BA6S井钻杆失效机理

针对东海平湖油田BA6S井钻杆严重刺漏问题,通过研究加厚过渡带理化性能、拉弯扭复合作用下过渡带应力分布、内流道流场特征、基于实际井眼轨迹的钻柱动力学特性及钻杆疲劳特征,详细分析了钻杆失效的机理。研究表明:失效钻杆样品涂层的个别部位严重偏薄,管材中含有较高指标的氮化物,易降低钻杆的冲击韧性;复合载荷作用下过渡段具有较高的应力水平,增加了失效风险;钻杆过渡带附近有较为显著的涡动,内部流场对钻杆产生的总压力较大;较大的井眼狗腿度增大了钻柱动态疲劳系数,导致钻柱更易发生疲劳失效。     

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。     

钻杆刺穿原因统计分析及预防措施

对某油田2004年钻杆刺穿情况进行了调查研究,得到钻杆内加厚过渡带部位刺穿是钻杆刺穿失效的主要形式。分析认为,大多数钻杆内加厚过渡带刺穿裂纹起源于钻杆内壁,其刺穿机理和过程为,钻杆内壁腐蚀或者涂层破坏后腐蚀→形成腐蚀坑→腐蚀坑底产生腐蚀疲劳裂纹→裂纹扩展→刺穿或断裂。钻杆从内加厚过渡带部位刺穿的原因与钻杆内加厚结构尺寸、材质抗疲劳裂纹萌生和扩展的能力有关,同时也与井身质量、井身结构和转盘旋转速度有关。为防止或减少深井和超深井油田钻杆刺穿事故提出了预防措施。     

钻杆加厚过渡带几何结构对应力集中的影响

油气井钻井过程中,钻杆主要失效部位是加厚过渡带处,该处容易形成应力集中,尤其在狗腿井段中的交变载荷作用下,表面易形成疲劳裂纹源,导致刺漏甚至断裂事故的发生。针对这一情况,应用有限元软件建立钻杆加厚过渡带力学模型。该模型公母接头共同建模,可以施加轴向拉力、内外压力、扭矩和弯矩,能很好地模拟狗腿井段的钻杆受力,为改进钻杆加厚过渡带结构设计提供理论依据。力学分析结果表明,最大应力出现在加厚过渡带内锥面消失处,且母接头端的应力比公接头端应力水平高;减小加厚过渡带内孔直径、增加内锥面长度、加大内锥面消失处圆角半径都可以减小钻杆应力集中系数。但在现有加厚过渡带结构的基础上改变加厚过渡带尺寸对减小钻杆应力集中效果并不明显,建议从改变加厚过渡带结构上入手来降低钻杆的应力集中系数。     

内涂层质量对钻杆失效影响的试验研究

内涂层技术是一种预防钻杆提前失效和提高钻杆使用寿命的重要措施,随着钻井深度增加、钻井温度压力增高等,时常会发生钻杆内涂层失效剥离和钻杆腐蚀刺漏断裂.通过分析一起钻杆内涂层脱落腐蚀导致的钻杆刺漏案例,探讨了钻杆刺漏失效的原因;并针对川渝地区常用的两种钻杆内涂层,分析了钻杆内涂层表面平整度、漏点、粗糙度、附着力、耐磨性、耐...     

钻杆加厚过渡带几何尺寸的优化选择

钻杆刺漏大都发生在钻杆加厚过渡带消失处，优化选择钻杆加厚过渡带几何尺寸是重要的措施。没有使用常规方法对过渡带进行模拟以研究应力集中系数，而是在有限元中分别观察钻杆内壁和外壁液体流场速度、节点压力等数值的变化，同时改变钻杆加厚过渡带各几何参数，综合考虑流体速度和节点压力场分布，推荐出钻杆加厚过渡带几何尺寸最优组合。     

钻杆失效中流场诱导因素模拟分析

在油气井钻井过程中,约有60%的钻柱失效都与钻井液有关,其中突发区域为加厚过渡带。准确分析管内流体流动对钻杆的影响,以便找到钻杆失效的关键因素。采用有限体积法的数学模型对不同结构尺寸和不同钻井液流速条件下的钻杆内流场进行了模拟,获得了不同条件下的压力场分布。计算结果可以为优化钻杆尺寸、合理选择钻井液流速工艺提供一定的参考。     

G105钢级钻杆外螺纹接头裂纹原因分析

某油田在定向钻井作业过程中有多根G105钢级钻杆外螺纹接头出现断裂和裂纹。对该井钻杆使用情况进行调查研究,并对1根螺纹牙底有裂纹的外螺纹接头进行失效分析。失效分析内容主要包括断口观察、钻杆接头材料化学成分分析、力学性能及金相组织分析,并通过有限元方法模拟分析API标准NC31接头受到复合载荷时的应力分布状态,比较NC31接头标准外径与增大外径时外螺纹接头螺纹牙受力情况。分析结果表明:接头螺纹牙底裂纹为疲劳裂纹,钻杆接头外螺纹大端第1~3牙为应力集中区域。由于在该定向井造斜点附近井眼全角变化率较大,存在较大的结构弯曲,使接头承受较大的交变复合载荷,最终在接头螺纹应力集中区萌生疲劳裂纹,导致失效。     

Φ127 mm G105钻杆管体刺漏形成原因分析

某井一钻杆在服役的过程中发生了刺漏现象,为了查明此钻杆刺漏形成的原因,对失效钻杆样品进行了宏观分析、材料化学成分分析、力学性能分析和金相显微组织分析;对刺孔微观形貌及周围划痕底部金相微观形貌进行了测定和分析;对刺漏的形成过程进行了有限分析和推理.结果表明:钻杆刺穿属于疲劳失效,疲劳裂纹的形成与钻杆外壁周向划痕有直接的关...     

