剧热产生的裂纹:摩擦热造成扩边井钻杆的破坏

在北海一口扩边井平台的钻井过程中,专门清洁井眼的5 in钻杆接头发生了破坏。该接头用在井底钻具组合(BHA)之上的加重钻杆上。它的破坏致使23 250 ft深处包括昂贵的旋转导向工具在内的井底钻具组合落井。钻柱钻过井径缩小段时发生破坏,于是顶驱停止工作,进行了断断续续的循环。最大拉力达到50 000 Ib力。尽管临近断裂处钢材硬度异常高,但对回收的钻杆的外观进行观察,表明韧性遭到破坏。研究证实,局部摩擦受热可使钻杆温度升高到1 441°F以上,尽管管柱在张力或扭力下没有受到过高的栽荷作用,但仍然在高温处出现了韧性破坏。断裂后,泥浆流冷却了变得坚硬的高温钻杆,10 kg的栽荷硬度(HV10)达到572维氏硬度。"热裂纹"(即,摩擦受热的钻杆在井下表面变硬)是文献中已经证实的现象。文中报道的事例表明摩擦生热造成的严重后果,对于顶部驱动钻井作业的管理有着重要影响。