鉆桿和接頭常見(jiàn)問(wèn)題與原因分析
發(fā)布時(shí)間：
2021-08-24
鉆桿和接頭常見(jiàn)問(wèn)題與原因分析
一.振動(dòng)、彎曲磨損
鉆桿柱達到臨界轉速時(shí)，會(huì )時(shí)鉆桿發(fā)生振動(dòng)，這個(gè)振動(dòng)往往會(huì )造成鉆桿彎曲、過(guò)度磨損、迅速損傷和疲勞破壞。特別是鉆桿發(fā)生兩種類(lèi)型振動(dòng)（波節振動(dòng)與彈簧擺型振動(dòng)）重合時(shí)不利。臨界轉速隨鉆具的長(cháng)度、鉆具尺寸、鉆鋌尺寸和井眼大小而變化。
鉆桿，刻槽鉆桿，螺旋鉆桿，肋骨鉆桿，三棱鉆桿，麻花鉆桿，復合片鉆頭 瑞龍鉆具
二.拉伸破壞
拉伸破壞常發(fā)生在提拉被卡的鉆桿過(guò)程中。當上提拉力超過(guò)屈服點(diǎn)時(shí)，在鉆桿壁的弱部分或小斷面處，會(huì )發(fā)生“細脖子”變形。如果上提拉力超過(guò)剛才的強度，則鉆桿將被拉斷。拉伸破壞一般發(fā)生在鉆柱的上部。因為上部鉆具既要承受壓力，又要承受鉆柱的重量。
三.疲勞破壞
疲勞破壞是鉆桿破壞中常見(jiàn)。疲勞破壞有三種基本類(lèi)型：
1、純疲勞破壞
鉆桿要接受拉伸、壓縮、扭轉和曲折的周期性應力。拉伸和曲折是風(fēng)險的應力。目前，鉆桿疲憊損壞的主要原因是鉆桿在曲折井孔中旋轉時(shí)發(fā)生周期性應力所造成的。在曲折的井孔中，即便鉆鋌有足夠的厚度，依然或許發(fā)生疲憊損壞，并且損壞的方位不一定。當鉆桿發(fā)生曲折時(shí)，鉆桿每旋轉一圈，其對應的方位會(huì )由于重復性的受拉和受壓而發(fā)生周期性應力?？拷@鋌以上的鉆桿或許遭到曲折，因為鉆鋌具有較大的剛性，能反抗曲折，曲折將發(fā)生在鉆鋌以上的鉆桿。同時(shí)鉆桿上的應力發(fā)生于鉆桿加厚部位的末端，約距接頭50厘米的方位。如上所述，接頭不或許曲折，曲折只能發(fā)生在管壁較薄的鉆桿體上，在這斷面改變的方位，起到類(lèi)似虎鉗固定的效果，使它成為曲折力的支點(diǎn)。假如鉆桿在其全長(cháng)上均勻地曲折，則效果于鉆桿上的應力會(huì )變得低一些，疲憊損壞的應力周期數可以提高。
決定疲勞破壞的數值有：在鉆桿彎曲處，鉆桿承受的拉力負荷；鉆孔彎曲的嚴重程度；每段鉆桿在鉆孔彎曲處的重復應力次數；鉆桿的尺寸及鋼材性能。由于鉆桿所承受的額拉力大小是疲勞破壞的關(guān)鍵，所以在深井中，上部的鉆孔彎曲往往成為疲勞破壞的因素。應該指出，只要鉆桿通過(guò)了鉆孔彎曲處，即使拉力被消除了，積累疲勞損壞還是存在的，因此如果重復幾次通過(guò)鉆孔彎曲處，就有可能會(huì )使鉆桿發(fā)生疲勞破壞。同樣要看到，一根鉆桿在某一井內即使沒(méi)有發(fā)生事故，但有可能已經(jīng)受到損傷。因此。當它再用于同一口井或其他井時(shí)，雖然把它接在鉆柱頂部，即使作用于鉆桿上的彎曲應力是在額定數值內，也可能使它無(wú)法承受，以致造成事故。
此外，還有一些其他原因會(huì )造成純疲勞破壞的彎曲應力。例如，任何一根彎曲鉆桿往往都是疲勞破壞的潛在因素。彎曲的方鉆桿會(huì )使轉盤(pán)以下頭一根鉆桿彎曲，一旦這根鉆桿承受的應力足夠大時(shí)，就會(huì )造成疲勞破壞。
2、凹口疲勞破損
