焊接修复钻杆的失效分析及预防措施

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。     

钻具是如何炼成的

正工欲善其事,必先利其器,行业综合能力的提升离不开装备及工具技术的发展。石油钻井就是打通地面和油气层通道的过程,包括破碎岩石、取出岩屑保护井壁、固井完井并形成油气通道三个过程。俗话说:钻头不到,油气不冒。钻杆就是为钻头传递扭矩(即传递动力)、输送泥浆、并不断推动钻头钻进的管柱。钻杆长什么样子?钻杆包括管体和接头,由三部分组成:一根两端加厚的无缝管材,与一个带外螺纹的公接头和一个带内螺纹的母接头。三者通过摩擦焊接组合在一起。钻杆的长度和直径习惯上用英制来     

Ф127mm S135型钻杆管体刺穿失效分析

通过力学性能测试、金相显微组织和断口分析,并结合钻杆的受力状态,对一例Ф127mmS135型钻杆刺穿失效原因进行分析。结果表明:钻杆管体的刺穿失效为腐蚀疲劳失效,疲劳裂纹起源于管体内加厚锥面消失部位对应的外壁腐蚀坑底部,当微裂纹扩展穿透壁厚时,高压泥浆刺穿,形成刺孔。     

异种金属摩擦焊油管接头性能分析

通过对 73.02 mm×5.51 mm的摩擦焊异种金属油管的理化性能及整管上/卸扣性能进行研究,分析了焊接接头的微观组织和力学性能。结果表明,异种金属摩擦焊接方法是一种提高油管接头力学性能的有效连接方法,降低了油管加工难度和制造成本,提高了生产效率和产品质量。在异种金属摩擦焊焊缝横截面处,油管管体与外加厚短接呈良好的混合状态,两种金属形成了金属间化合物,使焊缝内部区域具有较高的硬度。同时由于外加厚短接与油管管体焊接形成塑性结合能有效提高焊缝的冲击性能,使焊缝冲击性能高于管体。油管在上/卸扣过程中,摩擦焊缝完好,螺纹接头无粘扣现象,表明异种金属摩擦焊油管接头具有良好的抗扭转能力且抗粘扣性能良好。     

厚壁短管可提高钻杆疲劳寿命

为了防止卡瓦损伤钻杆，在母扣钻杆接头与钻杆加厚端之间插人一根0．9m长的厚壁短管，可提高钻杆的疲劳寿命，减少因卡瓦在钻杆表面造痕引起的应力集中而导致钻杆裂纹和疲劳失效。DrillingContrastor载文指出，厚壁短管的壁厚与加厚端及钻杆接头焊颈厚度一样，卡瓦置于厚壁段，     

钻杆摩擦焊接头的断裂失效与防断裂控制

论述了钻杆摩擦焊接头服役过程中容易发生的主要断裂失效事故的根源，摩擦焊接制造工艺系统中有关主要环节的防断裂控制，以及焊接接头断裂力学特性的评定，此外还对进一步开展钻杆摩擦焊接产砂安全可靠性研究提出了一些建议。     

φ127mm G105钻杆加厚区刺穿失效分析

通过力学性能测试、化学分析、金相组织和断口分析,对某井φ127 mm G105钻杆加厚区刺穿失效原因进行分析。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,深折皱底部首先萌生疲劳裂纹,随着裂纹的扩展,最终导致钻杆加厚区发生刺穿失效。     

钻杆接头水眼结构及其疲劳强度研究

在每年发生的钻杆失效事故中约 4 0 %是其内螺纹接头直角台肩根部的疲劳开裂。对钻杆接头水眼结构及其疲劳强度的研究发现 ,内螺纹接头水眼结构尺寸明显影响直角台肩根部的应力水平 ,直角台肩根部的壁厚是影响该部位疲劳强度的主要因素。鉴于API标准和我国行业标准均没有规定内螺纹接头的内径尺寸这一状况 ,应用力学计算、有限元分析及全尺寸疲劳试验方法优化设计了钻杆内螺纹接头合理的水眼结构尺寸 ,现场试验和现场调查均表明这种合理结构接头的直角台肩根部不再发生疲劳刺漏 ,其疲劳强度大于钻杆管体。     

塔里木油田钻杆刺漏原因分析

对塔里木油田钻杆刺漏进行了大量的现场资料统计分析，总结出其钻杆刺漏位置主要发生在Φ244的套管内钻杆的母接头端的加厚过渡带，提出该位置是研究的重点。对塔里木油田和塔河油田钻杆失效进行了详细地对比分析，得出塔里木油田钻杆刺漏的主要原因：(1)高转速、高泵压以及大环隙比；(2)钻杆加厚过渡带及接头直角台肩根部疲劳裂纹扩展；(3)钻井液具有严重的腐蚀性，裂纹扩展处涂层剥落，发生严重的腐蚀疲劳，最终被高压钻井液冲蚀刺漏。针对这些原因，提出了塔里木油田钻杆刺漏的预防措施和建议。     

增加钻杆疲劳寿命的钻杆接头新设计

钻井工业中一直存在着钻杆早期失效问题。失效一般发生在钻具公母接头的２ｆｔ范围内。以往的研究表明，大部分失效是由于急陡的内部锥面（１／２￣１１／２ｉｎ长，１２．７￣３８．１ｍｍ）和滑动损伤所致。长锥体加厚端的新设计有助于解决这种疲劳问题。本文介绍一种新的应力释放接头，能显著改善长锥体加厚端钻杆接头的性能，使其疲劳寿命增加约为一倍。     

钻杆流场诱导腐蚀模拟

钴杆是钻柱系统的重要组成部分,在工作中除要承受多种载荷外,还要受到钻井液等流体的诱导腐蚀,是钻柱系统的薄弱环节,现场实际工作中钻杆失效事故更是频繁发生.而钻杆失效高发区域便为加厚过渡带,传统上的钻杆失效数值模拟分析采用的主要方法是建立钻杆加厚过渡带的力学模型,从该区域受到载荷的情况下分析其等效应力的分布和应力集中系数的...     

