塔里木油田用钻杆失效原因分析及预防措施

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抽油杆失效及防控措施分析

抽油杆失效及防控措施分析摘要：抽油杆柱是将地面往复运动传递到井下抽油泵的中间环节，也是有杆抽油系统中最薄弱的环节之一。

其工作的可靠性直接决定着油井是否能正常生产，其工作性能的好坏直接影响着抽油效率。

为此，文章主要分析了油田抽油杆常见失效故障及其防控措施。

关键词：抽油杆；失效；防控；效率抽油杆作为抽油机中一种重要的抽油设备，其实际结构简单，使用可靠，操作和维护等也相对比较方便，但由于抽油杆长期处于比较复杂的环境中，以及油田不断地增长与开发，油田综合含水率不断地增加等问题的存在，故而便导致抽油杆在工作中容易出现一些故障影响抽油机的正常运作，其主要故障包括抽油杆疲劳破坏和抽油杆机械磨损。

而应当如何有效治理这些故障，保证油田抽油杆的正常运转，则是文章重点研究的内容。

1、油田抽油杆常见失效故障分析1.1抽油杆疲劳破坏油田抽油杆常见故障，主要是以疲劳破坏为主，主要造成抽油杆断脱，抽油杆断。

这一原因的形成，主要是因为油田的抽油杆长期未更换，并长期利用同一个抽油杆，带动柱塞作上下往复运动，故而便导致油田抽油杆因长期未更换，而承受不对称交变循环载荷的作用。

油田抽油杆在工作过程中，上部光杆承受的载荷包括有抽油杆柱的载荷、抽油杆柱、油管柱和液柱等惯性载荷，在承受这些载荷时，抽油杆都承受的摩擦阻力会随之增加，然后由液击引起的冲击载荷，也会使抽油杆承受其方面的力。

同时，抽油杆柱载荷越往下越小，又因受下部抽油杆柱所承受的上顶力作用，迫使抽油杆变得弯曲甚至变形，在一定程度上加大抽油杆与油管之间的摩擦力，使得抽油杆在油管中的工作条件变得更加不适。

由此可见，抽油杆在工作过程中所承受的不对称循环载荷，导致其形成疲劳过度从而造成破坏的现象。

1.2抽油杆机械磨损抽油杆机械磨损又称抽油杆偏磨，在抽油杆运作过程中导致杆出现偏磨的原因有很多，而造成这些原因的发生主要是因为抽油杆在抽油机带动下做上下冲程运动，在此过程中，抽油杆与油管产生刚性摩擦，故而造成抽油杆出现磨损、管杆失效等问题。

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。

钻具失效案例分析

5)微观断口有泥纹花样。
氢脆特征
1) 宏观断口表面洁净，氢脆断裂区呈结晶颗粒状亮灰色； 2) 显微裂缝呈断续而弯曲的锯齿状； 3) 微观断口沿晶分离，晶粒轮廓鲜明，晶界面上伴有变形线(发纹线、或鸡瓜痕)； 4) 失效部位应力集中严重，氢致破断源位于表面；应力集中小，氢致破断源位于次表面(渗碳……等表面强化零件多源于次表面)； 5) 失效应力主要是静拉应力，特别是三向静拉应力。
结果导致钻具偏磨、疲劳断裂。
长庆油田钻具失效情况
2002年长庆气田共发生钻具失效事故193起。其中钻铤155起，占80.3％。钻杆37起，占19.2％。转换接头1起，占0.5％。在155起钻铤失效事故中，母扣裂纹或断裂113起，占58.5％。公母扣刺坏的31起，占20.0％。公扣裂纹或者断裂7起，占4.5％。在37起钻杆失效事故中，管体加厚过度带部位刺穿的24起，占64.9％。公扣断裂的2起，占5.4％。扣刺坏的5起，占13.5％。吊卡台肩裂纹6起，占16.2％。转换接头失效是因螺纹刺坏而失效。
3) 宏观断口附近无塑性变形，疲劳区因腐蚀介质作用及产物在该区留存，而失去金属光泽；
4) 微观断口由于腐蚀介质作用，疲劳条痕模糊不清； 6) 工作环境具有液态、气态腐蚀介质或潮湿空气； 7) 属多源疲劳。
5) 断口表面腐蚀产物成份与工作环境介质成分相对应；
氢脆和应力腐蚀
应力腐蚀特征
1)存在应力(拉应力)和敏感的腐蚀介质下工作条件； 2)宏观断口由应力腐蚀破裂区(源区和应力腐蚀裂缝扩展区)一般呈暗灰色，断口组织粗糙，伴有腐蚀产物复盖；瞬断区新鲜断口呈纤维状并伴有幅射棱线 (有时由于环境污染呈腐蚀性灰色)及剪切唇； 3)应力腐蚀裂缝形貌呈树枝状，分叉裂缝系腐蚀产物体积效应造成结果； 4)微观断口形貌有腐蚀产物。若属沿晶应力腐蚀破断，微观晶粒外形轮廓因腐蚀而模糊不清，晶界加宽，晶界面上常有细小腐蚀坑或核桃纹；若属穿晶应力腐蚀破断，微观断口形貌多呈解理河流花样。

