油田钻具失效原因分析及控制措施研究

王昌仑(渤海钻探工程有限公司管具技术服务分公司，河北 任丘 062550)

0 引言

油田钻井作为能源行业的重要组成部分之一，其开采油田能够大力支撑各行各业发展对动力的需要。油田钻具作为油田钻井开采的重要工作器械之一，其钻具的实际质量以及钻具组合设计之间的科学合理搭配，都会切实对油田钻井整体工作造成一定影响。良好的钻具应用不仅能为系列油田钻井工作输送源源不断的动力，还会在有效确保其整体工作质量的同时促进其钻井工作效率得到一定程度上的提升。本文旨在分析油田钻具失效的具体原因，提出对其进行控制的可行措施[1]。

1 油田钻具失效情况概述

在新时期社会发展的驱动下，我国油田开采事业加快发展，油田的实际开采量也在逐渐增大。伴随着油田钻井数量的逐步增加，钻具失效事故的发生次数也随之增多，这不仅对油田钻井开采工作造成一定不良影响，还会在加重整个项目的经济损失，甚至在严重情况下会形成安全危害。众所周知，油田钻具的主要工作场所是在地下，操作人员的可视范围较小，在大多数情况下仅能通过事故发生或是工作进程止步前来判定其工作效能减小。根据对油田钻具失效数据的统计显示，钻具失效是大多数油田钻井开采工作都会遇到的困难，该问题对其后续的油田钻井工作进程有序地开展形成了阻碍，还会对钻具本身使用造成损害，使得其无法高效应用于后续钻井工作，无法充分展现出其实际操作应用价值。相关企业工作单位在认识到钻具对于油田钻井工作的重要作用之后，有意识地对其实际工况及存在的问题进行深入分析和探讨，以求深度剖析出油田钻具失效的根本原因，并适时对其进行整改，使得油田钻具失效问题能够得到针对性地解决及预防，促进其实际应用的效率提高[2]。

2 油田钻具主要失效问题具体分析

2.1 钻具断裂

钻具是由多个零部件组合构成的一个整体工作单元，所以其实际断裂类型被大致划分为以下四种，即疲劳断裂、过载断裂、低应力脆裂和氢脆断裂。造成疲劳断裂问题的主要原因是钻具的螺纹发生断裂。因为螺纹的刚度较小，其在受到应力的影响之后，表面的部分截纹应力较为集中，长此以往使用，会使得钻具螺纹该部分的压力过大，在实现其实际效用的同时降低了整体承受力，导致螺纹的在最后部位发生断裂。疲劳断裂问题的发生不仅会使得钻具的应用效果发生改变，甚至还会造成其内部构造的改变，不利于其保质保量的开展油田钻井工作。过载断裂相比较于疲劳断裂而言，其发生的原因与人工操作之间的联系较为密切。因为在油田钻井工作的实际开展过程中，总会出现遇到阻碍或是憋钻问题的发生，这时施工人员一般会选择采取强制拖拽、强拉、强扭、强压等处理办法，但该种做法会使得钻具的作用力超过钻杆的承受力极限，长时间的摩擦，会导致钻具钻杆在其电焊连接处发生断裂，进而造成钻具失效问题。钻具钻杆处的截面在因此发生变化时，也会容易受到泥浆的腐蚀，对其后续焊接工作修补造成不良影响。而且大多数工作人员在发现钻具钻杆发生断裂之后，会采取重复焊接的方式对其进行连接，若是热处理不当，会使其出现焊接不稳固的问题，钻杆的整体强度下降，在负荷作用力较大的情况下，该截面处的应力会更为集中，进而加重其断裂问题的严重程度。低应力脆断则是在钻具使用不正确的情况下发生的，因为利用钻具进行油田钻井工作的整体流程较为繁琐复杂，钻具在此过程中会反复多次的受到荷载力影响，应尽量使荷载力的每次影响力度都在钻具钻杆的力量承受范围之内，但由于受到钻具材质或是锻造工艺的影响，其实际质量效能不佳。而造成氢脆断裂的一大原因是因为钻具钻杆与地下环境之间的相互作用，油田井中的大量硫化氢物质与构成钻具的原材料钢材进行反应，进而发生断裂现象。

