油田鉆具失效原因分析及控制措施研究

王昌侖(渤海鉆探工程有限公司管具技術服務分公司，河北 任丘 062550)

0 引言

油田鉆井作為能源行業的重要組成部分之一，其開采油田能夠大力支撐各行各業發展對動力的需要。油田鉆具作為油田鉆井開采的重要工作器械之一，其鉆具的實際質量以及鉆具組合設計之間的科學合理搭配，都會切實對油田鉆井整體工作造成一定影響。良好的鉆具應用不僅能為系列油田鉆井工作輸送源源不斷的動力，還會在有效確保其整體工作質量的同時促進其鉆井工作效率得到一定程度上的提升。本文旨在分析油田鉆具失效的具體原因，提出對其進行控制的可行措施[1]。

1 油田鉆具失效情況概述

在新時期社會發展的驅動下，我國油田開采事業加快發展，油田的實際開采量也在逐漸增大。伴隨著油田鉆井數量的逐步增加，鉆具失效事故的發生次數也隨之增多，這不僅對油田鉆井開采工作造成一定不良影響，還會在加重整個項目的經濟損失，甚至在嚴重情況下會形成安全危害。眾所周知，油田鉆具的主要工作場所是在地下，操作人員的可視范圍較小，在大多數情況下僅能通過事故發生或是工作進程止步前來判定其工作效能減小。根據對油田鉆具失效數據的統計顯示，鉆具失效是大多數油田鉆井開采工作都會遇到的困難，該問題對其后續的油田鉆井工作進程有序地開展形成了阻礙，還會對鉆具本身使用造成損害，使得其無法高效應用于后續鉆井工作，無法充分展現出其實際操作應用價值。相關企業工作單位在認識到鉆具對于油田鉆井工作的重要作用之后，有意識地對其實際工況及存在的問題進行深入分析和探討，以求深度剖析出油田鉆具失效的根本原因，并適時對其進行整改，使得油田鉆具失效問題能夠得到針對性地解決及預防，促進其實際應用的效率提高[2]。

2 油田鉆具主要失效問題具體分析

2.1 鉆具斷裂

鉆具是由多個零部件組合構成的一個整體工作單元，所以其實際斷裂類型被大致劃分為以下四種，即疲勞斷裂、過載斷裂、低應力脆裂和氫脆斷裂。造成疲勞斷裂問題的主要原因是鉆具的螺紋發生斷裂。因為螺紋的剛度較小，其在受到應力的影響之后，表面的部分截紋應力較為集中，長此以往使用，會使得鉆具螺紋該部分的壓力過大，在實現其實際效用的同時降低了整體承受力，導致螺紋的在最后部位發生斷裂。疲勞斷裂問題的發生不僅會使得鉆具的應用效果發生改變，甚至還會造成其內部構造的改變，不利于其保質保量的開展油田鉆井工作。過載斷裂相比較于疲勞斷裂而言，其發生的原因與人工操作之間的聯系較為密切。因為在油田鉆井工作的實際開展過程中，總會出現遇到阻礙或是憋鉆問題的發生，這時施工人員一般會選擇采取強制拖拽、強拉、強扭、強壓等處理辦法，但該種做法會使得鉆具的作用力超過鉆桿的承受力極限，長時間的摩擦，會導致鉆具鉆桿在其電焊連接處發生斷裂，進而造成鉆具失效問題。鉆具鉆桿處的截面在因此發生變化時，也會容易受到泥漿的腐蝕，對其后續焊接工作修補造成不良影響。而且大多數工作人員在發現鉆具鉆桿發生斷裂之后，會采取重復焊接的方式對其進行連接，若是熱處理不當，會使其出現焊接不穩固的問題，鉆桿的整體強度下降，在負荷作用力較大的情況下，該截面處的應力會更為集中，進而加重其斷裂問題的嚴重程度。低應力脆斷則是在鉆具使用不正確的情況下發生的，因為利用鉆具進行油田鉆井工作的整體流程較為繁瑣復雜，鉆具在此過程中會反復多次的受到荷載力影響，應盡量使荷載力的每次影響力度都在鉆具鉆桿的力量承受范圍之內，但由于受到鉆具材質或是鍛造工藝的影響，其實際質量效能不佳。而造成氫脆斷裂的一大原因是因為鉆具鉆桿與地下環境之間的相互作用，油田井中的大量硫化氫物質與構成鉆具的原材料鋼材進行反應，進而發生斷裂現象。

