钻杆管体加厚消失端失效分析及预防
焊接修复钻杆的失效分析及预防措施_黄成
[收稿日期]2010-02-10 [作者简介]黄成(1974-),男,1994年胜利石油学校毕业,工程师,现从事钻井管具的使用与维护工作。
焊接修复钻杆的失效分析及预防措施黄 成,何元君 (胜利石油管理局黄河钻井总公司,山东东营257000)唐洪发 (川庆钻探工程有限公司培训中心,四川成都610059)王晓晓 (中国石油大学石油工程学院,山东青岛266555)[摘要]概述了摩擦焊修复钻杆的基本情况,通过对胜利油田16起修复钻杆的失效事故进行了统计,分析发现修复钻杆管体失效事故70%发生在内加厚过渡区消失部位,失效原因是结构不合理造成应力集中,产生腐蚀疲劳。
钻杆管体中部失效事故占30%,失效原因是由于磨料磨损造成壁厚变薄及蚀坑造成的腐蚀共同作用的结果。
针对修复钻杆失效的原因,提出了详尽的预防措施和方法。
[关键词]摩擦焊修复钻杆;失效分析;预防;应力集中;腐蚀疲劳[中图分类号]T E28[文献标识码]A [文章编号]1000-9752(2010)03-0312-03钻杆摩擦对焊是利用钻杆管体与接头端面摩擦生热而融合粘结的一种热压焊接法[1]。
我国通过摩擦对焊修复Á127mm 钻杆已有十几年的历史。
修复了大量的钻杆,解决了钻井急需,大大缓解了钻杆供求矛盾,在油田广泛使用,创造了很好的经济效益。
对焊修复钻杆连续使用几年后相继出现了一些问题,如管体或内加厚过渡区部位刺穿、刺断等事故,造成了一定的损失。
鉴于此,笔者对修复钻杆失效原因进行了研究分析,找出了解决措施。
1 对焊修复钻杆失效情况统计钻杆作为钻柱的重要组成部分在井下的受力十分复杂[2]。
钻具涡动引起的钻柱与井壁间的摩擦和高频撞击,钻杆磨损现象十分严重,包括:管体均匀磨损、偏磨、内外表面腐蚀、硬伤等缺陷。
如果这样的钻杆再连续使用上万小时,累计进尺十多万米后,则很可能在薄弱位置发生刺穿、断裂事故。
笔者对胜利油田近年来对焊钻杆管体发生了失效的事故进行了统计。
钻杆失效分析
三、避免钻杆非正常失效的措施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。
根据钻杆的失效原因分析，钻杆除正常磨损而失效外，钻杆的非正常失效原因可分为为两个方面：工人操作原因和钻杆自身质量原因。
因此，我们可以从提高钻杆质量和规范操作两方面来避免钻杆非正常失效。
1．提高钻杆质量（1）钻杆材料选择：为适应钻杆的受力分析，钻杆杆体应有较高的抗拉强度、较好抗弯性能和较好的冲击韧性。
杆体材料应选择中碳合金结构无缝钢管，合金元素中应含有较多的Cr、Mo等元素以提高材料的抗拉强度和冲击韧性，含有Mn、Si等元素以提高材料的弹性（即抗弯性能）。
有时还含有微量的B、V等元素以提高材料的淬透性。
常用的杆体材料有：36Mn2V、35CrMo、42MnMo7、35CrMnSi、45MnMoB等。
用于杆体的无缝钢管的壁厚均匀度和轧制缺陷也是影响钻杆质量的重要因素。
如轧制的钢管壁厚均匀情况严重，当钻杆较大的扭力作用时，容易在壁厚较薄处纵向裂开。
有的钢管有重皮、气孔等缺陷，钻杆易从此处产生应力集中断裂或刺漏。
钻杆接头受力最为复杂，接头材料须有很高综合机械性能。
钻杆接头多采用35CrMo或42CrMo.30CrMnSiA棒料制造，但经过锻造的接头材料能大大提高其综合机械性能。
（2）加工工艺选择：目前国内钻杆从加工工艺分主要有整体锻造钻杆（简称整体钻杆）、镦粗＋摩擦焊钻杆（简称镦焊钻杆）和单纯摩擦焊钻杆（简称摩擦焊钻杆）。
钻杆失效分析及超声检测技术分析
钻杆失效分析及超声检测技术分析本文从钻杆端区3种失效类型出发，分析其失效原因，并采用超声波探伤检测的方式，对钻杆端区检测波形进行分析，主要对钻杆裂纹、腐蚀坑进行定性定量分析，为对钻杆进行综合评价提供科学依据。