塔里木油田钻具失效原因

塔里木油田山前构造带地质结构复杂,同时强化钻井技术在塔里木油田得到应用,使得钻具在井下的使用环境恶劣,钻具工况复杂,导致塔里木油田钻杆加厚过渡带刺漏和钻具螺纹失效事故较多。文章从钻井工艺、钻杆材料特性等方面着手,探讨了塔里木油田钻具失效的原因。这些原因包括：强化钻井工况对钻杆的技术要求高;高转速引起的共振、钻柱的反转运动和钻杆材料机械性能指标等。     

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。     

海上钻具破损现象研究

针对平湖油气田钻井中频繁发生的钻杆刺漏现象 ,组织了多学科、多专业的综合研究。从钻杆刺漏现象的大量试验研究得出结论 :(1 )钻杆刺漏的主要原因是钻井扭矩过大 ,造成钻杆基体薄弱处产生疲劳载荷下的微裂纹 ,钻杆内壁受高压钻井液冲蚀而刺漏 ;(2 )钻杆刺漏的次要原因是井眼中含有少量的H2 S气体 ,此气体伴随高压钻井液冲蚀钻杆内的疲劳微裂 ,从而加剧钻杆的刺漏腐蚀程度 ;(3)应针对平湖油气田地层中的特殊微量有害气体 ,研制有特殊内涂层的钻杆 ,以改善钻杆的抗腐蚀性能     

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...     

钻杆加厚部位缺陷分析及检测设备研究

钻杆加厚部位刺漏失效给钻井工程造成严重损失,主要原因是钻杆加厚部位结构设计不合理,或存在尖角、突起,使加厚过渡区形成涡流,导致钻杆刺穿。介绍了钻杆加厚部位缺陷检测仪的测量原理及结构,为防止缺陷钻杆下井提供技术支持。     

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。     

井斜对钻具影响理论在轮古13井钻具刺漏原因分析中的应用

轮古 13井在 0～ 5 4 5 0m井段使用一套 12 7S135钻杆钻进 ,在钻进过程中共发生 12 7钻杆加厚过渡带 (公、母接头附近 )刺漏 17根次。经完井电测发现 ,该井在 190 0m处有严重的狗腿现象 ,达 5 72°/30m。井斜对钻具的影响有关理论已经证明 ,如果井斜角大于某一临界值 ,在狗腿处旋转钻杆将会引起严重的疲劳破坏。不会引起疲劳破坏的狗腿最大允许曲率可由公式计算得出。应用该理论中的公式进行计算得出 ,轮古 13井频繁发生刺漏的主要原因就是井斜的影响。     

一例φ27mm×9．19mm钻杆刺穿失效分析

对一例φ127 mm×9.19 mm钻杆刺穿事故进行了调查,对该刺穿钻杆进行了裂纹分析、金相分析,并对该钻杆材质进行了全面检查,认为钻杆刺穿是属于早期腐蚀疲劳失效.钻杆内加厚过渡区形状不够理想以及钻杆材料抗腐蚀性能较差是发生失效的主要原因.     

渤海深井钻杆刺漏分析及疲劳寿命预测

钻杆刺漏是渤海油田深井钻进过程中存在的难题,严重影响钻进效率。通过对渤海刺漏井失效原因的统计分析,建立了考虑钻杆本体与井壁接触方式及轴向振动的疲劳寿命预测模型。探讨了初始裂纹形态和尺寸对钻杆疲劳寿命的影响规律。研究表明,钻杆刺漏主要是由钻杆疲劳破坏引起的,钻杆表面的初始微裂纹在交变载荷的作用下扩展而导致钻杆刺漏;当线性裂纹和半椭圆形裂纹的尺寸相近时,表面为线性裂纹的钻杆寿命更短,表面半椭圆形裂纹钻杆的疲劳寿命与 ｂ０／ａ０有关,ｂ０／ａ０越大,寿命越长,其对初始裂纹长度比较敏感.     

一例ф127 mm×9.19 mm钻杆刺穿失效分析

对一例φ127 mm×9.19 mm钻杆刺穿事故进行了调查,对该刺穿钻杆进行了裂纹分析、金相分析,并对该钻杆材质进行了全面检查,认为钻杆刺穿是属于早期腐蚀疲劳失效.钻杆内加厚过渡区形状不够理想以及钻杆材料抗腐蚀性能较差是发生失效的主要原因.