2.2 鉆具損傷

鉆具損傷的主要形式有表面磨損、表面腐蝕和表面機械損傷，都屬于表面損傷范疇。表面磨損問題主要發生于鉆具的螺紋上，因為該部位在實際進行工作運行時需要進行旋合摩擦，或是會與油田井壁之間產生磨損；表面腐蝕則是因為鉆具與油田井中的酸物質發生反應；而表面機械損傷是由于鉆具在具體施工過程中發生了重大磕碰，或者是其在進行焊接時產生的性能變化，都會使其造成該問題。鉆具表面損傷問題的發生大多都發生在鉆具的工作應用過程中，并與其操作步驟聯系緊密[3]。

2.3 鉆具受力木體斷裂

油田鉆井工作是一個耗時周期長、操作工作復雜的過程，鉆具作為鉆井工作有序開展的關鍵部件，其實際應用時間長，鉆柱會受到反復應力的循環影響。在經過較長時間的積累之后，其鉆柱會出現一定程度上的損傷，產生鉆柱彎曲、旋轉等問題，使得其實際工作效能減小。另外，當鉆具的主要支撐受力物體長期處于交變應力時，鉆柱的應力集中區域會出現疲勞累積的問題，還可能會產生裂紋。鉆柱是油田鉆具的重要組成部分，也是系列油田鉆井工作的主要施工力量實施點，若是其受力部位受到損傷，不僅會對其后續工作質量及效率造成影響，嚴重情況下還會使其斷裂，不利于整體鉆取工作進程的有序開展。

3 油田鉆具失效控制措施

3.1 嚴格落實鉆取工作制度要求

相關工作單位在認識到油田鉆具失效對其整體鉆井工作的影響之后，深入分析探討其鉆具失效原因，并適時采取相關措施來對其進行預防控制。健全、完善鉆井工作制度的內容要求，是從根本上約束各項鉆具實際應用的有效辦法。例如，可以對鉆具螺紋扣旋進行嚴格要求，避免鉆具在工作過程中出現滑落等現象；或是對其具體工作時長進行把控，防止鉆具在經過長時間工作之后出現磨損嚴重的問題；也可以對其后期養護工作進行細節規定，對鉆具收回檢查流程進行詳盡安排。

3.2 優化鉆井工作流程

油田鉆井工作的組成構造復雜，不僅需要有精密儀器進行具體工作落實，還需要有科學嚴謹的工作流程來對其進行指導。所以，在正式開展油田鉆井工作之前，相關工作人員應事先對其各項具體工作進行科學合理的流程安排，并對鉆井軌跡進行受力模擬，以此直觀感受到鉆井過程會對鉆具造成的應力影響，進而更有針對性地進行鉆具選擇和軌跡調整，有效地避免了因受力不當或是摩擦而造成的鉆具失效問題[4]。

3.3 加大鉆井工作監管力度

在實際開展油田鉆井工作時，工作人員會通過對地下情況進行實時監控來全面掌握鉆具的實際運行情況，及時發現和解決問題。所以，從監管工作角度出發，適當提高對其的關注度，嚴格落實各項監視工作，及時發現錯誤苗頭，可從根源上避免鉆具失效問題的發生。并且，在嚴格監管工作的督促下，鉆具鉆取工作的整體質量和效率也會因此而得到有效促進和提高。

4 結語

綜上所述，在對油田鉆具的具體失效情況進行深入分析探討之后，全面了解其問題產生的原因，再有針對性地對其進行預防和補救，以此盡力彌補因鉆具失效而造成的損失，提高油田鉆具鉆井工作質量和效率。所以，相關工作人員應認真分析鉆具構造，熟知其各個問題的具體發生部位及原因，才能有針對性地對其進行解決，進而減少失效問題產生的概率。