讲座-钻具使用、管理、失效与预防
钻具管理及使用培训
PH 值
进尺(m)
本井 累计
甲队
A
120
120
230
230
乙队
B
256
376
415
645
探伤及修扣规则：探伤和修扣周期执行分公司钻具管理标准标准、 规定。 钻具修扣内外双修方可归零，若为单边修扣，两边分别累计，一边 到达修扣时间必须修扣。
四、钻具档案
检验日期 2008.12.2 检验项目 超声、磁粉 级别 修扣日期 修扣记录 备注
四、钻具档案
2、钻具档案 建立健全钻具档案，钻具管理采用一、二级管理，钻具租赁方填写 钻具卡片，使用结束后钻具卡片随钻具收回，由管具公司进行使用 时间的统计。以7 ″钻铤为例：
队号 井 号 纯钻时间(h)
盐水泥浆 非盐水泥 浆 直 井 非直井 累计
含CO2井 使用时间 (h)
含H2S井 使用时间 (h)
一、钻具分级及标识
3）报废钻具 报废钻具在钻杆母接头处用红漆两圈标识。 ①方钻杆保护接头；纯钻时间＞500小时，应强制淘汰。
②各种规格的钻铤长度在8.5m以下的在工区内禁止使用；
培训提纲
一、钻具分级与标识
二、钻具探伤与检测 三、钻具修扣 四、钻具档案
五、钻具使用
二、钻具探伤与检测
1、钻铤 钻铤投产2年以内： a) 4 3/4″及以下（含4 3/4″）：纯钻时间375±25h。 b) 4 3/4″至7″（不含4 3/4″和7″）：纯钻时间475±25h。 c) 7″及以上：纯钻时间475±25h。 钻铤投产超过2-4年以内： a) 4 3/4″及以下（含4 3/4″）：纯钻时间275±25h。 b) 4 3/4″至7″（不含4 3/4″和7″）：纯钻时间375±25h。 c) 7″及以上：纯钻时间375±25h。 钻铤投产超过4-5年以内： a) 4 3/4″及以下（含4 3/4″）：纯钻时间175±25h。 b) 4 3/4″至7″（不含4 3/4″和7″）：纯钻时间275±25h。 c) 7″及以上：纯钻时间275±25h。
钻具事故预防处理
三、钻具的维护与管理
（二）钻具在日常使用中的维护
1.钻具上下钻台，公、母螺纹戴好护丝； 2.钻具连接前要将公、母螺纹及台肩清洗干净，仔细 检查； 3.上卸螺纹时，绝不允许大钳咬钻杆本体； 4. 井口不许用短体卡瓦夹持钻具，以免挤伤钻杆； 5.公、母螺纹及台肩要清洗干净；
三、钻具的维护与管理
（二）钻具在日常使用中的维护
（二）腐蚀破坏的原因
钻具腐蚀的原因 氧气腐蚀 二氧化碳腐蚀 溶解盐类腐蚀 各种酸类腐蚀 硫化氢腐蚀
一 、钻具事故发生的原因
（二）腐蚀破坏的原因
影响腐蚀的主要因素
温度
PH值
压力
材质的不均匀和应力差别
一 、钻具事故发生的原因
（二）腐蚀破坏的原因
腐蚀的形式
均匀腐蚀
局部腐蚀 锈蚀和冲蚀 电化学腐蚀 腐蚀疲劳
四、钻具的打捞
打捞公锥
四、钻具的打捞
（三）打捞工具
1.打捞公锥 ⑫使用方法
①根据落鱼水眼尺寸选择公锥规格，检查打捞部位螺纹是否完好
无损； ② 测量各部位的尺寸绘出草图，计算鱼顶深度和打捞方入； ③ 用相当于落鱼硬度金属敲击打捞部位螺纹的方法检验打捞螺 纹的硬度和韧性； ④ 公锥下井时一般应配接震击器和安全接头：
5.在腐蚀性的作业环境中，使用有内涂层的钻杆，并要 定期检查内涂层剥蚀情况； 6.各种连接接头必须定期卸开检查，如有问题应及时予 以更换；
7.要经常观察，检查钻具本体；
8.钻具卸入场地存放时，应清洗钻具内外表面及螺纹； 并在螺纹及台肩上涂上防腐油，并戴好螺纹保护器（护丝）。
三、钻具的维护与管理
思考题：
18.钻遇硫化氢气体,应坚决压死；
19.井下温度超过148℃ 时，在钻井液处理剂和螺纹脂中，
钻杆钻具失效与预防
钻杆钻具失效与预防在钻井过程中，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。
井径不规则影响井径不规则或扩径严重的井段，钻杆的弯曲程度随之相应增大，钻杆旋转时连接螺纹部位受交变弯曲应力加速钻杆疲劳失效，同时螺纹连接受力复杂化，加剧了螺纹疲劳损坏。
钻井事故预防及处理
井下复杂预防及故障处理一、钻进中复杂情况的预防1、钻井过程中防止卡钻事故，正常情况下钻具在井内静止不得超过3分钟，每次转动不少于10圈，上下提放的距离不少于4米，必要时连续转动或上下活动，并适当改变位置，每次活动都要使悬重、泵压恢复正常。