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油田钻具是石油勘探和开采中不可或缺的重要设备，在石油生产中发挥着至关重要的作用。

在长时间的使用过程中，油田钻具可能会出现失效现象，不仅会造成生产中断和设备损坏，而且还会对环境和人员安全造成潜在威胁。

深入分析油田钻具失效的原因，并提出相应的控制措施，对于提高油田钻具的使用寿命和运行安全具有重要意义。

一、油田钻具失效原因分析1. 磨损和疲劳油田钻具在长时间的作业过程中，受到重复的载荷和振动影响，容易发生磨损和疲劳现象。

特别是在复杂地层条件下，磨损和疲劳问题更为突出，导致钻具寿命大大缩短。

2. 腐蚀油田钻具长期处于恶劣的地下环境中，容易受到泥浆、酸性物质等腐蚀介质的侵蚀，导致钻具表面损坏，甚至出现龟裂、脱落等现象。

3. 设计缺陷油田钻具的设计缺陷也是造成失效的重要原因。

在受力分布不均匀的情况下，可能导致部件断裂；在钻具的连接部位存在设计缺陷时，也容易发生失效。

4. 质量问题油田钻具的质量直接影响着其使用寿命和安全性能。

一些没有经过严格检测和质量控制的钻具可能存在隐患，容易出现失效问题。

5. 错误使用油田钻具的错误使用也是造成失效的重要原因。

操作人员对于钻具的使用不当，或者不符合设计要求的使用方法，容易导致失效。

二、控制措施研究1. 强化维护管理加强对油田钻具的维护管理，定期进行检查和维修，及时发现并修复磨损、腐蚀等问题，可以有效延长钻具的使用寿命。

2. 加强质量控制对油田钻具的生产过程进行严格的质量控制，确保钻具的质量符合设计要求，避免因质量问题造成的失效现象。

3. 完善设计改进油田钻具的设计，提高其受力均匀性和耐腐蚀性能，减少设计缺陷对钻具寿命的影响。

4. 增强人员培训加强对油田钻具使用人员的培训，提高其对钻具正确使用和维护的认识，减少因误操作导致的失效。

5. 强化监测技术引入先进的监测技术，对油田钻具进行实时监测，及时获取钻具的工作状态信息，可以有效预防失效的发生。

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。

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。

塔里木油田用钻杆失效原因分析及预防措施

Investigation of Failure Causes for Drill Pipes Used in Tarim Oil Field and Relevant Preventative Actions
Zhou Jie 1， Lu Qiang 1， L ü Shuanlu 1，2， Su Jianwen 1， Feng Shaobo 1， Xie Juliang 1， Wang Zhongsheng 1
48
技术交流
塔里木油田用钻杆失效原因分析及预防措施
周杰 1，卢强 1，吕拴录 1，2，苏建文 1，冯少波 1，谢居良 1，王中胜 1
（ 1. 塔里木油田，新疆库尔勒 841000 ； 2. 中国石油大学机电工程学院，北京 100249 ）
