MJ1井钻具断裂原因分析

对MJ1并发生的多起钻具断裂事故进行了调查研究,对钻井参数、钻具组合和地层岩性对钻具寿命的影响进行了分析,对钻柱转换接头材质进行了试验分析。认为钻具断裂为疲劳失效,蹩钻、卡钻严重,送钻不匀,加剧了钻具疲劳破坏。钻柱转换接头尺寸不符合APISPEC7标准,材料韧性不符合SY／T5200-2002标准,导致转换接头发生早期疲劳失效事故。钻具稳定器外螺纹接头断裂原因与结构尺寸不合理有很大关系。     

随钻震击器简体连接螺纹失效分析及解决对策

井下工具的可靠性直接关系着石油开采过程的安全.以随钻震击器为例,对其断裂部位进行失效分析,进行了断口宏观描述和力学性能检测及螺纹强度校核.认为震击器螺纹断开的主要原因是螺纹弯曲疲劳强度不平衡.并据此提出了改进方案和预防措施,主要包括:更换断裂部位壳体的连接螺纹,在下接头上设计减应力结构,提高井下工具材料的防结垢和防腐蚀性能,合理设计钻具组合,改善钻柱整体的应力状况和局部应力分布.最后建议钻具组合中增加同规格或更大规格减震器,以吸收或减缓硬岩反冲击.     

随钻震击器筒体连接螺纹失效分析及改进

某钻井队在新疆准格尔盆地区块进行钻井作业过程中,连续发生2起203 mm(8英寸)随钻震击器筒体相同部位的连接螺纹断裂事故。对零件材质及断口进行了宏观分析,排除了材质和加工原因;对失效连接螺纹进行了强度校核及改进。改进后的随钻震击器已成功震击解卡多次,完全满足该地层岩性钻井的需要。     

2起震击器花键心轴断裂原因分析及改进措施

通过对2件断裂的φ203．2mm（8英寸）随钻震击器花键心轴进行宏观分析、断口微观分析、材质理化性能检验（包括化学成分、力学性能、金相组织）等试验分析研究,结合随钻震击器花键心轴的使用工况和受载特点,综合分析了花键心轴发生断裂失效的原因是由于材料组织不良和结构上的应力集中导致的疲劳断裂,并提出了解决方案和建议。     

随钻震击器震击载荷计算及安放位置选择

针对震击器的结构、震击过程、影响震击力的因素等方面对震击器的性能进行研究和分析,综合考虑震击器作用过程中钻柱的摩阻、重力以及不同的下部钻具组合结构对震击器震击效果的影响。建立了随钻震击器安放位置优化设计模型,可根据震击载荷对使用随钻震击器或打捞震击器安放位置进行设计。分析结果可对随钻震击器的工程实际应用与设计提供参考。     

随钻震击器震击力及影响因素分析

以塔里木油田山前地区常用的典型钻具组合为例,计算与分析了震击器在处理卡钻事故过程中的震击力及相关影响因素。计算结果表明,上提拉力以及下压力对随钻震击器的影响最大;提高震击效果的最有效方式为增大大钩上提拉力或下压力;震击器上方钻铤或加重钻杆数越少,震击器产生的震击力越大,深井的解卡效果比浅井好;震击器距卡点越近解卡效果越好。     

随钻震击器断裂事故分析及预防

随钻震击器在井下要承受较大的弯曲、扭转、压缩和冲击等载荷,工作条件非常恶劣。本文对英7井和塔东1井两起随钻震击器冲管体断裂事故进行了断口、金相、化学成份分析和机械性能试验,认为是脆性断裂。其主要原因是材料韧性太差,冲击功仅12J;结构不合理,导致应力集中所致。作者提出,对随钻震击器的生产,有关技术部门应进行技术认可,并对产品进行质量监督。     

随钻震击器安放位置优化设计

在钻井施工作业中,为了有效地预防钻柱卡钻,常常需要在钻柱的某一部位安装随钻震击器。随钻震击器安放位置的不同,将极大地影响着震击效果。现文结合随钻震击器的震击原理,综合考虑震击作用中钻柱的摩阻、钻柱的重力以及不同的下部钻具组合结构的影响,建立了随钻震击器安放位置优化设计模型。实例计算表明,该模型实用有效,可用于定向井、水平井和大位移井中随钻震击器安放位置的优化设计。     

满加1井钻柱转换接头外螺纹接头断裂原因分析

对满加1井钻具断裂事故进行了调查研究。测量了断裂钻柱转换接头的结构尺寸,宏观分析了钻柱转换接头断口形貌,对断裂的钻柱转换接头进行了材料试验。认为钻柱转换接头属于早期疲劳断裂,断裂原因既与材料韧性不合格有关,也与钻柱转换接头本身结构尺寸不合理和钻柱结构尺寸不合理有关。从钻柱转换接头结构和尺寸改进、材料改进方面提出了具体的预防措施。     

随钻震击器在深井中的应用

本文通过在深井中使用的液压上击，机械下击组合形式的随钻震击器的实践，总结了随钻震击器在钻具中的正确位置，以及在钻井中的正确位置，以及在钻井中遇到的复杂情况时，正确地操作随钻震击器以达到快速解除井下复杂情况的目的。为正确操作随钻震击器发挥其重要作用具有一定的指导意义。     