2、设备发生故障，不能用钻机活动钻具时，要想其他办法活动。
井浅时用人力或大钳活动，防止粘卡。
井深确实无法活动时，应立即把钻具全部重量压在井底。
维持单泵循环，防止循环失灵。
3、钻具在裸眼内因检修设备或吊测时，方余或吊卡一般高于转盘面2米以上，不要坐在转盘面上，防止粘卡而无法活动钻具。
4、上提钻具有遇卡现象时，不可强提硬拔，应用小排量顶通，再逐步加大排量循环。
若无效果，应采取倒划眼、少提多放等方法处理，切忌拔死。
5、发现钻具由于静止粘卡，首先要抓紧时间大幅度上下活动（先压后提）强行转动钻具，同时开泵循环。
根据设备能力和与钻杆钢级在安全负荷内活动。
转动根据钻杆的允许扭转圈数不能超载。
下压不宜老在同一悬重，防止疲劳折断，钻具下放不要过猛，防止大钩倒挂，不要上提拉力静止，防止粘吸范围扩大，同时注意刹车，防止解卡后顿钻。
6、循环或钻进中发现井漏：泥浆只进不出或漏失量超过3方应立即起钻，起钻时要连续大排量灌泥浆，一直起到套管内。
井漏后除及时采取措施外，要立即向上级汇报。
7、采用双泵钻进时，打完单根先停一个泵，提出方钻杆再停一个泵，接好单根先开一个泵，泥浆返出后再开另外一个泵，操作人员待泵压正常后手才可以离开气门。
8、钻进中如果钻进钻时比较快的地层,应在钻完单根后划眼修整井壁和携砂,必要时可采取循环携砂的办法处理,不可一味抢钻,盲目抢速度.9、钻遇盐层井段时,除泥浆采取预处理外,还要采用试钻,开始每钻进1～2米上提观察有无显示,每钻完单根要划眼修整井壁,应尽量避免在盐层井段长时间大排量循环.10、钻进中应有专人每半个小时记录一次泵压变化,发现异常必须查明原因，司钻等重点岗位每班必须对井下情况掌握清楚,在交接班时把井下情况,设备状况,泵压,悬重等给下一个班交接清楚。
钻具失效分析及预防措施研究
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。
钻具失效与预防措施
钻具失效与预防措施【摘要】钻具失效类别以钻杆、钻铤、转换接头为主，这主要是由钻具的结构组合和钻具本身的结构特点以及钻具在井内工作的受力特性所决定的。
钻具失效类型以螺纹断裂、刺漏和本体断裂、刺漏为主，这与钻具的工况和钻具先裂后刺再失效的失效机理相稳合。
钻具失效的形式多种多样，概括起来主要有过量变形、钻具断裂、钻具刺漏、表面损伤、钻具螺纹失效、钻具偏磨等等，并且这几种失效形式常常同时存在相互交织在一起。
【关键词】钻具；失效；预防措施1 影响钻具失效的主要因素引起钻具失效的原因往往不是单一的，而是几方面原因综合作用的结果，如钻具的使用工况和环境，钻具质量，使用者的操作以及钻具的机械损伤等。
1.1 产品自身质量失效分析表明，大部分失效事故与钻具质量有关。
比较突出的有以下几个问题：（1）钻杆内加厚过渡区结构不合理。
失效分析和试验研究已证实，内加厚过渡区结构不合理（太短，R太小）是钻杆在该部位失效的主要原因。
合理结构的条件为：≥100mm ，R≥300mm。
（2）钻杆接头、钻铤、转换接头韧性差。
（3）螺纹加工质量差及加工精度差。
如螺纹根部圆角半径过小，不符合API 标准要求，导致严重的应力集中。
（4）强度指标不合格。
（5）喷焊热裂及钻杆摩擦对焊（修复）工艺不当。
（6）钻杆接头选型不当。
1.2 环境因素（1）钻井液。
钻井液种类、pH值、固相含量、流速、温度和扰动情况等都对钻具失效有不同程度的影响。
（2）腐蚀介质。
由于钻井液循环系统不是密封的，大气中氧气会通过泥浆池、泥浆泵等设备在钻井液的循环过程中混入钻井液成为游离氧，当泥浆中含有一定量的溶解氧时，就会对钻具表面造成腐蚀。
来源于地层或由于泥浆中一些含硫有机添加剂高温分解和泥浆中硫酸盐还原菌的新陈代谢产生的H2S还会导致钻杆的氢致应力腐蚀断裂。
（3）温度对钻具失效也存在着不可忽视的影响。
1）由于环境温度过低，材料的冲击力值严重下降，易引起冷脆断裂。
2）随着井下温度的升高，腐蚀速度将加快，另外某些钻井液处理剂在高温下会分解，产生H2S、CO2、O2等，加快了对钻具的腐蚀。
钻具断裂的失效分析及预防
2017年09月钻具断裂的失效分析及预防张孝兵海照新陈保民(川庆钻探工程公司长庆钻井总公司，陕西西安710018)摘要：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。