摘要：塔里木油田钻井条件苛刻，钻杆受力情况复杂，容易发生钻杆失效事故。分析了钻杆失效的原因，
［6-8］
图 3 钻杆内螺纹接头表层摩擦热裂纹及摩擦热影响区形貌
图 4 钻杆内螺纹接头表面白亮淬火层和高温回火层组织
盘转速超过 70 r/min 时钻柱剧烈扭摆震动，甩打井口，严重影响了钻井的正常生产。钻杆管体和接头由摩擦焊接在一起，钻杆的直线度是由管体直线度和管体与接头对焊后的同轴度两部分决定的。钻杆管体直线度偏差越大，则钻杆管体与对焊接头的同轴度偏差就越大，钻杆的直线度偏差也就越大；管体两端镦粗加厚部分不同方向的外径差值越大，则对焊后管体与接头的同轴度偏差就越大。钻杆管体是按 API Spec 5D 标准［9］生产和检验的。 API Spec 5D 标准规定所有 Φ 114.3 mm 及更

钻具事故的处理

钻具事故的处理钻具事故发生的原因1．疲劳破坏。

这是钻具事故发生最主要的原因之一。

钻具在使用中承受拉伸、压缩、弯曲、剪切等复杂应力，而且在某些区域还产生频繁的交变应力，当这种应力达到足够的强度和足够的交变次数时，便产生疲劳破坏。

临界转速引起的震动，钻进时蹩、跳钻产生的纵向、横向震动，钻具在弯曲的井眼中转动产生的拉、压交变应力等都易使钻具发生疲劳破坏。

疲劳破坏形成的裂纹方向与应力方向垂直，故钻具疲劳破坏的断面是圆周方向的。

2．腐蚀破坏可以说是无处不在，主要是氧气腐蚀、二氧化碳腐蚀、硫化氢腐蚀、溶解盐腐蚀（钻井液PH值越低，腐蚀越严重；温度越高，溶解盐浓度越大，钻井液流速越高，腐蚀越快）、各种酸类腐蚀、电化学腐蚀、细菌腐蚀等。

钻具无论在存储或是入井工作中都会产生腐蚀，有时几种腐蚀同时发生。

由于腐蚀使管壁变薄，产生表面凹痕，甚至使钢材变质，降低了钻具的使用寿命和价值。

3．钻具在制造中产生的隐患。

主要是钻具在轧制过程中形成的缺陷，调质过程中发生的结晶组织变化，公母螺纹的临界断面模数配合不合理，钻杆加厚过渡带几何形状设计不合理等。

由于这些制造原因，往往造成钻具早期损坏。

4．使用不合理造成的破坏。

处理井下复杂、事故时，大吨位提拉、下放、扭转，使钻具产生变形，拉细、拉长。

运输及使用中造成的伤痕，如卡瓦、钳牙、碰撞、砸等造成的伤痕，上扣不紧，钻进中转盘扭矩过大，长期高速转动钻具，钻具长期使用不进行错扣检查、释放应力，也不倒换位置，不定期进行探伤、回厂检查保养和修理等。

在特殊作业时，对钻具保护不力（如注酸时，防护措施执行不力；含硫化氢油气田钻井时，未采取钻具保护措施等）造成的钻具破坏。

5．把不同钢级、壁厚的钻具混合在一起使用，也容易发生钻具破坏。

6．事故破坏。

顿钻、单吊环起钻拉断钻具，处理井下复杂、事故时，因超限提拉、扭转，将钻具拉断、扭断，造成钻具落井；钻具刺漏未及时发现，导致钻具落井。

违反操作规程、违章操作造成钻具落井，如：提升短节未用大钳紧扣，钻铤或井下工具在井口上扣时提升短节倒扣又未及时发现，造成钻具或井下工具落井；吊卡未扣好造成钻具落井；起下钻铤、无台肩井下工具时未加安全卡瓦或安全卡瓦未卡紧，造成钻具落井等。