前言：在钻井过程中，钻杆是最常使用的钻具，它在井下会受到拉力、压力、弯曲应力、干扰力等各种力的组合，并且在钻进中还要在其内部通过具有一定腐蚀性的泥浆所有这些因素都会钻杆造成较大的损坏，而在这些因素造成的损坏当中，以钻杆端区出现的事故最多，钻杆刺漏、断裂多发生在钻杆端区位置，因此，对钻杆端区进行超声波检测就显得十分重要。
钻杆失效分析钻杆端区的失效分为3种，即裂纹、刺穿和断裂，这些失效通常是由钻杆内的腐蚀坑造成的，而腐蚀坑是由于钻杆长期在井下作业中收到各种交变应力及泥浆腐蚀冲刷形成，钻杆外壁的腐蚀较浅并且比较均匀，而内部的腐蚀则不同，由于钻杆的长期使用，使得原先在钻杆内壁的涂层部分脱落，裸露的部分在各种交变应力及泥浆腐蚀冲刷下很快就会形成点蚀坑，钻杆端区部位处在一个内径变化区，因此涂层脱落现象较为严重，而这样的点蚀坑出现的也较多，并且腐蚀得较为严重。
在钻井过程中，在点蚀坑的应力集中区诱发裂纹的产生→裂纹在交变应力的作用下扩展→迅速扩展→贯通管体→在管子圆周方向开裂导致泥浆刺漏或钻杆折断。
下面是根据美国石油协会（API）近几年对于钻杆失效部位的数据统计图。
图1 钻杆失效部位统计图从图中可以看到，在钻杆端区部分，缺陷发生率最高的是钻杆内外螺纹加厚端过渡带。
整体上看，母扣端的缺陷分布状况高于公扣端。
这样，借助规律图分析钻杆的端区检测范围，从母扣端至管体1.2m，从公扣端到管体0.9m，用超声波探头做360°覆盖扫查，以保证端区检测的准确性。
便携式超声波设备检测技术腐蚀坑和裂纹是钻杆端区和消失端最为常见且危害最大的缺陷，利用超声波横波检测技术可以检测出裂纹和腐蚀坑的存在。
一旦发现裂纹，不管大小，钻杆必须报废，而腐蚀坑的大小则需要测量该点的剩余壁厚，再依此判断钻杆的级别状况。
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。
深井钻具失效原因分析与预防对策
文章编 号 ： １ ０ ０ ９ ９ １ ４ Ｘ （ ２ ０ １ ４ ） ０ ６ — ０ ４ ２ ５ 一 Ｏ １
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。
（ １ ） 使用根 部圆 角半 径较大 的数字 型螺纹 ， 并采用 高疲劳 寿命接 头螺纹 （ Ｌ Ｅ Ｔ 扣） ， 通过 降低 螺纹 最后 啮合 处的螺 纹 牙高度 ， 改善钻 具螺 纹 的应力 分布 状况 ， 以有 效地 降低 钻具 螺纹处 的应力集 中 ， 减 少钻具尤 其是 钻挺 内外 螺纹失效 的 发 生。 （ ２ 腋 用Ｐ Ｄ ｃ 钻头， 井下 动力 钻具 、 液 力加 压器 等工 具改变 钻 具的工 作状 态 ， 减轻 钻具 的弯 曲和弯 曲应 力。 （ ３ ） 配备 液压 大钳 或扭矩 仪上 扣 ， 保 证合 适的上 扣 扭矩 ， 防止钻 挺粘 、 刺。 （ ４ ） 加减 震器 、 悬 浮器 ， 并且 在钻 进时及 时调 整钻 进参数 ， 以控 制钻柱 的振 动。 （ ５ ） 使用 内涂层 钻杆 ， 并提 高 钻井液 ￣ Ｊ ￣ ｐ Ｈ 值， 使ｐ Ｈ值大 于等 于ｌ ０ ， 以控制钻 井液 的腐蚀 ， 并 防止钻杆 管体刺 穿失 效的发生 ， 使 用 内加厚 过 渡 带改 进型 的新 钻 杆 ； 使用１ ８ Ｏ 斜 台肩钻 杆 。
科 学论 坛
ａபைடு நூலகம் Ｉ
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。
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
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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。
塔里木油田用钻杆失效原因分析及预防措施
周 杰 ，卢 强 ， 吕拴 录 一 ． ，苏建 文 ，冯 少波 ，谢 居 良 ，王 中胜