如过量变形、断裂、表面磨损等。
发生井下钻具断裂事故，处理费用数额大，更甚者会发生打捞失败而弃井。
通过多年井下钻具断裂事故的处理经验、案例分析及试验研究总结出，大多数的钻杆断裂事故都是由于疲劳而引起的。
关键词：失效;疲劳;过量变形;钻具断裂1钻具断裂事故发生的一般规律在钻井实践中观察到的大量钻杆断裂现象可概括为：①钻杆大多数的断裂事故发生于旋转钻进过程中或在钻进后立即提离井底的时候；②大多数断裂发生在据钻杆接头1.2米的范围内；③管体的疲劳和腐蚀疲劳断裂均发生在内加厚过渡区消失处；④在有腐蚀性的洗井液中将引起管体或接头严重坑蚀，从断裂面上看到的这些裂纹是从内表面的腐蚀斑点开始的；⑤上提遇卡而拔断钻杆，断裂位置通常发生在已经产生疲劳裂纹，但尚未发展成为断裂的部位；⑥钻杆接头螺纹的疲劳断裂多发生于内螺纹接头大端第一和第二螺纹牙根部或外螺纹接头大端第一和第二螺纹牙根部。
2钻具断裂事故中钻具的失效形式2.1钻杆管体的疲劳和腐蚀疲劳断裂钻杆发生疲劳和腐蚀疲劳断裂破坏的主要原因是由于钻杆在弯曲井眼中旋转时发生周期性交变旋转弯曲应力以及井下腐蚀介质共同作用所致。
影响钻杆疲劳和腐蚀疲劳断裂的主要因素：①钻杆材料的抗拉强度和疲劳极限的影响；②钻杆材料冲击韧性的影响；③钻杆表面质量的影响；④腐蚀环境的影响；⑤拉伸和弯曲的组合影响；⑥累计疲劳。
2.2钻杆内加厚过渡区刺穿失效事故在钻杆管端镦粗加厚工艺控制过程中，由于内加厚过渡区太短，在钻杆使用中，在该区产生严重的应力集中，进而导致腐蚀集中并形成较深的腐蚀坑。
在旋转钻井过程中，钻杆受到旋转弯曲交变载荷的作用，在腐蚀坑底产生疲劳裂纹，最终导致钻杆刺穿或断裂，这属于钻杆的腐蚀疲劳断裂。
2.3内涂层钻杆加厚过渡区刺穿失效事故（内刺穿）由于钻杆（内涂层）内加厚过渡区的形状不良，在钻杆使用时导致局部涂层脱落并产生集中腐蚀（涂层脱落处的腐蚀速率要远远高于正常的腐蚀速率），很快会产生较深的腐蚀坑。
钻具使用与维护注意事项（二篇）
钻具使用与维护注意事项1、井场钻具的管理由井队工程师负责。
2、钻具丝扣不清洁，水眼不通，丝扣损坏，接头磨薄，本体有伤及磨损，弯曲度超过使用标准时，一律不得下井使用。
3、钻具丝扣油应符合规定。
4、入井钻具应做到：（1）钻具上下钻台必须带好护丝，运行平稳。
大门前的钻具要及时撬走，不得互相碰撞。
方钻杆进出鼠洞时，操作要平稳。
（2）钻具上扣要上紧。
（3）钻铤接头新车的丝扣，要坚持磨合到光滑无毛刺才能下井（丝扣表面已磷化的则不需磨合）。
（4）入井钻具必须量好长度、内外径（钻铤、接头及打捞工具等要准确测量），并做好详细记录。
5、严格执行钻具探伤、试压、倒换错扣有关制度（1）按规定对钻具进行探伤。
若遇严重溜钻、顿钻、卡钻事故等解除后应立即探伤。
具体探伤规定如下：a探伤前认真清洗探伤部位。
b探伤仪应在标准试块上校验后才能使用。
c第一次发现缺陷后应进行重复检查。
d在对焊部位探伤时，出现缺陷信号后应重复探测，并划出伤部界限。
e分为一、二级两种探伤标准。
确定伤级要根据在标准试块上进行的仪器综合灵敏度分辨能力确定，以超过讯号高度的一半为判定伤级的依据。
用带有D1.6mm人工缺陷孔试样的讯号为准，对钻杆对焊处进行探测，若缺陷讯号低于试样讯号者定为一级伤；高于或等于试样讯号者，定为二级伤。
（2）钻杆必须按规定进行试泵。
不渗不漏为合格。
试泵压力一般要求为200kg/cm2，蹩压时间不少于30s。
（3）起钻时钻杆应错扣检查，以防粘扣。
钻铤在使用3只钻头后，应将所有的丝扣卸开清洗检查一次。
倒换钻杆时要成组倒换，一般在使用3-5只钻头后倒换一次（指普通牙轮钻头）。
6、起钻做到四检查四检查：井架工检查钻具弯曲；内钳工检查钻具母扣；外钳工检查钻具公扣；内外钳工共同检查钻具有无损伤、刺漏等情况。
7、短卡瓦使用时，D114.3mm（41/2）以上的钻杆不超过1000m；D88.9mm（31/2）以下钻杆不超过xxm。
xxm以上的深井、超深井起下钻应用双吊卡或加长式卡瓦。
钻具标准及失效讲解
钻进过程中钻柱受力
中和点及附近受力 钻柱上不受拉力又不受压力的位置称为 中和点。中和点将钻柱分为下部钻柱和 上部钻柱。 钻头在井底工作不稳定和不均匀送钻操 作，会使中和点移动。 中和点受交变载荷。