石油钻杆的应力失效分析

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。

钻杆及其接头的早期失效分析与措施研究

钻杆及其接头的早期失效分析与措施研究[摘要]钻杆失效表现在三个方面：本体断裂、刺漏、钻杆螺纹处失效。

本文将分析并探讨钻杆及其接头的早期失效类型、失效形式、失效原因，并且根据分析原因去寻找应对的方法以及预防的办法。

通过设计优化的钻杆结构，提升钻杆质量，使钻杆失效事故发生的概率下降。

[关键词]分析原因钻杆失效优化设计预防措施钻具0前言失效分析是分析判断材料的失效模式、性质、原因、研究失效事故处理方法和预防再失效的技术活动与管理活动，是一种科学的分析方法。

本文将对钻杆失效进行分析。

钻杆很容易受到磨损以及腐蚀等问题的影响从而引发失效事故。

而仅仅是在我们国家的油田之中发生的钻杆失效事故就多达数百起，钻杆失效不仅会造成极大的经济财产的损失，并且常常影响到工程的进度，后果十分严重。

失败乃是成功之母，通过研究钻杆失效，推进提高钻杆质量以及加强研究钻杆的使用和管理，尽量避免失效事故。

1失效类型分析在钻进过程中的受力繁杂，不仅仅是拉力，还有各种应力，因此失效的种类十分复杂，环境也很苛刻，井下的介质之中还包含有一些具有腐蚀性质的液体，而钻具运转起来后会促使钻杆与井壁之间产生高频率的撞击以及摩擦。

钻杆失效的类型种类繁多，主要可以概括为三大类型：断裂失效或者是刺穿失效；表面受损以及过量变形。

断裂或者是刺穿失效在失效事故比较常见，疲劳以及腐蚀等因素是罪魁祸首。

而腐蚀也极易造成表面受损，机器磨损也是表面受损。

当所受到的应力超过钻杆能承受的极限的是，则会引起过量变形[1]。

1.1断裂失效①过载断裂：如“鳖钻时的钻柱体断裂”，“钻杆遇卡提升时焊缝热影响区的断裂”。

②氢脆断裂：金属中的氢含量过多时，材料在拉力和应力的作用下很容易产生氢脆。

很多人不知道，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。

③应力腐蚀断裂：如“钻杆接触某些腐蚀介质时的应力腐蚀开裂”，“钻柱在含硫油气井中工作时的硫化物应力腐蚀断裂”。

④低应力脆断：此类失效在钻杆失效中占了很大的比例，是最危险的断裂方式之一。

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。

石油钻柱的失效原因分析与预防

石油钻柱的失效原因分析与预防
随着世界经济的发展和人口的增长,能源的需求量越来越大,能源紧张已成为人类面临的最严重问题之一。

我国人口众多,因此能源问题对我国显得更加紧迫。

石油在世界能源构成中占有十分重要的地位,石油钻柱在油气开采过程中发挥着重要作用。

但在地质结构复杂、钻柱工作条件恶劣等情况下,钻柱失效事故频发,这造成了大量的经济损失。

本文通过对FH内螺纹接头进行失效原因分析,得出接头刺孔是由于钻杆接头横向性能较差,在轴向、环向拉伸应力及敏感腐蚀介质的综合作用下,在与拉伸应力垂直的位置产生应力腐蚀裂纹,裂纹起源于内表面,以沿晶形式向内部扩展,最后导致应力腐蚀开裂。

通过对钻杆的失效事故进行分析得出改进钻杆内加厚锥形结构长度使Miu值达到102mm以上、采用TC2000等钻杆内涂层、PD系列双台肩接头等措施均可提高钻杆的使用寿命；对于地层温度接近90℃且使用海水配制钻井泥浆的工况,由于其极易令钻杆发生CO2腐蚀与氧腐蚀,可选用含Cr量较高的材质制造钻柱,从而达到降低腐蚀速率的目的。

通过对失效钻铤进行分析得出,该钻铤属于疲劳破坏失效,疲劳裂纹形成于钻铤内螺纹消失处最后1个～2个螺扣部位,该处单位面积受力较大,存在较大应力集中,容易萌生疲劳裂纹。