2.2 钻具损伤

钻具损伤的主要形式有表面磨损、表面腐蚀和表面机械损伤，都属于表面损伤范畴。表面磨损问题主要发生于钻具的螺纹上，因为该部位在实际进行工作运行时需要进行旋合摩擦，或是会与油田井壁之间产生磨损；表面腐蚀则是因为钻具与油田井中的酸物质发生反应；而表面机械损伤是由于钻具在具体施工过程中发生了重大磕碰，或者是其在进行焊接时产生的性能变化，都会使其造成该问题。钻具表面损伤问题的发生大多都发生在钻具的工作应用过程中，并与其操作步骤联系紧密[3]。

2.3 钻具受力木体断裂

油田钻井工作是一个耗时周期长、操作工作复杂的过程，钻具作为钻井工作有序开展的关键部件，其实际应用时间长，钻柱会受到反复应力的循环影响。在经过较长时间的积累之后，其钻柱会出现一定程度上的损伤，产生钻柱弯曲、旋转等问题，使得其实际工作效能减小。另外，当钻具的主要支撑受力物体长期处于交变应力时，钻柱的应力集中区域会出现疲劳累积的问题，还可能会产生裂纹。钻柱是油田钻具的重要组成部分，也是系列油田钻井工作的主要施工力量实施点，若是其受力部位受到损伤，不仅会对其后续工作质量及效率造成影响，严重情况下还会使其断裂，不利于整体钻取工作进程的有序开展。

3 油田钻具失效控制措施

3.1 严格落实钻取工作制度要求

相关工作单位在认识到油田钻具失效对其整体钻井工作的影响之后，深入分析探讨其钻具失效原因，并适时采取相关措施来对其进行预防控制。健全、完善钻井工作制度的内容要求，是从根本上约束各项钻具实际应用的有效办法。例如，可以对钻具螺纹扣旋进行严格要求，避免钻具在工作过程中出现滑落等现象；或是对其具体工作时长进行把控，防止钻具在经过长时间工作之后出现磨损严重的问题；也可以对其后期养护工作进行细节规定，对钻具收回检查流程进行详尽安排。

3.2 优化钻井工作流程

油田钻井工作的组成构造复杂，不仅需要有精密仪器进行具体工作落实，还需要有科学严谨的工作流程来对其进行指导。所以，在正式开展油田钻井工作之前，相关工作人员应事先对其各项具体工作进行科学合理的流程安排，并对钻井轨迹进行受力模拟，以此直观感受到钻井过程会对钻具造成的应力影响，进而更有针对性地进行钻具选择和轨迹调整，有效地避免了因受力不当或是摩擦而造成的钻具失效问题[4]。

3.3 加大钻井工作监管力度

在实际开展油田钻井工作时，工作人员会通过对地下情况进行实时监控来全面掌握钻具的实际运行情况，及时发现和解决问题。所以，从监管工作角度出发，适当提高对其的关注度，严格落实各项监视工作，及时发现错误苗头，可从根源上避免钻具失效问题的发生。并且，在严格监管工作的督促下，钻具钻取工作的整体质量和效率也会因此而得到有效促进和提高。

4 结语

综上所述，在对油田钻具的具体失效情况进行深入分析探讨之后，全面了解其问题产生的原因，再有针对性地对其进行预防和补救，以此尽力弥补因钻具失效而造成的损失，提高油田钻具钻井工作质量和效率。所以，相关工作人员应认真分析钻具构造，熟知其各个问题的具体发生部位及原因，才能有针对性地对其进行解决，进而减少失效问题产生的概率。