鉆具失效分析及預(yù)防?。?！
時(shí)間:2017-03-07 11:28:26 作者:未知 點(diǎn)擊:
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鉆井過(guò)程中，鉆具除了受到拉力外， 還要受到交替變化的彎曲應(yīng)力，由于地層變化、轉(zhuǎn)盤(pán)旋轉(zhuǎn)等引起的橫向振動(dòng)和扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的周期變化的干擾力，接觸的介質(zhì)是具有一定腐蝕性的鉆井液，這些因素加速 了鉆具的失效。鉆具失效除了造成鉆具損失外，打撈作業(yè)和停止鉆進(jìn)損失更大，甚至?xí)斐蛇M(jìn)尺報(bào)廢。人們著手分析鉆具失效問(wèn)題，加強(qiáng)對(duì)鉆具的使用、檢測(cè)與管 理，以減輕這一問(wèn)題的影響。
鉆桿失效類(lèi)型主要有過(guò)量變形、刺穿或斷裂及表面損傷：
過(guò)量變形是由于工作應(yīng)力超過(guò)材料屈服極限引起；
刺穿或斷裂在鉆柱失效事故中所占的比例較大，主要由于應(yīng)力腐蝕、疲勞和腐蝕疲勞等原因造成；
表面損傷主要有腐蝕、磨損和機(jī)械損傷。
經(jīng)中石油管材研究中心調(diào)查發(fā)現(xiàn)，70％的事故是由鉆桿內(nèi)加厚過(guò)渡區(qū)部位刺穿或斷裂引起的。
從表面看，鉆桿內(nèi)加厚過(guò)渡區(qū)部位的失效有3種表現(xiàn)形式，即裂紋、刺穿和斷裂，但實(shí)質(zhì)上都是同一種失效。鉆桿被刺穿是因?yàn)槟酀{在高壓作用下穿過(guò)裂紋的縫隙，由于泥漿穿過(guò)這種縫隙時(shí)的高速流動(dòng)，進(jìn)一步擴(kuò)大了該裂紋，并使之變成孔洞。因此，刺穿的先決條件是已存在裂紋，多處刺穿孔洞連成一片，大幅度降低了鉆桿的承載能力而導(dǎo)致斷裂。
鉆桿外壁的腐蝕較輕并且均勻，而鉆桿內(nèi)壁表面的腐蝕很不均勻，內(nèi)加厚過(guò)渡區(qū)與管體交界處的腐蝕較嚴(yán)重，有許多點(diǎn)蝕坑，而裂紋正起源于這些點(diǎn)蝕坑底部。有內(nèi)涂層的鉆具內(nèi)壁腐蝕會(huì)減輕很多，但內(nèi)加厚過(guò)渡區(qū)與管體交界處的內(nèi)涂層易被沖蝕。
鉆桿內(nèi)壁的腐蝕以點(diǎn)蝕為主，鉆桿出井時(shí)其內(nèi)壁不可避免地殘留有泥漿或井下腐蝕介質(zhì)，如果在存放前未及時(shí)沖洗，會(huì)使鉆桿內(nèi)涂層剝落的部位產(chǎn)生點(diǎn)蝕， 因腐蝕環(huán)境是開(kāi)路系統(tǒng)，能充分吸收空氣中的氧氣而使腐蝕加速。在以后的鉆井過(guò)程中，在點(diǎn)蝕坑底部這個(gè)應(yīng)力集中的地方產(chǎn)生初始裂紋。
鉆桿管體腐蝕疲勞裂紋均起源于內(nèi)壁的點(diǎn)蝕坑，其破壞過(guò)程：點(diǎn)蝕坑產(chǎn)生—裂紋萌生—擴(kuò)展—刺穿。
應(yīng)力腐蝕破裂是金屬在拉應(yīng)力（外加應(yīng)力或殘留應(yīng)力）和腐蝕介質(zhì)的共同作用下引起的一種破壞形式（如氫脆）。
石油鉆具的工作條件惡劣，受力復(fù)雜，一旦失效損失嚴(yán)重。采取有效措施提高鉆具的使用壽命意義重大。根據(jù)鉆具的失效類(lèi)型和原因分析，疲勞（包括腐蝕 疲勞）失效和腐蝕（包括應(yīng)力腐蝕）失效是鉆具失效的最主要的形式。引起鉆具失效的原因很多，包括鉆具質(zhì)量和使用管理的許多方面。因此，鉆具失效的治理也應(yīng) 從多方面著手，綜合治理。
使用專(zhuān)用檢測(cè)儀器，通過(guò)對(duì)鉆具的外觀尺寸、磨損情況、腐蝕情況、螺紋及內(nèi)外損傷情況等將鉆桿分成幾個(gè)等級(jí)，不同級(jí)別的鉆桿用于不同的井深。
根據(jù)分級(jí)情況，可盡量做到鉆桿物盡其用。
國(guó)外油田對(duì)下井工具的檢驗(yàn)非常重視，并且有許多專(zhuān)業(yè)的檢測(cè)服務(wù)公司從事此項(xiàng)工作。在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)正在使用的鉆具定期檢驗(yàn)已是世界各國(guó)鉆井作業(yè)中的一項(xiàng)重 要的安全措施，因?yàn)樵诨貦z驗(yàn)合格的鉆具在井下工作一段時(shí)間后可能由于一些原因?qū)е陆导?jí)或有損傷，若沒(méi)有及時(shí)發(fā)現(xiàn)并更換，有可能導(dǎo)致鉆桿失效造成井下事 故。相比之下，國(guó)內(nèi)在這方面有不小差距，基本都是在鉆具回收后自行檢測(cè)，有能力做鉆桿全程檢測(cè)的油田也不多，還沒(méi)有樹(shù)立第三方檢測(cè)的意識(shí)。
鉆具失效的類(lèi)型多種多樣，其失效原因各不相同，為了提高鉆具的使用壽命，須從鉆具的檢驗(yàn)、合理使用、管理等全過(guò)程的每一環(huán)節(jié)抓起，采取多種手段，推廣提高鉆具使用壽命的新工藝、新技術(shù)，進(jìn)行綜合治理。