通过加工应力分散槽,对螺纹根部及应力分散槽进行冷滚压,可改善钻铤内螺纹消失处的应力分布状态,提高钻铤的疲劳寿命。

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作者：朱天胜来源：《中国化工贸易·上旬刊》2019年第04期摘要：钻具属于钻柱的组成部分之一，它的功能十分重要，其它部位不可替代，科学合理的钻具组合设计可以为油田钻井过程中提供良好的传输动力，规范使用钻具可以让钻井工作的效率大幅度提高，可以在保证质量的前提下尽快完工，以减少钻井成本。

钻具的维护保养也需要科学认真，这样可以有效降低钻具失效机率，增加钻具的使用年限。

关键词：油田钻井;钻具;失效分析;控制措施1 钻具失效的主要类型1.1 钻具断裂1.1.1 疲劳断裂钻具疲劳断裂的主要原因是因为其螺纹发生断裂，这是因为螺纹和钻具相比，它的刚度较小，在应力的影响下，螺纹截面有一部分的应力较为集中，这也是实效最多之处，也就在螺纹的最后几扣。

1.1.2 过载断裂过载断裂的主要原因是因为在钻井过程中遇到阻碍或者憋钻现象，这是施工人员采取强拉、强扭、强压的处理方式，这是作用力超过钻杆的承受极限，导致在钻杆的摩擦对焊处发生断裂。

钻杆焊接之处截面变化，这里很容易受到泥浆的腐蚀，并且在焊接过程中，热处理不当会导致焊接处的强度下降，在负荷力较大时，此处的应力十分集中，以致于发生断裂。

1.1.3 低应力脆断钻具进行油田钻井是一个长时间的过程，它会受到反复的荷载力，虽然在此过程中钻具承受的应力并没有达到其很能承受的极限，但是钻具的材质或者施工工艺没有按照標准完成，这样也会导致钻具发生脆断。

1.1.4 氢脆断裂油田井中含有大量的硫化氢物质，钻具就是在这样的环境下施工。

因为钻具的原材料是钢材，它会与氢原子发生反应，在应力作用下，会发生氢脆断裂现象，不同钢材在硫化氢环境中的表现也有着不同。

1.2 钻具表面损伤1.2.1 表面腐蚀缝隙腐蚀、均匀腐蚀均属于表面腐蚀的一种，在发生卡钻现象，通过使用泡酸实现解卡，导致出现酸腐蚀或者钻具受到钻井液腐蚀等都属于表面腐蚀的表现。

1.2.2 表面磨损表面磨损主要发生的部位在钻具螺纹之上，螺纹上扣之时，需要通过旋合才能完成，这时就会发生磨损，或者是施工过程中，钻杆和井壁之间的磨损都属于表面磨损。

塔里木油田钻具失效原因

塔里木油田钻具失效原因
林元华;骆发前;施太和;张智;苏建文;刘远洋
【期刊名称】《钻采工艺》
【年(卷),期】2007(030)005
【摘要】塔里木油田山前构造带地质结构复杂,同时强化钻井技术在塔里木油田得到应用,使得钻具在井下的使用环境恶劣,钻具工况复杂,导致塔里木油田钻杆加厚过渡带刺漏和钻具螺纹失效事故较多.文章从钻井工艺、钻杆材料特性等方面着手,探讨了塔里木油田钻具失效的原因.这些原因包括:强化钻井工况对钻杆的技术要求高;高转速引起的共振、钻柱的反转运动和钻杆材料机械性能指标等.
【总页数】3页(P21-23)
【作者】林元华;骆发前;施太和;张智;苏建文;刘远洋
【作者单位】西南石油大学石油管力学和环境行为重点实验室;中国石油塔里木油田分公司;西南石油大学石油管力学和环境行为重点实验室;西南石油大学石油管力学和环境行为重点实验室;中国石油塔里木油田分公司;中国石油塔里木油田分公司【正文语种】中文
【中图分类】TE821
【相关文献】
1.塔河油田钻具失效原因分析与对策 [J], 吕家学
2.白音查干油田钻具失效原因分析与预防 [J], 仲建国;张小鹏;董风波;王国军
3.探究油田钻具失效原因分析及对策 [J], 叶栋梁
4.科威特油田钻具失效原因分析及预防 [J], 宋张康
5.油田钻具失效原因分析及控制措施研究 [J], 王昌仑
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油田抽油杆腐蚀失效原因分析