耐酸管环焊接头失效与安全评价研究进展

管道输送是石油天然气经济、安全、高效的输送方式,在整个管线系统中,环焊接头是结构上的最薄弱环节。由于焊接造成的接头组织、性能不均匀性,在服役条件下经常使环焊接头优先管体母材失效,并导致管线泄漏甚至断裂。在酸性介质环境服役的钢管,腐蚀介质与力学载荷耦合后将加速管道环焊接头失效。综述了耐酸管在酸性介质环境下的失效模式,包括腐蚀断裂、腐蚀疲劳、应力腐蚀、氢致开裂等,同时介绍了当前国际主流的管线钢管接头安全评价技术的研究进展,期望为行业与技术领域的发展提供参考。     

φ127塔标钻杆

为满足深井、超深井安全快速钻井的需要,塔里木油田研制了φ127mm塔标钻杆。该钻杆设计的是新型加厚过渡区结构,改善了应力分布,降低了应力集中系数,提高了钻杆防刺漏性能;加大了接头内径,降低了钻柱内压力损耗;提高了接头材料屈服强度和螺纹基面节径,增加了接头连接强度。该钻杆具有低循环压耗、高疲劳寿命的特点,对提高钻速、预防失效、提高水力破岩能力、延长钻头寿命有显著的作用,满足了塔里木油田超深复杂井强化钻井的需要。     

石油钻杆的瞬时液相扩散焊技术研究

针对石油钻杆摩擦焊中存在的缺陷,研究了钻杆瞬时液相扩散焊技术。利用自主研制的钻杆TLP连接设备和铁镍基中间层进行了钻杆35CrMo的焊接,并对接头进行拉伸、弯曲试验和组织分析。结果表明,采用TLP连接技术进行钻杆焊接,接头成形好,接头组织与母材相似并连续生长,接头强度、塑性均达到母材水平。焊后原位热处理,一次成形,效率高。因此,TLP连接技术在石油工业中有着广泛的应用前景。     

某G105钻杆管体刺穿失效原因分析

针对某井G105钻杆管体刺穿失效问题,通过化学成分分析、力学性能测试、金相检测、扫描电镜（SEM）等手段,对该失效钻杆管体刺穿失效原因进行综合分析。结果表明,钻杆管体刺穿的主要原因是在交变载荷作用和Cl-作用下,钻杆外表面腐蚀坑底的裂纹萌生并加速扩展,当裂纹扩展穿透整个壁厚时,高压钻井液从内孔刺出,形成冲蚀,导致管体刺穿失效。最后指出,应加强对同批钻杆的无损探伤检验,避免带腐蚀疲劳微裂纹的钻杆下井使用。     

焊后热处理对摩擦焊钻杆性能的影响

为了提高摩擦焊钻杆的性能及其在钻井作业中的安全性,针对摩擦焊钻杆冲击试验中个别试样韧性极差的情况,通过金相、化学成分和硬度等理化检验分析,将焊接区域的组织特征和热处理过程中的组织特征进行对比分析,得出了焊后热处理工艺不当可导致管体局部产生异常组织、韧性变差的结论。最后给出了控制摩擦焊钻杆焊接质量的建议,即合理控制和优化焊后热处理过程中的保温方式、保温时间和冷却速度等参数,有效避免了缺陷,提高了摩擦焊钻杆的整体质量。     

富阳一井钻杆刺漏分析及预防措施

文章探讨了东海海域富阳一井钻井施工中出现的钻杆刺漏现象 ,并对刺漏钻杆进行解剖研究 ,结合国内外钻杆刺漏的事例 ,指出腐蚀疲劳是钻杆刺漏的根本原因 ,并提出了预防钻杆腐蚀疲劳失效的合理化建议。     

失效分析促进了钻杆结构设计优化

通过钻杆内加厚过渡带,内壁腐蚀,接头台肩,扭矩台肩等出现大量失效后进行的结构设计优化案例,有力地说明了失效分析在钻杆构件结构设计优化中所发挥出的重要作用,极大提高了钻杆质量和使用寿命,促进了钻杆标准的修订,有效地降低了钻杆失效事故的发生。     

A numerical method for determining the stuck point in extended reach drilling

A stuck drill string results in a major non-productive cost in extended reach drilling engineering.The first step is to determine the depth at which the sticking has occurred.Methods of measurement have been proved useful for determining the stuck points,but these operations take considerable time.As a result of the limitation with the current operational practices,calculation methods are still preferred to estimate the stuck point depth.Current analytical methods do not consider friction and are only valid for vertical rather than extended reach wells.The numerical method is established to take full account of down hole friction,tool joint,upset end of drill pipe,combination drill strings and tubular materials so that it is valid to determine the stuck point in extended reach wells.The pull test,torsion test and combined test of rotation and pulling can be used to determine the stuck point.The results show that down hole friction,tool joint,upset end of drill pipe,tubular sizes and materials have significant effects on the pull length and/or the twist angle of the stuck drill string.