（１塔里木油 田，新疆 库尔勒 ８ １ ０ ；２ 中国石 油大学机 电工程学 院，北京 １０ ４ ． ４００ ． ０ ２ ９）
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 ，
ｓ ｔ ＤＴ ｓ ｃｉｉ ｔｏｎ ａ ｓ ａ ｉ ｈｅ ｙ Ｔａ ｉ Ｏｉ ｅ ｄ ｉｅ Ｎ ｐｅ ｆｃａ ｉ ｓ ｅ ｔ ｂｌｓ ｄ ｂ ｒｍ ｌＦｉ ｌ ．
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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。
冀东油田钻杆失效原因探讨与预防措施
冀东油田钻杆失效原因探讨与预防措施作者：胡豫磊王颖颖李永刚来源：《中外企业家·下半月》 2014年第7期胡豫磊1 王颖颖2 李永刚1（1.中原石油工程公司管具公司，河南濮阳457001；2.石油化工工程质量监督总站中原石油分站，河南濮阳457001）摘要：通过对冀东油田钻具失效事故原因分析，提出了对钻杆制造材料、使用条件及维护管理的合理措施，使钻具使用的安全性显著增强，井下事故率大幅度降低，提高钻井速度、降低钻井成本。
关键词：本体刺穿；钻杆材质；探伤；失效中图分类号：TE921.2 文献标志码：A 文章编号：1000-8772（2014）21-0266-01冀东油田位于渤海湾海滩地区，地表多为虾池、鱼塘及稻田，水网纵横交错，平台建设费用高；结构位置位于渤海湾盆地黄骅凹陷北部，渤海为典型的复杂断块油气田，断层多、断块破碎且目的层埋藏深，油气井多为水平井、小井眼侧钻水平井、大位移井、分支井，钻井工艺难度大。
因钻具失效而导致的钻井事故在钻井过程中频繁发生，严重影响钻进速度，耗费大量的人力，物力和财力，造成巨大的经济损失。
因此，进行钻具失效研究、分析钻具失效机理，以采取相应的措施来提高钻具寿命，解决和预防井下事故的故障，提高钻井速度、降低钻井成本，具有十分重要的意义。
一、钻杆失效情况统计对2013年中原钻井在冀东油田服务的11支队伍完钻的62口井进行钻杆失效分析统计，14口井出现钻具失效事故，统计见表1。
由表1可以看出，钻具失效的形式主要包括管体刺穿、粘扣、公母扣刺漏以及本体断裂等情况。
钻杆本体刺穿（钻杆断裂是钻杆刺穿的进一步扩展）占73.8%，其中一级钻杆为78根，全新钻杆为1根；粘扣占24.3%，均为全新钻杆；公母扣刺漏占1.9%，全部为一级钻杆。
由此可见钻杆本体刺穿是钻杆失效的主要形式。
钻杆刺穿不仅使钻杆报废，而且严重影响了井队的正常生产，给油田造成了很大的经济损失。
因此，找出钻杆本次刺穿的原因及找出解决办法是目前的首要任务。
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。
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。
煤矿钻杆“丢失”原因及预防措施
煤矿钻杆“丢失”原因及预防措施我国作为煤矿资源丰富的国家，煤矿必然是主要的资源开采对象，开采煤矿的主要工具是煤矿瓦斯抽采设备，其中，煤矿钻杆是煤矿瓦斯抽采设备的主要零件之一。
在煤矿开采过程中总是会出现煤矿钻杆“丢失”的现象，如何解决这个问题是需要我们深思的。
本文主要通过分析煤矿钻杆“丢失”的原因，找出相应的预防措施，为以后的煤矿开发打下基础。
标签：煤矿钻杆;丢失;原因;预防措施煤矿瓦斯抽采设备作为煤矿开采的主要机器对实施煤矿开采是举足轻重的。
而煤矿钻杆又是煤矿瓦斯抽采设备的主要零件，对实施煤矿开采的作用更是不可小觑。
煤矿钻杆“丢失”必定会造成一定的损失，还有可能出现安全事故。
因此，煤矿钻杆“丢失”现象是一件不能再忽视的问题，并且预防煤矿钻杆“丢失”现象已经是一件迫在眉睫的事情。