油田抽油杆腐蚀失效原因分析摘要：随着油田开发进人高含水期，许多油井由自喷式油井转为机械采油井，而机械采油井中有杆泵采油方式占90％以上，抽油杆是有杆泵采油系统中的重要组成部分。

由于抽油杆长期承受交变载荷的作用，加之井内液体腐蚀、作业施工起下杆柱等原因，从而造成抽油杆失效。

如果抽油杆发生断裂，就需要进行打捞、更换抽油杆的修井作业，不仅影响油井的原油产量，而且还将增加油井作业费用，使采油成本上升。

因此对失效抽油杆进行失效原因分析，对防止失效事故的发生，进一步提高抽油杆服役的安全可靠性意义重大。

关键词：抽油杆；腐蚀；失效；前言有杆抽油技术从开始至今，一直在不断发展和完善，在采油工业中具有非常重要的地位。

这是因为我国各处油田的油井生产中，由于采油的实际环境和有杆抽油技术的发展，有杆抽油方式一直占主导地位，在油井开发中得到普遍应用。

此外抽油杆在服役期间，由于杆材自身材质和所处的复杂的腐蚀环境，使得抽油杆的失效事故时有发生，抽油杆一旦断裂失效，就要停止生产，更换杆材，这期间抽油杆的损耗、更换带来的经济损失和油井的停产带来生产效率的下降都是非常巨大的。

抽油杆是三抽设备中的重要连接部位，且将抽油机的动力传递给井下抽油泵，因此在整个抽油系统中，抽油杆柱是一个既关键又薄弱的环节，一旦某一根抽油杆发生失效，则整个抽油杆柱就不能工作，从而使得整个油井施工被迫停止、维修，从而造成巨大的经济损失。

此外抽油杆柱在井下腐蚀液中承受不对称循环载荷，而同一个杆柱系统中上下部分的抽油杆工况有所区别，因此抽油杆的失效问题比较复杂。

综合上面的抽油杆服役现状，研究抽油杆的失效机理就尤为重要。

1抽油杆在高矿化度介质中的腐蚀机理在高矿化度的介质中，抽油杆的腐蚀以阴离子的加速腐蚀为主，阴离子中的氯离子，碳酸氢根离子对抽油杆金属基体的腐蚀机理如下:碳酸氢根离子对抽油杆造成的腐蚀是因为抽油杆在铸造成型的过程中，在冷却这一阶段，液态金属表面由于空气中水蒸气和二氧化碳的作用会形成一层膜，加之金属锻造过程中形成各种比例，使得金属表面生成碳化铁和碳酸亚铁膜复合膜，此外金属中存在的铁单体相，因电化学性不一样，会形成电位差。