•API RP 7A1 旋转台肩接 头螺纹脂试验推荐作法
规定了钻具螺纹脂的材 料和试验方法。
API 标准级别
包含了绝大多数管材、工具的尺寸规格、
钢级，解决了互换性问题。 API 标准早，在全世界范围引用。 API 标准不是最高标准，油田应根据井 况制订订货补充技术条件。 API 标准没有包括所用的标准，有待我 们完善补充。
钻杆作用
提供从钻机到钻头的钻井
液通道，输送钻井液。 把地面动力（扭矩）传递 给钻头并给钻头加压。 起下钻头。
通过钻柱了解和观察钻头工
作情况、井眼情况和地层情 况。 进行取心、处理井下事故， 打捞落物，挤水泥等作业 对地层流体及压力情况进行 测试和评价。
加重钻杆 用于钻铤与钻杆过渡区，缓
井下有害气体对钻具使用寿命的
影响 H2S会导致钻具应力腐蚀开裂 CO2、泥浆里的溶解氧会加剧钻 具腐蚀。
井身结构 深井、定向井、水平井越
来越多。 在造斜段全角变化率（狗 腿度大），钻具受到很大 的弯曲载荷，很易发生疲 劳断裂和摩擦热裂纹。
钻井条件对钻具性能要求 尺寸精度高，特别是螺纹接头加
• API SPEC 7
旋转钻井设备规范
规定了从水龙头转换接头到钻头 的所有旋转钻井设备的尺寸规格（除 钻杆管体外）、螺纹接头类型及测量 方法、标准量规及测量方法、接头和 钻铤的机械性能。还包括小直径工作 管柱、转盘、轴系、钻井泵零部件、 水龙带和刹车块的尺寸要求。
2019钻具断落事故的预防与处理.ppt
钻具事故发生的起因
⑨将连接螺纹的规范搞错，把尺寸相近而又 不是同一规范的公母螺纹连 接在一起，因 为它们咬合不紧，在运转过程中容易磨损 而造成钻具脱落， ⑩ 中途测试挤坏钻杆， 为了进行地层测试， 测试工具要用钻杆连接下到 测试层位，在 测试阀打开之前，钻杆内是空的，底部钻 杆处于钻井液的静压下， 如超过了钻杆的 抗挤强度，就会把钻杆挤坏。 下面把各种 钻杆的最小抗挤压 力列于 表
钻具事故发生的起因
钢质钻杆的临界转速及两种振动重合时的井深
钻具事故发生的起因
③钻进时的跳钻、别钻，即使钻具产生纵向 振动，又使钻具产生横向振动， 对受压部 分的钻具破坏极为严重，所以在砾石层中 钻进，最容易发生钻铤事 故。 ④ 钻具在弯曲的井眼中转动，必然以自身的 轴线为中心进行旋转，这部分 钻杆靠井壁 的一边受压力，离井壁的一边受拉力，每 旋转一圈，拉压应力交变 一次，如此形成 频繁的交变应力，促使钻具早期破坏。
钻具事故发生的起因
④在搬运或使用过程中造成了外伤，如卡 瓦牙痕，井下落物（钻头牙齿、钳 牙）卡 瓦牙造成的横向刻痕，以及撞伤、砸伤等， 这些外伤往往成 为 应 力 集 中 点。由此而 向外扩展。 而且各种腐蚀也容易从这里开 始。造成钻 具 的 局 部 损 坏。
钻具事故发生的起因
⑤上扣不紧，不按规定扭矩上扣，接头台肩 未靠紧，一方面台肩失去密封 作用。螺纹 容易被钻井液刺坏。另一方面，由于失去 台肩的支撑力，公母螺纹产 生频繁地交变 应力，会使螺纹疲劳折断。 ⑥钻进时加压过大，或发生连续别钻，或在 遇阻遇卡时强扭，把钻杆母螺 纹胀大、胀 裂，造成钻具脱落。
钻具事故发生的起因
则新钻杆起阳极作用，旧钻杆起 阴极作 用，新钻杆先被腐蚀。 钻具的氧化皮与钢 材本身之间的差异，也会产生 电流，使钢 本身进一步遭到腐蚀。 受应力的金属相对 于不受应力的金属呈负 电位，也可形成电 池效应。 当电流流过钢材时，会带走微量 的金属分子，并沉 积于电流的另一端，这 样就会形成疤痕，引起应力集中或造成疲 劳破坏。
钻具事故原因处理及预防措施
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。
分析钻具的使用与管理
分析钻具的使用与管理随着我国社会经济的高速发展，各个行业都焕发出勃勃生机，尤其是石油资源在人们的生产与生活中发挥着十分重要的作用，石油的勘探与开采规模不断扩大，钻具的科学管理是石油开采过程中的重要组成，提高钻具使用和管理的效率及准确性，是安全钻井、高效生产的重要前提，对石油的可持续发展具有重要的现实意义。