1 煤矿瓦斯打钻钻杆“丢失”的原因1.1 不清楚地质状况在煤矿开采的过程中，由于探测机器不准确等原因导致无法对地质状况进行深入的了解。
于是煤矿开采的施工者盲目地进行机器操作，在煤矿瓦斯打钻钻杆在运行过程中，一是可能会碰到存在坚硬岩石的地质表层钻杆无法穿破致使钻杆出现损坏甚至报废的情况，二是可能会碰见比较松软的地质表层钻杆压力过大致使出现钻孔坍塌、钻粉无法顺利排出等现象。
因此，地质状况直接影响着煤矿开采过程中煤矿瓦斯钻杆的运行状态。
1.2 系统出现故障煤矿矿井供电系统在煤矿瓦斯打钻过程中起着关键的作用。
在煤矿开采过程中，系统存在出现故障的风险。
比如：打钻机器突然停电的现象，虽然电已经断开，由于在高电压下钻杆机器在突然停电的状况下依靠惯性的作用会继续的进行工作，当再次启动机器时，钻杆可能已经因为高电压的作用被打进煤層更深处使得无法利用钻机带去带动钻杆将其进行转动导致钻杆留在煤层深处无法取回，如果强行的利用钻机带进行带动不仅会损坏钻机带而且还会造成钻孔和钻杆的报废。
1.3 钻机陈旧老化煤矿开采过程中，一方面由于施工人员只重视设备的运行状况，对设备后续的保养与维修工作非常的忽视。
钻具失效事故的原因分析及对策 - 副本
*杨自林,1960年生,工程师;1981年毕业于重庆石油校矿机专业,一直从事石油钻具、工具技术管理工作,曾发表论文多篇。
地址:(401237)重庆市长寿县云台镇。
电话:(023)40826115。
钻具失效事故的原因分析及对策杨自林* 游华江 蹇宗承(四川石油管理局川东钻探公司)杨自林等.钻具失效事故的原因分析及对策.天然气工业,2000;20(3):57~59摘 要 石油钻柱主要由方钻杆、钻杆、钻铤三大部分组成,因服役条件十分恶劣,使其成为钻井设备工具中的一个薄弱环节。
特别是在深井、超深井及复杂地质环境条件下钻井,钻具失效事故时有发生,四川川东地区仅1996年~1997年间就发生了303次钻具井下断裂事故,造成了很大的经济损失。
防止和减少钻具失效,关键在预防,为此,根据钻柱各部分在井内的受力特点不同将其划分为钻柱井口处、零应力点上部、零应力点附近、零应力点下部四个钻具失效段进行研究,查出其失效的实质及根本原因,提出科学可行的防范措施,有利于全面系统地预防预测钻具失效。
文章从分析钻具在使用过程中的受力情况出发,根据钻柱各部位在井内的受力情况,剖析了四种经常发生的、带共性的钻柱失效的主要特征及根本原因,重点提出了比较可行的、科学的预防这几种常发性钻具失效事故的有效措施和看法。
主题词 钻井 钻井工具 钻具事故 钻柱损坏 分析由于钻柱工作条件十分恶劣和钻柱结构的内在原因,形成了一个薄弱环节,其应力敏感区、敏感点是其频繁发生失效事故的根本所在,特别是在川东地区高硬度、多断层、高含硫、高压力、大倾角的高陡地质环境中打井,每年要发生几十次乃至上百次的钻具失效事故,约占中国石油天然气总公司的1/5~1/6,损失相当惊人。
这些钻具失效事故按其失效特征和原因,以及在钻柱上的不同部位,可归纳为几种常发性和带有共性的钻具失效。
钻具失效一般由钻具本身质量问题或钻具使用管理不当造成。
作为钻具本身质量问题,国内外有关研究机构(如我国石油管材研究所)已开展了大量富有成效的研究工作。
φ127mm G105钻杆加厚区刺穿失效分析
浆 ｐＨ 值 为 ９～１０。
１ 无损 探 伤 和 宏 观 分析
刺穿 失效钻 杆样 品宏观形 貌如 图 １ａ所示 ，刺孔 距 钻杆 内螺纹 接 头端 面 的距 离 约 为 ５５０ ｍｍ，刺孔 裂纹 周 向长度 约 ８０ ｍｍ，如 图 １ｂ所 示 ，钻杆 外 加厚 区外 表面有 明显 的折 皱 ，如 图 ２所 示 。经 超 声波 探 伤发 现 ，部分 折皱 底 部存 在 超 标裂 纹 缺 陷 。将 失 效 钻杆 样 品剖 开 ，刺孔 位 于钻 杆 内加厚过 渡锥 面上 ，内
失效原 因进 行分析 。结果表 明 ，钻杆加 厚 区刺 穿失效 的原 因是 管端在 礅 粗加 厚过 程 中加 热 温度 过