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能源需求的不断增加，油田开采也越来越受到关注。

而钻具作为油田开采的关键设备之一，其失效对于油田开采的影响非常大。

本文主要研究油田钻具失效的原因及控制措施。

1. 磨损钻具在高温、高压、高速条件下进行作业，由于受到地层中石英等硬质颗粒物的磨损，会导致钻具零件表面的磨损和疲劳性断裂。

2. 腐蚀油井内地下水含氧量较高，有机酸等腐蚀物质也较为丰富，这些物质都会对钻具及其零部件产生腐蚀，使钻具失效。

3. 应力损伤钻具经历高频破碎冲击、挤压及弯曲应力等多重应力，并且长时间处于高温和高压状态下，容易发生塑性变形和应力集中，导致钻具应力损伤。

4. 疲劳断裂钻具长期在高温、高压、高速及大力场作业条件下，使其零部件经历反复应力作用，容易产生疲劳断裂失效。

5. 加工缺陷厂家在进行钻具零部件的生产和加工过程中，如果存在缺陷，例如表面裂纹、杂质、夹杂等，会影响钻具的力学性能，从而影响其使用寿命。

1. 加强检测和质量控制在生产钻具的过程中，加强对钻具零部件的检测和质量控制，尽可能排除其中存在的加工缺陷和质量问题，提高钻具的可靠性和安全性。

2. 加强维护和保养及时清理和更换钻具零部件，保养润滑系统和电机等，维持设备的优良状态，减少钻具的磨损和腐蚀等失效问题。

3. 采用合适的钻具材料选择合适的钢材和合金材料，具备高强度、耐磨、耐蚀和耐高温的特点，提高钻具零部件的力学性能和使用寿命。

4. 拓宽钻井液体系钻井液中添加防腐剂等物质，减少腐蚀对钻具的影响。

另外，根据地层情况，调整钻井液体系的比例，使其更加适用于不同类型的地层。

5. 设计优化改善钻具的结构和设计，优化設備性能，减少应力集中和疲劳受损，提高设备的可靠性和使用寿命。

综上所述，钻具的失效原因众多，需要从加强质量控制、加强维护和保养、合理使用、合理设计等多个方面入手，综合使用各种技术手段和管理方法，才能有效地控制其失效，提高油田开采效率，保障设备安全。

塔里木油田钻杆失效原因与预防对策探讨

作者：张明辉;杨小龙;吕晓钢;刘学青
作者机构：中国石油塔里木油田公司
出版物刊名：化工管理
页码： 56-56页
年卷期： 2014年第17期
主题词：塔里木油田;钻杆失效;预防对策
摘要：塔里木油田钻杆失效事故频发,这就需要分析产生众多钻杆失效事件的原因,并采取相应的预防对策。

钻杆失效事故缘起的原因既包含有钻杆自身的问题,还有就是焊接部位或钻杆本体存在裂纹,以及螺纹参数控制不当等,其存在的形式主要为钻杆本体破坏失效和钻杆螺纹失效。

钻杆失效事故一旦发生,钻井周期将会被延长,无形之中就增加钻井成本,造成一定程度上的经济损失。

本文就塔里木油田实际发生的钻杆失效示例出发,分析了事故产生所对应的原因,以及给予了相关的预防对策,目的在于有效地降低钻杆失效事故,延长钻杆使用寿命,避免经济损失。

探究油田钻具失效原因分析及对策

是十分复杂的，既有动载，也有静载，而且包含扭、拉、弯、压等
具的螺旋扭转及屈曲等问题，钻进过程中要实时注意泵压情
况，避免钻具产生刺断、刺扣等现象。
（２）材料方面的预防对策
其一，要尽Biblioteka 量选用内涂层的钻面与地下，开启能源通道的纽带。在转盘钻井的过程当中，钻具是用来打通岩层，通向能源的重要工具。近年来，随着我国钻井
技术的迅速发展与钻井工作的不断深入，石油开采企业对钻具
作，减少胀扣脱扣及粘扣的可能性，还要严格禁止下钻及提钻的要求不断提升，钻具的作业难度也持续提高，所以钻具损坏、过程当中的猛拿猛放现象，避免造成顿钻或钻具超载荷的问题。失效问题在开采工作中的发生也越来越频繁，主要原因通常是其三，要对钻具下井前的检验环节及钻具标识的管理进钻具自身薄弱环节所导致的，这些问题也使井下工作受到了很行强化，避免有损毁或重度腐蚀的钻具参与到作业过程中，影大的负面影响，甚至会影响到油田开采的整体进度，因此，需要从
损伤而导致的应力集中部位。其四是腐蚀疲劳，这一现象主要
３结语
综上所述，钻具作为油田开采工作当中的主工具，其是
否能够长久、稳定的运作，决定着开采工作的最终成效，甚至决定着国家能源行业的发展，所以，找出钻具失效原因的根源，并在不断的分析、探讨中，找出解决问题的对策，减少钻具在作业

钻具失效原因分析1

【技术论坛】钻具失效分析及预防钻井过程中，钻具除了受到拉力外，还要受到交替变化的弯曲应力，由于地层变化、转盘旋转等引起的横向振动和扭转振动的周期变化的干扰力，接触的介质是具有一定腐蚀性的钻井液，这些因素加速了钻具的失效。