基于初始缺陷的钻柱疲劳寿命预测方法

钻柱初始缺陷是影响钻柱疲劳寿命的关键因素之一。传统的钻柱疲劳预测模型往往忽略初始缺陷的影响，导致预测的结果偏大，影响钻柱的安全性。针对钻柱的初始缺陷，在传统无缺陷钻柱的受力研究基础上，用应力集中系数修正钻柱受到的拉伸应力和弯曲应力，同时根据钻柱裂纹拓展规律建立钻柱的疲劳寿命预测模型，最后利用有限元分析工具分别模拟具有不同深度、半长和位置的初始缺陷的钻杆和无缺陷钻杆的平均应力及最小疲劳寿命，并进行对比。研究结果显示，初始缺陷深度和半长对钻杆的最小疲劳寿命有着重要的影响，初始缺陷离接箍越近，对钻柱的疲劳寿命的影响越大。研究结果为准确预测钻井过程中钻柱疲劳寿命，从而保证安全、高效钻进，具有一定的指导意义。     

谈谈石油钻柱失效问题

本文全面分析了钻柱失效的形式和对钻柱失效的研究方法。传统的研究方法有较大局限性,在疲劳断裂方面不能很好地描述材料性质。从机理讲,钻柱破坏可分为低应力疲劳破坏、塑性疲劳断裂、环境介质作用下的疲劳和磨损失效等形式。基于这种分类,引入了研究裂纹扩展速度的局部应力-应变法,研究复合加载对材料性质影响的非比例循环概念及研究钻柱运动随机性的随机载荷谱等概念和方法。这些机理研究是解决钻柱失效问题不可缺少的一步,是建立科学的破坏判据、指导实践的关键之一。     

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。     

普光气田气体钻井钻具失效原因分析及预防措施

气体钻井技术虽然大幅度提高了普光气田上部陆相地层钻井速度，但屡次出现钻具失效事故，不仅影响钻井速度，而且威胁井下安全。分析了钻具失效规律，并通过宏观分析判断钻杆为疲劳和腐蚀疲劳断裂，钻铤为疲劳断裂。从气体钻井自身因素、钻柱运动（包括公转和纵向共振）、钻具腐蚀、钻井方式、钻铤弯曲强度比不足等方面分析钻具失效原因，提出使用空气锤钻井技术、加强钻具探伤、优化钻具组合和钻井参数、缓解钻具腐蚀、加强钻柱振动监测等预防措施。指出应加强气体钻井钻具失效的微观机理、钻柱运动与动力学、岩屑对钻具的冲蚀磨损、钻具腐蚀、消除钻柱公转等方面的研究以预防钻具失效。     

气体钻井API钻铤螺纹多轴疲劳寿命研究

据现场钻具失效统计,气体钻井在大钻压作用下,常发生钻铤螺纹疲劳断裂失效。因此,引入多轴疲劳强度理论到气体钻井钻铤疲劳寿命研究,借助Pro/E软件建立API钻铤螺纹三维实体模型,并在气体钻井钻铤螺纹模型计算结果的基础上分析了API钻铤螺纹的应力分布规律,根据多轴疲劳寿命理论预测得到气体钻井钻铤螺纹的疲劳寿命值约为2×105次。研究结果为气体钻井API钻铤螺纹快速失效机理研究提供了参考。     

钻柱动力学研究及应用进展

石油钻井钻柱是石油工业中用量大、质量要求高的管材，处在充满钻井液的狭长井眼里工作，受力情况非常复杂。每年国内外都会发生大量钻柱失效事故，造成重大经济损失。在钻柱失效调研分析的基础上，阐明了钻柱失效的主要原因，指出了钻柱动力学研究的重要性，详述了国内外钻柱动力学研究的历史和最新进展，介绍了钻柱动力学研究的应用现状，分析了现存模型的优缺点和国内外研究的差距，总结了钻柱动力学的研究方法，强调了钻柱动力学研究急需解决的核心技术问题。现有钻具材质及结构条件下，减少钻柱疲劳破坏的最有效途径是根据钻柱的动态应力特征，优化钻柱结构和工作参数，使钻柱尽可能在低动态应力水平下工作。     

普光气田气体钻井钻具失效情况及其规律研究

气体钻井技术不同于常规钻井液钻井,截至2007年,普光气田开展气体钻井现场施工30余井次,在该气田勘探开发建设工程中发挥了重要作用。但是,在气体钻井现场应用中已经暴露出不少问题,其中最大的问题之一就是断钻具事故频繁,多数进行气体钻井施工的井,或多或少地发生过断钻具事故。对普光气田气体钻井的断钻具事故进行统计分析发现,气体钻井钻具失效形式以断为主,牙轮钻头钻井钻具失效频率远高于空气锤钻井;钻杆断口多呈现腐蚀疲劳和应力腐蚀特征,而钻铤断口规则,表现为疲劳断口特征。最后,初步给出了预防气体钻井钻具失效的4项技术对策,并提出今后的攻关研究方向,为今后的理论研究和现场试验有较好的实际指导作用。     

深水钻井隔水管-导管系统波激疲劳分析

波激疲劳是深水钻井隔水管-导管系统最主要的失效模式之一。综合考虑波浪载荷、钻井平台运动和土壤抗力建立了深水钻井隔水管-导管耦合系统波激疲劳分析方法,实例分析了中国南海某井深水钻井隔水管-导管系统波激疲劳寿命,识别出了系统波激疲劳关键部位,并与隔水管常规分析模型的计算结果进行了对比。在此基础上,研究了钻井平台运动幅值、顶张力、下挠性接头转动刚度和井口出泥高度对系统波激疲劳特性的影响。结果表明,常规分析模型将隔水管底部看作固定端导致隔水管波激疲劳损伤过大,而本文提出的隔水管-导管系统分析模型能较好地模拟隔水管实际受力情况;隔水管最大波激疲劳损伤出现在下挠性接头处,导管的最大波激疲劳损伤出现在泥线附近;导管是整个系统中波激疲劳性能最薄弱的环节,适当地减小钻井平台运动幅值、隔水管顶张力、下挠性接头转动刚度和井口出泥高度均能改善导管波激疲劳性能。