Φ139.7 mm钻杆内螺纹接头纵向开裂失效分析

通过力学性能测试、化学分析、金相组织和断口分析,并结合受力状态,对某井φ139．7mm钻杆内螺纹接头纵向开裂原因进了行分析。结果表明,钻杆接头纵向开裂失效的原因是内外旋合螺纹之间发生剧烈的摩擦作用导致内螺纹牙项形成“马氏体”白亮层组织,裂纹从白亮层内萌生,由于材料的横向冲击功明显小于纵向冲击功,裂纹沿纵向脆性扩展,最终导致钻杆接头发生纵向开裂失效。     

某51/2 FH双台肩钻杆内螺纹接头断裂原因分析

对钻杆内螺纹接头断口及其断口附近螺纹根部的小裂纹采用宏观观察、金相检测、SEM形貌观察、EDS能谱等手段进行分析后认为:该钻杆主要是由于上扣扭矩偏小,造成螺纹面挤压,同时承受弯曲时,螺纹根部弯曲应力增大,使钻杆内螺纹接头在螺纹根部萌生疲劳裂纹,导致疲劳失效发生。     

某51/2FH双台肩钻杆内螺纹接头断裂原因分析

对钻杆内螺纹接头断口及其断口附近螺纹根部的小裂纹采用宏观观察、金相检测、SEM形貌观察、EDS能谱等手段进行分析后认为:该钻杆主要是由于上扣扭矩偏小,造成螺纹面挤压,同时承受弯曲时,螺纹根部弯曲应力增大,使钻杆内螺纹接头在螺纹根部萌生疲劳裂纹,导致疲劳失效发生。     

钻杆内螺纹接头纵向开裂机理及材料性能指标研究

近年来由于深井、定向井等逐渐增多，油气井钻井中钻杆内螺纹接头纵向开裂失效成为常发事故。大量失效分析发现钻杆内螺纹接头纵向开裂的裂纹源是外表面及螺纹表面的摩擦热裂纹、钳牙咬痕等各种损伤，这些裂纹以脆性断裂或应力腐蚀机理扩展。虽然裂纹源很难避免，但如果能够阻止裂纹的扩展，也能够防止钻杆内螺纹接头纵向开裂失效。应用钻杆失效评估技术研究表明，横向材料冲击功大于80 J将避免钻杆内螺纹接头纵向脆性开裂失效。对钻杆接头材料进行SSC试验，发现如果将材料硬度限制在HB310以内，将明显减少钻杆内螺纹接头纵向应力腐蚀开裂失效。失效案例统计数据验证了这些结果。建议有关标准规定钻杆内螺纹接头的横向材料冲击功，如可行同时限制材料的硬度，选用高性能钻具，以此提高钻具使用寿命，确保钻井速度。     

钻铤内螺纹接头横向开裂失效分析

某井发生钻铤内螺纹接头横向开裂失效。进行了宏观分析、力学性能测试、化学成分分析、金相组织和微观断口分析,结果表明,钻铤材料中MnS夹杂物超标,螺纹底部和牙侧存在腐蚀坑和加工划痕,这些缺陷的存在降低了钻铤的服役能力;钻铤接头应力减轻槽加工不符合标准要求,致使内螺纹接头螺尾根部成为螺纹连接的薄弱部位,在交变应力作用下,应力集中的螺尾根部萌生裂纹并疲劳扩展,导致钻铤接头横向开裂。     

双台肩钻杆接头开裂失效分析

分析了某井一批双台肩钻杆接头开裂失效事故。试验分析表明,裂纹主要位于外螺纹台肩面附近的颈部和第1~3牙螺纹根部,具有沿晶、分枝扩展特征。扫描电镜断口形貌和能谱分析结果证实该批钻杆接头属于H2S应力腐蚀开裂,导致接头开裂的主要原因是钻杆接头材料强度和硬度偏高,钻杆接头内径偏大,使失效部位的应力水平增大,且钻杆接头本身承受扭矩过大。分析结果对双台肩接头的研究开发和使用具有很好的参考价值。     

双台肩钻杆外螺纹接头断裂原因分析

对101.6 mm×9.65 mm S135DSTJ型双台肩钻杆外螺纹接头断裂事故进行了调查研究.对该批用过的钻杆进行了详细的探伤检查,发现许多钻杆外螺纹接头部位存在裂纹.通过对钻杆接头断口和裂纹形貌进行分析,认为钻杆接头为硫化氢应力腐蚀开裂失效.通过对钻杆接头结构尺寸、材料性能和承载能力进行分析计算,认为采用同时增大外螺纹接头内径和材料强度的方法,虽然可以保证接头抗扭强度,减小钻柱水力损失,但却降低了钻杆接头抗应力腐蚀开裂的能力,增大了接头危险截面的应力集中,降低了钻杆外螺纹接头的使用寿命.     