高 ，造成外表 面形 成厚 的脱 碳层 和氧化层 ，礅粗 变形 量过 大使得 外表 面 的脱碳 层 和氧化层 在礅粗 过
程 中被挤入 管体 内部形成 条 带状 分布 的折皱缺 陷。在钻 井过 程 中交变应 力作 用下 ，深折 皱底 部 首
收 稿 日期 ：２０１０—０５—０６ 基金 项 目 ：中 国石 油 天 然 气集 团公 司科 学 研 究 与技 术 开 发 项 目（２ＯＯ８１３－２４０４） 作者 简 介 ：李 方 坡 （１９８２一），山 东菏 泽人 ，工 程 师 ，主 要 从事 油 气 井 管 柱 的 材料 开发 、失 效 分 析及 安 全 可 靠 性 研 究 ，Ｅ－ｍａｉｌ：ｌｉ
某 钻井公 司在 四川 地 区 钻井 作业 过 程 中 ，在 同 一 口井 连 续 发 生 多 起 罕 见 的 钻 杆 加 厚 区刺 穿 失 效 事 故 。经 现场 调 研 取 样 ，对 钻 杆 失 效 原 因进 行 分 析 。 钻 杆刺穿 部位 为管体 加 厚 区 ，距 内螺 纹接 头 端 面 约 为 ５５０ ｍｍ，现场对 该批 钻 杆进 行 超声 波探 伤 发现 ， 同批 次 的 ３００余根 钻杆加厚 区存 在裂纹 缺陷 。据现 场 提供资料 ，该批钻 杆 已累计完 成 ３口定 向井 作业 ， 累计 进尺约 ９ ０００ ｍ。钻 井过程 中 ，钻压 为 ４Ｏ～１４０ ｋＮ，转速 为 ６０－９０ ｒ／ｍｉｎ，扭 矩 为 ５～８ ｋＮ ·ｍ，泥
煤矿钻杆“丢失”原因及预防措施
总605期第2期2017年2月河南科技Henan Science and Technology煤矿钻杆“丢失”原因及预防措施陈留洋李红伟赵龙刚（河南永锦能源有限公司云盖山煤矿一矿，河南禹州461670）摘要：煤矿瓦斯抽采系统在煤矿的生产过程中是必不可少的一部分。
煤矿瓦斯抽采设备的正确使用和正确操作，直接影响煤矿的安全生产和生产效率。
钻机是瓦斯抽采达标的重要钻孔装备，其中钻机钻杆是重中之重。
在实际的煤矿施工中，如果出现塌孔等现象，很容易造成钻杆丢进钻孔内，并引发安全事故，增加材料成本。
本文对煤矿瓦斯抽采打钻过程中钻机钻杆丢进钻孔内的问题进行分析，并提出一些解决方法。
关键词：瓦斯抽放；钻机钻杆；事故原因；预防措施中图分类号：TD421.25文献标识码：A文章编号：1003-5168（2017）02-0085-02 Causes and Preventive Measures of Coal Mine Drill"Lost"Chen Liuyang Li Hongwei Zhao Longgang（No.1Mine of Yungaishan Coal Mine，Henan Yongjin Energy Co.Ltd.，Yuzhou Henan461670）Abstract:The coal mine gas drainage system is an essential part in the production process in the coal mine.Correct use and correct operation of coal mine gas extraction equipment directly influence the production of safe production and efficiency of coal mine.Drilling rig is an important drilling equipment for gas extraction,and drilling rig drill is the most important.In coal mine construction practice,if there is a hole collapse phenomenon,it is easy to cause the