标签：钻具;使用与管理前言：钻具的使用在钻进过程中起着举足轻重的作用，钻具质量的优劣、保养、维护的好坏对现场使用效果、钻具事故的发生、施工成本等都有着重要影响，准确掌握钻具技术状态、有效防止因异常状态钻具入井而引发的井下故障及保障钻具资源的合理利用具有重要作用。
本文就钻具的使用问题进行了分析，并提出几点有关钻具管理与使用的措施与建议。
1.钻具使用与管理存在的问题钻具的使用受环境、操作水平、养护方法等各方面的影响，如果对钻具的使用不当，维护不及时不到位，极有可能造成卡钻、钻具断裂甚至井眼报废等严重后果，直接影响开采进度，加重企业成本负担;钻具使用与管理存在的问题主要体现在以下方面：1.1管理方面的问题钻具上下钻台未按要求戴护丝，导致磨损;对备用钻具的清洗不够仔细彻底，导致钻具在后期使用时容易出现刺钻具事故;钻具在管架上的摆放不够规范，具有一定的随意性，甚至在钻具上堆放重物，导致钻具变形;打捆离队钻具吊装时，未使用牵引绳，导致公母扣与硬件物体发生碰撞，装车时内外螺纹接头未按长短分别排序;钻具在移动装车时未按内、外螺纹接头，长短分别排顺;井场钻具定期进行防锈防腐处理工作未落实。
1.2使用方面的问题由于作业人员对不同的钻具特性不够了解和熟悉，对不同钻具的扭矩值概念模糊，上卸扣对扭矩值不清楚，导致钻具滑扣、涨扣、钻具落井事故;再由于钻具处于长时间使用状态，对事故处理后的钻具和经过气体钻井的钻具未按规定时间对钻具性能进行检测和养护，因此而埋下安全隐患;上扣前未按规定涂好丝扣油，导致公母扣干磨，加大滑扣脱落事故的风险。
钻具失效的分析及预防
钻、 蹩钻现象 ， 使得钻具产生疲劳失效的几率加大， 中石 化西指的排 １３ ０ 井设计井深仅 ９０ 曾出现 ５ ０ｍ， 次钻具 失效事故 ， 用了 ４ ｄ ５ 才打完该井 。
１ 钻 具 的主要 失效 类型 及特 点
钻具失效形式主要有钻具 断裂 、 钻具接 头粘扣 、 钻 具刺漏 、 钻具 内螺纹接头涨扣、 钻具 内螺纹接头开裂、 钻 具偏磨等等 。钻具断裂是最严重的钻具失效形式 ， 尤其
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６ ２
开裂 。
西部 探矿 工程
２０ ０８年第 ８期
（） ２ 产品自身质量缺欠主要集 中在如下几个方面 ：
（） ４氢脆断裂 ： 当金属 中存在过多氢时， 在拉应力作 用下可使材料产生氢脆 。实际上 ， 由硫化氢和盐酸引起 的钻 柱应 力腐蚀 断 裂也是 由于氢 的作 用造 成 的 。 （） 劳 断裂 ： ５疲 一般 发生 在钻 杆接 头 、 铤 和转换 接 钻 头螺纹部位等截面变化区域或 因表面损伤而造成 的应 力集 中区。由于整个钻柱承受复杂的交变应力 ， 有些部 位， 如螺纹根部、 焊缝及划伤等缺陷处会出现应力集 中。 缺 口根部应力可高 出平均应力几倍或更高 。所 以缺 陷 处很快发生裂纹并扩展 ， 直到断裂。 （） ６腐蚀疲劳断裂 ： 在钻柱失效 中占 ４ ， 以钻 Ｏ 且 杆 居多 。在 钻 杆失 效 中 ， 蚀 疲 劳 断 裂 约 占 ８ 。 与 腐 Ｏ 普 通疲 劳断 裂一样 ， 纹一般 产 生在 应力集 中严 重 的部 裂 位 或 以表 面腐 蚀坑 为源 ， 生裂纹 并 扩展 。 萌 钻具 接 头粘 扣 失 效 常 见 于钻 铤 螺 纹 粘 扣 。排 １３ ０ 井的４ 次粘扣事故都发生在钻铤螺纹处 ， 由胜利塔里木 钻井公司承钻的同 １ 井发生的粘扣事故也都 发生在钻 铤螺纹处， 这类井一般跳钻现象较严重。粘扣表现为相 互接触金属表面间的一种冷焊现象 ， 如果金属之间再发 生进一步的相对滑动和旋转 ， 会引起冷焊部位的撕裂。 ２ 钻具 失效 的原 因 引起钻具失效 的原 因往往不是单一的 ， 而是几方面 原 因综合作用的结果 ， 如钻具的使用工况和环境 ， 钻具 质量 ， 使用者的操作 以及钻具 的机械损伤等。据权威部 门对失效原因统计分析得知 ， 在引起产 品失效的主要原 因中， 由使用方操 作不 当引起 的失 效 ， 占失效 总数 的 ３ ． 。由产品 自身质量缺欠引起 的失效 占失效总数 ３３ 的 ３ ． ， ８ ５ 此处的质量缺欠指 的是没有达到购买方要 求的订货技术条件 。由工作环境 、 复合载荷作用 引起的 失效（ 如疲劳 、 腐蚀疲劳等） 占失效总数 的 ４． ％， ６ ２ 产品 在运输、 存放或使用 中因外力造成 的机械损伤促使了产 品早 期失 效 占失效 总数 的 ｌ． 。 Ｏ３ （） 当操 作 中 主要 包 括钻 具 过 载 、 具 上 扣 不 到 １不 钻 位、 钻具选型及配合不合理 。经 现场调研可知 ， 上扣扭