鉆桿表面的不完好，無(wú)論是機械加工形成的，還是冶金過(guò)程中形成的，都將大大地影響鉆桿的疲勞度，其影響的程度取決于缺陷的位置、方向、形狀和數量。如果凹口位于鉆桿上的不是主要應力作用的部位，則對疲勞破壞的影響較微。但是，如果凹口位于距接頭50厘米范圍內，由于這個(gè)部位是鉆桿產(chǎn)生的彎曲應力處，就會(huì )成為疲勞破壞的核心?？v向凹口能擴散應力而無(wú)危害。然而，一種即使是細微的但具有尖銳底角的刻痕，也會(huì )使應力提高，而且導致破壞。瑞龍鉆具現將六種可造成凹口疲勞破壞的鉆桿表面情況列舉如下：
（1）鋼印圖案 所有橫向印痕都能成為應力集中點(diǎn)。如果在鉆桿上的不合適位置打鋼印，則鋼印字體的橫向印痕和任意位置的標記會(huì )成為鉆桿疲勞的起始部位。
不允許在鉆桿體上打印。標記打在具有較大橫截面積的鉆桿加厚消失部位，能吸收所產(chǎn)生的應力。另外，可采用點(diǎn)印號以代替線(xiàn)印號，并使羅馬數字鋼印順著(zhù)鉆桿縱向排列，也可起到安全標記的效果。
（2）電弧燒傷 如果用鉆桿作為接地用的搭鐵線(xiàn)，往往會(huì )使搭鐵桿和鐵軌間發(fā)生電弧而使鉆桿圓周上被燒傷，這些不易注意到的小凹坑雖然微小，但在鉆桿上形成很寬的燒傷帶。具有玻璃硬脆性，非常容易加速疲勞破壞。
（3）膠皮護箍槽 在鉆桿上的膠皮護箍頂部形成的圓周槽是凹口疲勞破壞的另一種原因。
（4）大鉗牙痕 在鉆桿上的各種表面傷痕中，大鉗牙痕是常見(jiàn)和嚴重的。但是由于它是縱向的，不與作用應力同一方向，因此對疲勞破壞的危害不大。如果它稍微偏離于垂直方向，易形成應力集中點(diǎn)。要把鉗子打在接頭上而不要打在鉆桿體上，因為它有可能損傷鉆桿。
（5）卡瓦傷痕 轉盤(pán)卡瓦一般不會(huì )在鉆桿上留有損壞性的傷痕。但是如果卡瓦牙的加工不良，或操作不善，卡瓦牙會(huì )咬傷鉆桿。
（6）地層和井內破碎金屬對鉆具表面的切割凹口 鉆具在井內旋轉，表面會(huì )與堅硬的井壁地層相擦，以至留下圓周刻痕。這種刻痕往往呈三角形，在鉆桿和鉆鋌上均為常見(jiàn)。
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3、腐蝕疲勞破壞
這種破壞是目前使鉆桿早起破壞的普遍原因。腐蝕可能以各種或數種綜合的破壞形式（侵蝕、磨壞、疲勞）造成嚴重的破壞。有時(shí)，幾種腐蝕形式會(huì )同時(shí)發(fā)生，但是一般說(shuō)來(lái)，總是有一種腐蝕形式成為主要破壞原因。
（1）腐蝕劑 影響鉆具鋼材的主要腐蝕劑有：氧氣、二氧化碳、硫化氫、溶解鹽類(lèi)（氯化物、碳酸鹽和硫酸鈉、鈣、鎂）、各種酸類(lèi)（甲酸、醋酸等）。
（2）影響腐蝕速率的因素
PH值 低PH值的水基泥漿，會(huì )降低鉆具的疲勞壽命。PH值是控制腐蝕疲勞的主要因素，但是如何測定出足以預防疲勞破壞的PH值是困難的。許多使用者認為，泥漿PH值低于9.5，會(huì )降低鉆具的疲勞壽命。
溫度 絕大多數的腐蝕速率會(huì )隨溫度的增加而加快。
流速 隨著(zhù)泥漿流速的增加會(huì )加速腐蝕的速率。
不均勻性 鋼材組分或微觀(guān)結構的局部差異，會(huì )增加腐蝕速率。
高應力 一般在承受高應力的部位比低應力部位的腐蝕率快。
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