钻杆内涂层脱落失效分析

钻杆内涂层脱落失效分析

摘要：本文对埕北某井由于钻杆内涂层脱落造成两次定向仪器故障，被迫起

钻事故分析，详细介绍了钻杆内涂层脱落情况，对原因分析，找出环境、温度和

钻井液是钻杆内涂层脱落的主要原因，为该类事故提供理论依据。

关键词：埕北某井钻杆内涂层内涂层脱落

2020 年 8 月 11 日，某钻井平台承钻埕北某井，由于钻杆内涂层脱落造成

两次定向仪器故障，被迫起钻。该钻杆外径为 101.6mm，钢级为 S135，扣型为WMDS38，内涂层材料为 WT300，生产厂家为某钻具有限公司。我们对某钻井平台

承钻埕北某井钻杆内涂层脱落原因进行分析。2 根失效钻杆、1 根同批次未下井

钻杆及 1 桶钻井液泥浆于 2020 年 10 月 12 日送到检验所。

1事故概况

2020 年8月11日 01:30 某钻井平台承钻埕北某井开始三开钻进，至8月

11日 10:00，测斜失败（从 4524.56m 钻进至 4565m，无固相泥浆，密度

1.05g/cm3，粘度 49s），循环起钻。

起钻检查定向仪器发现测斜失败原因为：钻杆内涂层脱落严重，堵塞定向仪。为了防止定向仪器再次被脱落的内涂层堵塞，在下修整井底钻具组合时倒换钻具

将剩余未下过井的钻具全部下井充分循环冲洗，之后起出钻具，发现回压凡尔虽

未完全堵塞，但积累了大量的内涂层。随后再次下入三开钻进钻具组合，至

2020年 8 月 15 日 15:00，恢复钻进。

第二次，于 2020 年 8 月 20 日 01:00 开始配三开钻具组合、下钻，至 8 月 20 日 20:00 下钻至井底 4719.2m。缓慢开泵至正常循环排量 16.7L/s，泵

压 17.5MPa，循环 3 分钟后，泵压突然升高至 38MPa，司钻立即停泵，泵压逐

渐回零；随后缓慢开泵至 8.3L/s，泵压15MPa，循环冲洗两小时后起钻，起出后

检测发现，泵压升高、循环不畅原因是由于内涂层脱落碎片堵塞钻头水眼。钻杆

相关数据见表 1。两次仪器故障，涂层碎片如图 1～图 3 所示（委托方提供）。

表1钻杆相关数据

图1第一次仪器故障，在定向接头内取出的内涂层碎片图

图2第一次仪器故障，内涂层在定向接头内，还未取出的涂层碎片

图3第二次仪器故障，堵塞接头内取出碎片总量

为了研究分析钻杆内涂层脱落原因，挑选了同批次，同井次钻杆送实验室检

验分析。

2失效涂层宏观形貌分析

所送的 3 根钻杆的宏观形貌

如图 4 所示，其中 1#为未下井的同批次钻杆， 2#、3#为失效钻杆。

图4送检的3根钻杆宏观形貌图

对 9 米长的

3#失效钻杆中部进行火焰切割，在锯床上切除火焰热影响区。取外螺纹接头端

（自外螺纹接头端部）3 段、内螺纹接头 3 段（去掉含耐磨带的内螺纹接头），共 6 段，分别为 3-1、3-2、3-3、3-4、3-5、3-6，每段长度 500mm，取样位

置图如图 5 所示。

图53#失效钻杆取样位置示意图

将 6 段 500mmm 小段，对半剖开，观察其内涂层脱落失效形貌。如图 6 所示，钻杆外螺纹接头、钻杆加厚区及其附近正常管体区域内涂层脱落最严重，

呈局部脱落形貌；距外螺纹端 500mm-1500mm 范围内（圈红区域），内涂层呈成

片脱落形貌。内螺纹端自耐磨带消失区至管体 1500mm 区域未发现内涂层脱落现象。内涂层表面有一层白色的颗粒物。内涂层脱落部位露出的钻杆基体呈锈蚀形貌。

图6钻杆内涂层脱落失效形貌

3同批次未下井钻杆内涂层性能检测

3.1漏点检测

对送检的未下井的同批次钻杆进行取样检测。因火焰切割取样时，造成钻杆

公接头（外螺纹端）、母接头（内螺纹端）内涂层火焰灼伤，故去掉火焰切割热

影响区部分（火焰切割热影响区范围至少 1500mm），仅对未灼伤的钻杆内涂层

进行检测。

将未下井同批次钻杆中部 2 段 500mm 管段对半剖开，涂层无破损、无划伤、无凹陷、无变形，平整均匀、光滑，无气泡、桔皮和流淌等缺陷，颜色均匀，无

暗泡、无麻点等。

采用 Porotest7 漏点检测仪，依据 SY/T 0544-2016 《石油钻杆内涂层技

术条件》对未下井的同批次钻杆内涂层进行电火花检漏，如图 7 所示，未发现

漏点，符合 SY/T 0544-2016 《石油钻杆内涂层技术条件》标准要求。

3.2干膜厚度检测

图7钻杆内涂层漏点检测图

采用 Minitest 涂层测厚仪，依据 SY/T 0544-2016 《石油钻杆内涂层技术条件》对未下井的同批次钻杆内涂层进行涂层厚度检测，如图 8 所示，涂层厚度位于214μm～225μm，涂层厚度均匀，符合 SY/T 0544-2016 《石油钻杆内涂层技术

条件》标准要求的粉末涂层厚度（管体）150μm～400μm。

3.3附着力检测

图8钻杆内涂层干膜厚度检测图

依据 SY/T 0544-2016 《石油钻杆内涂层技术条件》附录 A，对未下井的同

批次钻杆内涂层进行附着力检测，如图 9 所示，采用刀刃锋利的尖刀在涂层管

体长度方向上平行切割出两道切痕，间距 2mm～3mm，每道长约20mm～30mm。切

割时尖刀与涂层垂直，且平稳无晃动。切痕穿透涂层到达钻杆基体，用尖刀从切

痕部位挑涂层。经检测，发现不能从钻杆基体挑起涂层，涂层附着力为 A 级，

符合 SY/T 0544-2016《石油钻杆内涂层技术条件》标准要求。

图9钻杆内涂层附着力检测图

3.4抗弯曲性能检测

从未下井的同批次钻杆管体上截取 3 块200mm×25mm×钻杆管体原厚度试样，采用 QWG-30 弯曲试验仪，依据 SY/T 0544-2016《石油钻杆内涂层技术条件》附录 D，对未下井钻杆内涂层进行涂层抗弯曲性能检测，2.5°弯曲试验后，涂层无裂纹，如图 10 所示，符合 SY/T 0544-2016《石油钻杆内涂层技术条件》标准要求。