钻具断落事故的预防与处理PPT课件
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钻具事故发生的起因
则新钻杆起阳极作用，旧钻杆起 阴极作用，新钻杆先被腐蚀。 钻具的氧化皮与钢材本身之间的差异，也 会产生 电流，使钢本身进一步遭到腐蚀。 受应力的金属相对于不受应力的金属呈负 电位，也可形成电池效 应。 当电流流过钢材时，会带走微量的金属分子，并沉 积于电流的另一端，这样就会形成疤痕，引起应力 集中或造成疲劳破坏。
随着PH 值的降低。氢脆断裂的趋势增长。如果 PH 值维持在 9.0以上，则氢脆破坏可显著减少。
⑸温度 温度超过83℃ ，氢脆断裂的敏感性降低。
⑹应力 外载施于钢材的应力越大，氢脆断裂的时间越短。
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钻具事故发生的起因
4、溶解盐类的腐蚀 氯化物、碳酸盐、硫酸盐都对钢材有 腐蚀作用，它们的腐蚀过程都有显著 地电化学作用，由于它增强了钻井液 的导电性，促使其他形式的腐蚀作用 增 强$ 溶解盐类的腐蚀有如下规律：
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钻具事故发生的起因
④在搬运或使用过程中造成了外伤，如卡瓦牙痕，井下落物（钻头牙齿、钳 牙）卡瓦牙造成的横向刻痕， 以及撞伤、砸伤等，这些外伤往往成 为 应 力 集 中 点。由此而向外扩展。 而且各种腐蚀也容易从这里开 始。造成钻 具 的 局 部 损 坏。
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钻具事故发生的起因
2、二氧化碳的腐蚀 二氧化碳可能由地层产生，也可能由钻井液处理剂的分解而产生。二氧化碳与水反 应形成一种弱酸即碳酸，也会在钻具表面造成蚀疤。 它的反应式 如下 ：
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钻具事故发生的起因
如果钻井液中或水中溶有重碳酸盐， 在较低的PH 值下，碳酸氢根与氢离 子结合也可生成碳酸。 它的反应式如 下：
的一边受拉力，每旋转一圈，拉压应力交变 一次，如此形成频繁的交变应力，促使钻具早期破坏。
油田钻具失效原因分析及控制措施研究
油田钻具失效原因分析及控制措施研究随着石油工业的发展，油田钻具的需求量不断增加。
由于工作环境的特殊性和工作强度的增加，油田钻具的失效问题成为制约油田钻井效率和安全生产的重要因素。
为了有效预防油田钻具失效，提高钻井作业的安全性和效率，对油田钻具失效原因进行分析，研究相应的控制措施显得尤为重要。
一、油田钻具失效原因分析油田钻具失效是指在油田钻井作业中，钻具因受到外部或内部原因影响，导致其性能或功能丧失，无法继续使用或达到预期效果的现象。
钻具失效的原因主要包括以下几个方面：1. 腐蚀油田钻具在使用过程中常常接触到高盐度的地下水、油气等介质，这些介质中的氧化物、硫化物等成分会对钻具材料产生腐蚀作用，加速钻具的老化和损坏。
2. 磨损钻井作业现场的地质条件多变，地下岩层的硬度和结构不一，油田钻具在与岩层接触摩擦过程中容易产生磨损，导致钻具的表面质量下降，甚至失去使用价值。
3. 疲劳油田钻井作业需要持续高强度的冲击和扭转力，长时间的工作状态容易使钻具受到疲劳损伤，导致材料出现微裂纹，最终引起失效。
4. 灼烧在高温高压环境下，油田钻井作业会引起钻具部分区域的受热，导致钻具表面温度过高，造成钻具的部分材料灼烧，降低钻具的使用寿命。
5. 设计缺陷有些油田钻具的设计结构、材料选择等存在缺陷，使用过程中容易产生应力集中、磨损加剧等问题，进而引发失效。
6. 错误操作在钻井作业过程中，如果操作不当，例如冲凿过程中过大的冲凿力或者转动速度等，会对钻具造成不可逆损伤，导致失效。
二、油田钻具失效控制措施研究为了有效控制油田钻具的失效问题，减少对油田钻井作业的影响，需要采取以下一些措施：1. 材料选择钻具材料的选择是减少钻具失效的重要手段。