drill pipe and threw them into the bore,and cause safety accidents,increase the cost of materials.In this paper,the problems of drilling drill pipe into the hole in the process of gas drainage and drilling were analyzed,and some solu⁃tions were put forward.Keywords:gas drainage；drill pipe；accident cause；prevention measures矿井采用CMS1-4200/80煤矿用深孔钻车打钻，主要用于煤层的掘进工作面有防突措施要求的软岩或煤层中实施密集形钻孔，也适用于地表工程施工。
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）。
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
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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。
经现场检验，7根
钻杆有4根接头外径已磨损至三级（小于152mm），这4根钻杆为1999年11
月投入使用的编号为N9911开头的X厂钻杆；1根接头外径在152－154mm之间，为二级钻杆接头；另外2根钻杆接头外径 160mm左右，为一级钻杆接头，是2005年投入使用的编号为N05开头的X厂钻杆。
7根钻杆刺漏失效位置也均在钻
杆加厚端300－500m处，刺孔的形成也均为15－40mm不规则孔洞，只有1根
例外，刺孔为100m左右的环形裂口，在100m裂口两端角各有两个泥浆刺洞。
（二）泌阳区块钻杆刺漏情况及特征
2007年1月，32620钻井队在B318#连续3次发生钻杆管体刺漏现象；2007
年4月在B325#又连续4次发生钻杆管体刺漏现象。
32620钻井队，目前钻杆的构成是以1997年10月投入使用的进口G105内涂层钻杆为主，由于配备的数量不足。
在2006年10月17日管子站在站内已无成
品钻杆补充的情况下，动用了新疆、陕北等无历史记录的G105非内涂层钻杆54根，编号为D字开头。
这样以来，实际上该队钻杆属两种钻杆混用。
在对B318#、B325#七根管体刺漏钻杆进行检验分析后发现，失效钻杆具有以
下特征
1．7根钻杆有6根刺漏位置在钻杆加厚消失端300－500m范围内。
刺漏孔
内窄外阔，长度10－40mm不等，也有直径30mm左右的不规则孔洞。
只有1根
编号D-58无历史记录钻杆在加厚消失端是一条垂至于轴向的环形裂口，裂口长300mm左右，占钻杆管体周长的2/3，裂口外观粗看切口整齐、细看在整齐的切
口壁上，每间隔10－15mm左右就有一个凹进去0.5－1mm长2－3mm的泥浆刺痕，共有8处刺痕分布在环形切口壁上，估计是先有8根细小的孔洞刺漏，又在
扭矩力的作用下将管体剪切开裂成周向2/3的环形切口。
2．7根钻杆有3根是1997年10月购置并投入使用的进口G105内涂层钻杆，有4根是D号无历史记录的G105非内涂层钻杆。
7根钻杆接头外径均小于
149mm，为三级以下级钻杆接头。
大家都知道，钻杆在井下使用过程中的交变应力最容易导致在钻杆加厚消失
部位内外表面产生疲劳裂纹，因此，在加厚消失端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。
不错，高应力是钻杆加厚消失端附近管
体致命的弱点，但并不是钻杆在使用中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。