钻具失效除了造成钻具损失外，打捞作业和停止钻进损失更大，甚至会造成进尺报废。

人们着手分析钻具失效问题，加强对钻具的使用、检测与管理，以减轻这一问题的影响。

钻杆失效类型主要有过量变形、刺穿或断裂及表面损伤。

过量变形是由于工作应力超过材料屈服极限引起；刺穿或断裂在钻柱失效事故中所占的比例较大，主要由于应力腐蚀、疲劳和腐蚀疲劳等原因造成。

表面损伤主要有腐蚀、磨损和机械损伤。

经中石油管材研究中心调查发现，70%的事故是由钻杆内加厚过渡区部位刺穿或断裂引起的。

从表面看，钻杆内加厚过渡区部位的失效有3种表现形式，即裂纹、刺穿和断裂，但实质上都是同一种失效。

钻杆被刺穿是因为泥浆在高压作用下穿过裂纹的缝隙，由于泥浆穿过这种缝隙时的高速流动，进一步扩大了该裂纹，并使之变成孔洞。

因此，刺穿的先决条件是已存在裂纹，多处刺穿孔洞连成一片，大幅度降低了钻杆的承载能力而导致断裂。

钻杆外壁的腐蚀较轻并且均匀，而钻杆内壁表面的腐蚀很不均匀，内加厚过渡区与管体交界处的腐蚀较严重，有许多点蚀坑，而裂纹正起源于这些点蚀坑底部。

有内涂层的钻具内壁腐蚀会减轻很多，但内加厚过渡区与管体交界处的内涂层易被冲蚀。

钻杆内壁的腐蚀以点蚀为主，钻杆出井时其内壁不可避免地残留有泥浆或井下腐蚀介质，如果在存放前未及时冲洗，会使钻杆内涂层剥落的部位产生点蚀，因腐蚀环境是开路系统，能充分吸收空气中的氧气而使腐蚀加速。

在以后的钻井过程中，在点蚀坑底部这个应力集中的地方产生初始裂纹。

钻杆管体腐蚀疲劳裂纹均起源于内壁的点蚀坑，其破坏过程：点蚀坑产生——裂纹萌生——扩展——刺穿。

应力腐蚀破裂是金属在拉应力（外加应力或残留应力）和腐蚀介质的共同作用下引起的一种破坏形式（如氢脆）。

塔里木油田钻柱转换接头失效原因分析及预防

换接头结构形式和尺寸规定也有不同看法。许多油田至今还未采用Ｂ型变径钻柱转换接头。
不合理、头材质的冲击韧性差及接头密封性能差接
等（断裂位置附近的钻具组合如图１所示）。
收稿日期：０９０ — ２改回日期：０９１ — ２２０—２１；２０ — ２０作者简介：发前（９５）男，疆呼图壁人，９８年毕业于骆１６，新１８
效形式。导致外螺纹接头断裂的原因主要有弯曲强度比不合理、钻柱转换接头长度不足、钻柱结构尺寸
长期以来，国钻柱转换接头标准与ＡＩ我ＰＳＥＰＣ７标准在结构尺寸方面存在一定差异。我国油田所用的钻柱转换接头长度与ＡＰＰＣ７准ＩＥ标Ｓ和Ｓ２０行业标准规定不一致。油田用户对转Ｙ５０
的问题有所认识，者对塔里木油田２０笔０６年１５ —
柱转换接头断裂事故，成了极大的经济损失。例造
如，井所用的１８３ｍｍＣ０内螺纹接头 × 某６．Ｎ５Ｎ３外螺纹接头钻柱转换接头断裂后导致１４０ｍＣ８０
摘要：塔里木油田２０年１５月发生的钻柱转换接头失效事故进行了分析研究。失效的钻柱转换接对０６ — 对
头尺寸进行了测量，对钻柱转换接头断口形貌进行了宏观分析，发现钻柱转换接头断裂位置都在外螺纹接头危险截面上。通过分析计算认为，柱转换接头断裂原因与外径不符合标准及内、螺纹接头弯曲强度比不合理有关。钻外对钻柱转换接头刺漏形貌分析结果认为，漏与接头密封能力不足有关。进一步调查研究发现，柱转换接头失刺钻效与没有严格执行Ｓ／２０行业标准和ＡＩＰＣ７标准有一定关系。在调查分析的基础上，如何防止或减ＹＴ５０ＰＥＳ对少钻柱转换接头失效事故提出了有效的预防措施。