要选择抗腐蚀性能好、抗磨性能高、抗疲劳性能优秀的特种合金钢或复合材料，以提高钻具的使用寿命。
2. 表面处理通过表面处理技术，如热处理、涂层等，提高钻具的表面硬度和耐磨性，延长钻具的使用寿命。
对钻具进行防腐蚀处理，减少腐蚀对钻具的影响。
深井钻具失效原因分析与预防
深井钻具失效原因分析与预防【摘要】钻具服役条件恶劣，是钻井设备工具的一个薄弱环节，特别是在深井、超深井及复杂地质环境下钻井，钻具失效事故时有发生。
如果不加以预防及处理就可能造成钻井周期延长，钻井效率下降，从而造成经济上的巨大损失。
本论文首先从理论的角度总结深井钻具失效的机理，提出预防深井钻具失效的措施，对于提高深井钻井速度，降低钻井成本有重要意义。
【关键词】深井钻具失效疲劳寿命深井钻具失效是钻井过程中的常发事故。
如果不加以预防及处理就可能造成钻井周期延长，钻井效率下降，进而造成经济上的巨大损失。
因此，提高钻具本身质量，加强钻具管理，及时发现和消除深井钻具的不安全因素，找出深井钻具失效事故发生的规律，有针对性地采取相应措施，进而有效的控制各类钻具失效事故的发生，具有重要意义。
1 选题背景（1）随着现代工业的快速发展，当今社会对石油资源的需求越来越大。
伴随着浅部油气层的长期开采，各大主力油田现大多进入了开发的后中期，浅层勘探很难发现大型的油气资源，因此，在今后的油气勘探中，深井和超深井将成为国内外各大油气田增产上储的主要手段。
钻具失效在石油钻井界是普遍存在的。
（2）在深井、超深井钻井过程中，钻具的受力状况和井下环境异常恶劣，处在内、外充满钻井液的狭长井眼里工作，通常承受压、弯、扭力等载荷，钻具在井下的运动是一个复杂的动力学系统。
在钻井过程中，钻具主要的运动是旋转向下的运动，同时还总伴随着各种振动。
在钻井过程中钻具在任何部位断裂都会造成严重的后果，甚至使井报废。
2 失效机理2.1 经过多年来井下钻具失效事故的资料累积以及实验研究钻井工作者对钻具失效事故的原因已经有了统一的认识，公认绝大多数的钻具失效都是疲劳而引起的。
疲劳极限与应力集中有明显的关系，凡产生应力集中的各种因素，均使疲劳极限降低。
在钻具组件中连接螺纹是引起应力集中的最直接、最关键的因素，导致钻具的疲劳破坏的一个关键因素是由于钻具的连接螺纹部位的交变弯曲应力中。
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2、钻具组合设计原则
1）、 在钻机提升能力及井眼条件满足的情况下，宜选择大尺寸钻具。 2）、 在钻具的抗拉强度满足安全的前提下，钻具设计应遵循经济性原则。 3）、 原则上采用同一钢级钻杆，不同井深钻杆钢级选用见表。
表2 不同井深钻杆钢级选用推荐表
完井井深（m） ≤2500
2500～4500 ≥4500
4、 不合格钻具应明确标识、单独存放并登记。
5、 应选用与钻具尺寸相匹配的井口工具。不应在钻杆中使用 滤清器。
6、 应清洗干净钻具螺纹，配戴护丝；钻具上下钻台轻吊轻放， 防止碰坏螺纹及台肩面；在鼠洞接单根应扣吊卡；上扣应保证 钻具螺纹清洁，均匀涂敷钻具螺纹脂。
7、 钻具新螺纹应磨扣2次，不应使用液气大钳或旋扣器磨扣。 钻铤磨合3次，每次磨合后应清洁螺纹并涂螺纹脂。
钻杆钢级 E 或G G 或 (G+S)
S 或 (G+S)
4）、 含硫化氢油气井原则上设计抗硫钻具。
5）、 大斜度井、大位移井、水平井等特殊工艺井和深井、超深井，宜设计 高级别钻具或高抗扭钻具。
6）、 下部钻具组合的强度、刚性应满足钻井施工、井眼条件的要求，设计 时应考虑：
（1）弯曲强度比（BSR）：内螺纹截面模量与外螺纹截面模量之比。钻铤、转 换接头、稳定器、螺杆等钻具抗弯曲强度比宜符合表的规定。
3、采用合理的钻具管理制度 1）钻具实行成套定队管理和分级成套管理 a、成套定队管理 根据钻井队钻机设计钻深能力和配套标准配一套新钻杆固定该队使用，钻 具在使用过程中检修、修复、倒运、转运等均需保持该套钻具的稳定，不 得打乱。这种管理制度规定对不仅便于对钻杆进行维护和管理，显著降低 钻杆事故，而且对钻井队爱护钻具有一定的促进作用。
推荐弯曲强度比（BSR）范围
钻铤外径 mm ≤152.4
152.4-200.0 ≥203.2
BSR 1.8～2.5 2.25～2.75 2.5～3.2