下面我们通过分析，找出这十几起钻杆刺
漏失效的主要原因。
将刺漏钻杆统计数据用直方图分析（注：将投入使用年代分为1995－2000年；2001－2005年两组数据来分析）：
1、钻杆加厚消失端高应力的影响
钻杆在使用过程中的交变应力，导致钻杆加厚消失部位产生疲劳裂纹，而且
该部位是最容易出现疲劳裂纹的部位。
钻杆在井下经常承受到压、拉、弯、扭等
力的作用，所以接头与管体之间的接合部，也就是应力集中区域的开裂就成为可能。
从表1、图2上可以看出，钻杆刺漏部位在加厚消失端附近的占刺漏钻杆的88％。
因此，在钻杆加厚消失端附近的高应力是钻杆产生疲劳裂纹导致刺漏的主
要原因之一。
2、抗扭强度的影响
钻杆的设计是以接头和管体的抗扭强度相平衡为依据的，为了保证钻杆具有
足够的抗扭强度，API SPEC 7-2001第40版规定了钻杆接头对钻杆管体的抗扭强度之比≥0.86。
钻杆接头磨损至三、三级以下的钻杆占刺漏钻杆的76％，而相应的管体磨损
较小，管体仍达到一级的占 82.4％;从一些检验测量的数据可知，大部分被刺漏钻
杆的接头都从新钻杆的接头外径 165mm磨损至现在的150mm左右，接头外径均
减小了15mm左右；相反，管体的磨损程度不大。
由此可以推断出：接头与管体
的抗扭曲强度之比将远远低于0.86。
也就是说接头与管体之间的磨损程度不同，
使得钻杆抗扭平衡被打破，导致接头与管体之间加厚消失附近的管体，在井下抗
扭过程中产生疲劳而失效。
所以，钻杆接头严重磨损，也是诱发钻杆在加厚消失
端附近产生疲劳裂纹导致刺漏的原因之一。
3、钻杆老化、管体锈蚀的影响
在1995－2001年间投入使用的钻杆占刺漏钻杆的65％，钻杆老化现象严重
也是造成刺漏失效的主要原因之一。
在钻井过程中，钻杆要长期经受压、扭、弯曲、震动、水力载荷等交变应力的作用，同时钻井泥浆中的溶解氧、二氧化碳、
硫化氢和其它腐蚀介质以及地层中氯化物、碳酸盐介质的作用，对钻杆造成严重
的腐蚀（如照片组4右图中的圆形腐蚀斑）。
当钻杆在井下作业时，应力集中会
使腐蚀坑底部萌生许多微裂纹，随着工作时间的延长，微裂纹逐渐加深加长直至
发生刺漏失效。
四、预防失效的措施
综合上述分析结果，结合钻井公司和管具分公司的钻杆使用情况，为防止钻
杆加厚消失部位刺漏失效，制定以下预防措施：
（一）强化钻杆周期检测制度。
结合井队钻杆使用情况，以钻探井口数或累
计井深米数的多少，制定钻杆强制招回检测的周期时间，以降低钻杆失效的风险。
管具分公司将在2007年10月有望建立钻杆管体自动检测线，对钻杆进行管体无
损检测。
管体自动检测线的建立，对强化钻杆周期检测制度和提高钻杆检测效果
提供技术保障。
（二）加强钻杆接头及管体的分级工作。
停止D号、P号钻杆的使用，对9710A钻杆进行降级处理，对1999年、2000年、2001年等钻杆进行认真检测严
格把关。
对在用的钻杆接头定期喷焊耐磨带，保护好钻杆接头，预防钻杆接头因
产生过渡磨损而降低钻杆的抗扭强度。
（三）建议对投入使用3年以上的国产钻杆进行内涂层二次喷涂。
以提高管
体耐腐蚀能力，减少因内表面腐蚀产生微裂纹导致刺漏失效的发生。
从照片组5
中可以了解到，2003年购入并投入使用的X厂S135内涂层钻杆的涂层，在2007
年1月份就已消失了。
（四）严格钻具的发放制度。
在参照有关钻杆钢级、级别与井深关系的同时，对低于一级钻杆的发放，应上报管具分公司领导或向公司技术科申报认可。
（五）优化钻杆跟踪卡制度。
对分析钻杆和使用钻杆有帮助的数据进行跟踪，像钢级、厂家、投入使用时间等数据不可缺。
参考文献：
[1]API SPYC 5D-2001 第5版《钻杆规范》.中国兵器工业企业管理协会编译.兵器工业出版社；
[2]API SPYC 7-2001 第40版《旋转钻柱构件规范》.中国兵器工业企业管理协会编译.兵器工业
出版社；
[3]《钻采工具手册》.科学出版社。