φ127mm S135钻杆内螺纹接头胀扣失效分析

对某油井发生的127mm S135钻杆内螺纹接头胀扣失效事故及其原因进行了调查分析,并且对避免同类事故的发生提出了建议。认为在钻杆接头的材质符合行业标准要求的前提下,导致钻杆内螺纹接头胀扣失效的原因是外螺纹接头密封台肩面倒角直径过小,井下钻柱扭矩过大;内螺纹接头密封台肩面承受的接触压力超过材料屈服强度,导致内螺纹接头密封台肩面下陷变形,外螺纹接头密封台肩面在大扭矩的作用下进入内螺纹接头镗孔段,致使内螺纹接头发生胀扣失效。     

钻杆NC50内螺纹接头裂纹原因分析

为推广应用斜坡吊卡台肩钻杆，对某井钻杆内螺纹接头直角吊卡台肩部位断裂和裂纹事故进行了详细调查研究，并对一根内螺纹接头钻杆进行了失效分析。失效分析内容主要包括裂纹宏观分析和微观分析，钻杆接头材料化学成分、力学性能和金相组织试验分析，钻杆在钻井过程中受力条件分析等。通过失效分析，认为钻杆接头为早期疲劳失效，钻杆内螺纹接头直角吊卡台肩部位产生早期疲劳断裂和裂纹的原因是该部位结构尺寸不合理，应力集中严重。在钻井过程中钻柱会承受交变的拉伸、扭转、弯曲、震动等疲劳载荷，很容易在应力集中严重的内螺纹接头直角吊卡台肩部位产生疲劳断裂和裂纹。要从根本上防止钻杆接头断裂，建议采用斜坡吊卡台肩钻杆。     

Φ127mm钻杆内螺纹接头纵向开裂分析

通过现场井况、断口形貌、材料的化学分析、力学性能等因素分析了Φ127钻杆内螺纹接头纵向开裂机理,确定了失效原因,即接头在斜井段与井壁的激烈摩擦是裂纹起裂的原因,提出了相关建议。     

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四川目前生产的天然气中含硫天然气占７１％，而含硫天然气对高强度钻杆会产生硫化物应力腐蚀玻裂，因此，在含硫气井进行钻杆测试时，应重视钻杆的安全问题。文章探讨了高强度钻杆硫化物应力腐蚀玻裂的机理和影响钻杆脆断时间的各种因素，并提出在一定的条件下，高强度钻杆在含硫气并中进行测试是安全的。采用向钻杆内加缓蚀剂或内涂层钻杆，防硫油管测试，钻杆测试更加安全。建议继续开展高强度钻杆硫化物应力腐蚀玻裂时间的试验研究，以确定合理的钻杆测试安全时间。     

抗硫钻杆在毛坝8井应用中的失效分析

在高含硫地区钻井时,普通钻杆除磨损、挤压失效外,更具风险性的是,很容易受到H2S腐蚀而发生氢脆和钻杆断裂事故,给钻井带来很大的经济损失。因此,在高含硫地区必然推广应用抗硫钻杆。但抗硫钻杆在现场应用中也出现了卡瓦挤坏钻杆、钻杆上出现卡瓦牙痕或大钳牙痕、钻杆接头偏磨、钻杆耐磨带轻微磨损,以及轻微粘扣等问题,这些问题在高含硫地区会进一步恶化,并可能导致钻杆失效。所以,有必要对抗硫钻杆在油田现场的应用情况进行深入、细致的分析与研究。介绍了毛坝8井的概况和抗硫钻杆在毛坝8井的详细应用情况。对毛坝8井应用抗硫钻杆过程中出现的各种问题进行了详细分析,分析认为,各种磨损和失效主要是现场使用方式不规范所致。针对抗硫钻杆使用当中出现的问题,提出了预防措施,并给出了相应的建议。      

