦超摘要：钻杆是钻柱重要的组成部分，主要用于传递动力，输送泥浆，需承受各种复杂交变的载荷，如拉压、扭、弯曲等应力，因此要求钻杆具有良好的抗扭和抗冲击性能及防腐能力，特别是深井，超深井中，对其钻杆质量要求更高。

钻杆在整个钻柱组合中占比超过90%，它数量最多，长度最大，所面临的失效风险也最大，因此有必要对钻杆螺纹断裂进行分析，以确定断裂主因，探寻解决途径,为钻杆结构优化，提高使用寿命，减少失效风险提供重要依据。

关键词：钻杆接头；螺纹断裂；超深井；结构优化分析油田钻杆螺纹断裂失效行为，通过宏观分析、磁粉探伤、金相分析、理化性能测试等方法，系统的分析了作业工况下螺纹失效因素，钻杆材料为 S135 钢级，结果表明，在复杂的工况下和自身材质的影响，受到硫化氢的腐蚀，从而加速了钻杆螺纹的断裂，这种开裂为典型的硫化氢应力腐蚀开裂。

1.宏观分析（1）宏观外貌。

本次分析的断裂对象为钻杆双台肩螺纹，失效形式为公螺纹近根部位置断裂。

在现场对入井钻杆进行宏观分析取样时，发现公螺纹小端密封台肩面存在大量挤压变形，严重的甚至出现密封面开裂，大端主台肩密封面亦有轻微磨损，根据双台肩接头密封原理和现场发现的现象，可以明确作业过程中螺纹承受的扭矩较大，甚至超过了其屈服扭矩。

钻杆失效原因分析

钻杆失效原因分析2008年09月28日星期日钻杆失效原因分析在钻井过程中，钻杆在任何部位失效都会造成严重的后果，甚至使井报废。

我国各油田每年发生钻杆事故约五六百起，经济损失巨大，每年进口各种规格的钻杆就要耗用数亿元人民币的外汇。

随着浅层资源的不断枯竭，今后越来越多的钻深井、超深井，钻杆的安全可靠性就成为一个十分突出的问题。

钻杆失效一般表现为本体断裂和刺漏，钻杆螺纹处失效等。

原因大致是由以下一些因素引起的：钻进时钻杆的基本力学工况，钻具的组合及钻井工艺，井径规则性，偏磨，螺纹密封脂，钻井液，钻杆结构和材料，地层因素，井内腐蚀介质等，以上因素交互作用的结果导致钻杆失效。

钻杆的基本力学工况钻杆在内外充满钻井液的狭长井眼里工作，通常承受压、弯、扭、液力等载荷。

如果钻杆所受应力小于每平方米206.8牛顿时，钻杆虽经过无数次的弯曲，也不会产生疲劳裂纹。

钻井时钻杆承受弯曲、扭转和拉伸应力组成的复合应力很大，特别是在大位移定向井及水平井中扭矩极大，钻杆在远远小于100万次弯曲次数时便产生疲劳微裂纹；微裂纹产生后便不断扩大延伸，此时如果具有腐蚀作用的高压钻井液进入微裂纹中，就会加速裂纹扩展，最终导致钻井液刺穿钻杆的失效事故。

刺穿发展的结果，使钻杆有效断面不断缩小，刺孔加裂纹的总长度超过其临界裂纹尺寸时，即发生断裂。

除旋转向下的运动，同时还有钻杆的各种振动和涡动。

钻具组合及钻井工艺钻杆作为一个旋转的细长弹性杆件，有其固有振动频率，钻具的组合决定了此固有频率。

钻杆旋转时还会产生纵向、横向和扭转3种形式的振动，当它们的频率与固有频率相吻合时则产生共振。

共振的结果会在原来钻杆疲劳应力的基础上附加一个额外的疲劳应力，加速钻杆的失效。

采用长效螺杆钻杆替代转盘钻定向井、水平井的钻井工艺可以减少钻杆的旋转弯曲疲劳程度。

如牙轮钻头轴产生的纵向振动频率与钻头－钻柱系统的固有自振频率相同时会出现共振，使钻头的振幅增大，产生极大的冲击载荷，加剧钻杆疲劳。

钻探施工中钻杆折断事故原因分析及预防建议

原因往往是各种因素的叠加、相互关联的作用。下面就我们近年来各工地发生的断钻事故举例说明并
加以分析。
在华勘四ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ队近几年钻探施工中，因钻杆折断造
成管材损失，钻孔报废现象每年都有发生，同时也造
成了较大的经济损失。近年钻杆折断事故统计情况
钻探施工中，经常会发生孔内钻杆、钻具折断事故，这将直接影响施工进度，如处理不当还会造成钻
探进尺报废及管材的损失，由此造成大量人力物力
２断钻事故实例分析造成钻杆折断的原因无外乎二大因素。一是钻进的客观主体即地层因素造成的，即钻进松散、超径
见表Ｉ。
表Ｉ２００８～２０１１年钻杆折断情况统计
２．１实例一：内蒙古新巴尔虎右旗铅锌矿钻探工程
ＺＫ２１— ２钻孔
２．１．１施工概况
ＺＫ２１— ２钻孔设计孑Ｌ深５５０ｍ，设计倾角８５。，
摘要：针对钻探施工中不断发生的钻杆折断事故，通过断钻实例分析了事故产生的原因，提出了预防或减少事故
发生的措施及建议。
关键词：钻杆折断；丝锥；钻孔报废；预防措施
中图分类号：Ｐ６３４．８文献标识码：Ｂ文章编号：１６７２— ７４２８（２０１３）０６ —００３１ — ０４