（2）最大刚性比（SR）：刚性较大截面模量与刚性较小截面模 量的比值。
（3）最大弯曲指数（CI）：考虑井眼弯曲、管体尺寸、重量、 长度以及轴向拉伸等条件下，在弯曲井段钻具疲劳的相对度量。 弯曲指数与疲劳寿命成反比。
9）、 钻杆最大抗拉强度应不超过理论抗拉强度的90%，抗挤 强度应考虑安全系数以及新旧钻杆壁厚的偏差进行修正，接头 和管体的抗扭强度比应不小于80%。 10 ）、钻杆设计应以钻杆管体和钻杆接头的承载能力（抗拉能 力、抗扭能力、复合载荷能力）最小者为依据。
11）、 钻具组合设计宜使用减震工具。 12 ）、在含硫化氢、二氧化碳、盐水等介质地层钻进及气体钻
12、 钻杆、加重钻杆、钻铤在使用过程中应错扣起钻，并定 期倒换；钻具每次倒换数量应不低于全井同规格钻具长度的 25%。
13、 上、卸扣时应检查钻具，及时更换有缺陷的钻具。 14、 钻进过程中发生严重蹩钻，起钻时应对下部钻具组合逐 根卸扣，以释放应力。 15、 起钻时应对钻具编号，检查钻具管体、螺纹、接头及耐 磨带，发现不能满足使用技术要求的立即更换。 16、 钻杆盒内不应铺设金属硬物，应平铺厚木板或胶条。 17、 因螺纹粘扣需切割处理的，应选择内螺纹接头处作为切 割位置。
8、 钻具在上扣之前，其螺纹和台肩面应均匀涂敷螺纹脂；井 底温度超过100℃，应使用抗高温螺纹脂。
9、 螺纹脂要符合SY5198《钻具螺纹脂》的规定。螺纹脂要 加盖存放，避免落进泥浆等杂物。不应向螺纹脂内添加稀释剂。
10、 钻具对扣操作应平稳，避免碰伤螺纹；紧扣扭矩应符合 推荐值（见下表）。
11、 处理卡钻，实施泡酸、套铣等特殊作业，提拉钻具以及 对钻具施加扭矩时，不应超过钻具的抗拉强度和抗扭强度。处 理情况应在钻具使用记录中注明。
（4）最大稳定性指数（SI）：在假设条件下操作的屈曲BHA相 对疲劳抗力的定量度量。
7）、 根据钻井工艺以及钻具安全需要，当设计复合钻柱结构 时，相邻钻铤外径相差不应大于25.4mm，与钻杆（加重钻杆） 相连的钻铤外径应与钻杆（加重钻杆）接头外径接近。
8）、 钻杆的强度校核包含不限于钻杆抗拉强度、抗挤强度以 及抗扭强度的校核。
钻具的管理、使用、失效及预防
目录
一、钻具的管理 二、钻具的使用 三、钻具的失效及预防 四、钻具新技术
一、钻具的管理
1、钻具配套原则 新钻具首先配发给70型的钻机使用，使用2-3年后配发给50型 钻机使用，继续使用2－3年后再配发给40－30型钻机使用。 2、按钻具使用总进尺淘汰 根据在用钻具所服役的总进尺达到8万米左右后进行全面检测， 陆续淘汰存在问题的钻具，达到12万米左右后，就计划淘汰该 套钻具。
b、分级成套管理 按钻杆质量分级标准对钻具分级并按钻机的钻深能力配备一套一定级别的 钻具，钻井队成套使用，凡需倒修、更换、增补的钻具要与原成套钻杆的 级别一致。不同级别的钻杆用于不同的井深，一级钻杆用于深井，二级钻 杆用于中深井，三级钻杆用于浅井或修井，做到物尽其用。
采用合理的钻具管理制度是加强钻具管理，延长钻具使用寿命的有效措施。
二、钻具现场使用
1、 钻具服务单位应根据钻井工程设计和钻具使用方要求提供 钻具。
2、 钻具到井后，钻井队技术人员应检查核对钻具规格、数量、 钢级、螺纹，记录每根钻具的长度、内外径（特殊工具须绘制 草图）、水眼，并按入井顺序编号。
3、 钻具不应挪作它用（放喷管线、垫杠等），不应在钻具上 焊接标记和物件；不应随意切割、加工和毁损钻具。
18、 对经历酸化、注水泥或盐水钻井液作业的钻具，在作业 结束后，钻具使用单位应及时清洗干净。 19、 甩钻具前，应卸成单根。转换接头、稳定器、滚子方补 芯、内防喷工具、打捞工具等应从钻具上卸下。 20、 甩钻具应配戴护丝，平稳操作，不应碰撞。 21、 甩下的钻具应分类摆放，以内螺纹接头端面为基准排齐， 不应乱堆乱码。核对钻具数量，记录钻具的使用和损坏信息。
井工况下，钻井工程设计应有钻具保护措施。
3、分级使用原则 1）、 钻具服务单位钻具管理应遵循分级管理，分级使用的原 则。 2）、 完井井深≤2500m且井斜角＜30°的井，宜选择使用 三级钻杆。 3）、 完井井深＜4500m且井斜角＜30°的井，宜选择二级 钻杆。 4）、 完井井深≥4500m的井，应选择一级及以上钻杆。