加氢热交换器管程排污管道泄漏原因

利用扫描电镜、能谱分析等测试手段,从微观组织、断口形貌等角度,分析了加氢热交换器管程排污管道的腐蚀原因。结果表明,该热交换器管程排污管的失效是由于大量硫化物在管内壁表面缺陷处异常集聚,并在氢氧化物的共同作用下产生缝隙腐蚀,进而出现应力腐蚀破裂的结果。     

柴油加氢高压空冷器泄漏原因分析及改进措施

某石化公司2.2 Mt/a柴油加氢装置高压空冷器,在开工硫化过程中,在管束与管板焊接部位发生泄漏,从设计、制造、检验、安装、开工等方面进行了综合分析,结果表明:泄漏是由硫化物应力腐蚀开裂造成的。虽然高压空冷器管箱材质Q345R和管束材质20号钢具有较好的可焊性和良好的抗开裂性能,但是仍然存在局部焊缝硬度过高和残余应力较大等问题,在高浓度H 2S环境中,高压空冷器极容易发生硫化物应力腐蚀开裂。     

陕北探区钻具腐蚀及防护技术

陕北地区地层硫化物含量高，钻具易发生氢脆和点坑式腐蚀，引起钻杆本体刺穿，断钻铤，断钻杆等事故，为解决钻具严重腐蚀的问题，优选出了经济有效的最佳防腐配方：0．1％除硫剂＋0．2％缓蚀剂，钻井液加药后缓蚀效果明显，平均缓蚀率达87．7％，现场应用后，从井深2000m到3100m正常钻进，钻具腐蚀大为减缓，无刺穿，掉钻具现象发生。     

提高深井和超深井钻柱使用寿命的途径

在钻柱失效分析的基础上，综述了提高深井和超深井钻柱使用寿命的途径。从提高钻柱质量和改善钻柱服役条件两方面阐述了提高钻柱寿命的具体措施，即一方面提高钻具材料的韧性，优化钻具结构，使用内涂层钻杆和对螺纹进行表面处理；另一方面在保证提升能力前提下优先选用低强度钻杆，使用最佳预紧扭矩，选择合适的弯曲强度比，在钻艇和钻杆之间使用加重钻杆，控制腐蚀以及加强钻具的探伤与检验。     

冷滚压压力对钻具螺纹疲劳寿命影响试验研究

为了研究冷滚压工艺的滚轮压力对钻具螺纹疲劳寿命的影响,在钻井现场选择钻杆、普通钻铤、无磁钻铤。在其上切取材料,加工成ø12.04 mm×80 mm的试样,并在试样的中部加工类似NC50螺纹的凹槽。3种材料的试样各13件,分别对其凹槽进行冷滚压工艺处理,滚轮压力分别为0、0.5、1.0、…、6.0 MPa。疲劳试验结果表明,滚轮压力对钻具螺纹的疲劳寿命有较大影响,每种材料存在1个最佳的滚轮压力。经过冷滚压工艺处理后,钻杆试样的疲劳寿命最高提高了14.44倍; 普通钻铤试样的疲劳寿命最高提高了170.23倍; 无磁钻铤试样的疲劳寿命最高提高了7.83倍。     

钻杆生产技术的发展与展望

介绍了钻杆生产技术的发展及现状, 指出目前国内外钻杆的生产均采用摩擦焊接方法,钻杆的失效形式主要是疲劳断裂、腐蚀疲劳和超载, 失效部位主要是钻杆管体加厚过渡区、钻杆接头螺纹和焊缝区。据此详细阐述了摩擦焊钻杆管体和接头的生产工艺与技术要求, 以及焊接工艺流程和技术要求, 指明通过严格控制管体坯料和接头坯料的冶金工艺, 改善钻杆管体加厚过渡带形状等可有效提高钻杆的使用寿命。最后就钻杆的发展方向提出了建议。     

DPI-2型缓蚀剂在华北油田的应用

华北油田留路、高阳、任丘等区块部分井中含有CO_2、O_2和H_2S气体。这些气体共同与钻井液作用形成碳酸,易使钻杆腐蚀、疲劳,或压裂刺穿,造成重大钻具失效事故。为解决钻杆早期刺穿失效问题,针对不同地区,不同地层的有害介质特点。探索出DPI-2型缓蚀剂的最佳用量和适用的腐蚀介质,验证了其作用原理。在5口井的钻井液中应用DPI-2型缓蚀剂,平均腐蚀速度下降到0.3mm/a,钻杆本体刺穿失效率下降了79％,钻杆工作进尺增加了11700m,防止了钻具的腐蚀。