空气钻井过程中钻杆断裂原因分析

川东北1区在空气钻进过程中发生了多起钻具断裂事故。为了搞清钻杆断裂原因,对空气钻井过程中钻具断裂事故进行了调查研究,并对一根断裂钻杆进行了失效分析。失效分析内容主要包括断口宏观分析和微观分析,钻杆材料化学成分、力学性能和金相组织试验分析,钻杆在空气钻井过程中受力条件分析等。失效分析表明,钻杆属于早期疲劳断裂,断裂主要原因是在空气钻井过程中钻具受到的震动载荷远大于钻井液钻井过程中的震动载荷,在交变的震动载荷作用下,钻具容易产生疲劳裂纹;由于现有的井口检测仪表不能精确及时反映钻杆刺穿之后产生的泵压变化,无法及时采取预防措施,疲劳裂纹不断扩展,最终导致了钻杆断裂失效。

进口油管脱扣和粘扣原因分析

针对φ73.0 mm×5.51 mm N80 EU TBG油管粘扣和脱扣事故进行了深入调查研究,对粘扣和脱扣的油管样品进行了宏观分析;对该批油管螺纹接头加工质量进行了全面检测;对油管材质进行了理化试验;对油管上、卸扣性能和拉伸性能进行了系统试验。通过试验分析和研究,认为油管螺纹加工质量和材质符合标准,油管脱扣是由于粘扣后接头连接强度降低所致,油管粘扣是操作不当引起的。

钻杆弯曲原因分析

通过分析钻杆弯曲形貌和位置,测量起钻用的吊卡尺寸,分析钻杆与吊卡和卡瓦在起钻之前的配合状态及受力条件,研究了新钻杆在起钻过程中产生弯曲的原因。研究结果证明,钻杆弯曲是单吊环起钻时受到异常弯曲载荷所致。

应力释放槽对钻杆接头力学性能的影响

钻杆接头是钻柱最薄弱的环节,在钻进过程中极易失效。采用有限元分析方法对钻杆接头的应力特征进行了分析,结果表明,密封面处接触压力分布不均和啮合大端第一螺纹牙处应力集中是影响钻杆接头力学性能的主要因素。在公扣、母扣台肩转角处开应力释放槽可以有效改善钻杆接头的应力分布,降低应力峰值,使von Mises应力和接触压力分布更加均匀,有利于提高钻杆接头的承载能力和密封性能。此外,仅在公扣台肩转角处或母扣台肩转角处开应力释放槽也可有效改善接头的应力分布,但效果与公扣、母扣台肩转角处均开应力释放槽相比稍差。

低合金高强度油管应力导向氢致开裂腐蚀失效分析

对肯基亚克(Kenneyak)油田油管腐蚀情况进行了调查研究,对其油管和接箍腐蚀形态进行了分析,结合油管理化性能和腐蚀形貌表面物理分析,对铬-钼系低合金高强度钢油管腐蚀机理进行了深入的研究。结果表明,油管接箍外壁腐蚀是由于环境氢损伤引起的,主要是H2S腐蚀,包括环境剥蚀和内部氢致开裂(HIC);断裂是由于应力导向氢致开裂,即SOHIC所致。同时认为硬度小于HRC22的SM90SS这类低合金高强度抗硫钢油管也倾向于发生应力导向氢致开裂。分析结果对于防止油管腐蚀穿孔和/或开裂、保护油井安全具有实用价值。

长圆螺纹套管脱螺纹原因分析

对ф139.7 mm×9.17 mm长圆螺纹套管脱螺纹事故进行了调查,对脱螺纹的套管内外螺纹损伤形貌进行了宏观分析和测量,对套管材质进行了试验分析,对该批未用的套管进行了验证试验,认为套管材质和螺纹加工质量合格。对套管旋合螺纹位置和脱螺纹时的连接状态及受力进行了分析和计算,认为套管脱螺纹原因是套管接头旋合螺纹不到位,而且在试油挤保护液过程中该套管接头受到震动载荷首先发生松动,最终在内压作用下发生脱螺纹。

基于机器视觉的非接触式螺纹参数测量系统

文中采用光机电一体化的思想,将光源、CCD、计算机等有机结合,开发了一种基于面阵CCD技术的石油管螺纹参数智能化测量系统。生产现场测量结果表明:该系统具有重复性好、精度高、检测速度快等优点,此外,此系统具有抗环境光及振动干扰,可操作性强等特点,适用于各种规格钢管外螺纹参数的在线测量。

大数据时代油气管道的安全与防护

针对大数据时代油气管道的安全与防护问题,分析了管道的基本数据、检测数据、评价数据等和管道安全与防护相关的数据。通过对制管、铺管、外检测、内检测、风险评价、完整性评价过程的分析,证明了建立管道大数据的可行性,分析了管道大数据在克服完整性评价标准中的保守性、修正管道评价标准、预测管道未来安全状况等方面的应用。结果表明,管道大数据将成为油气管道安全与防护新的研究方向,将在油气管道安全高效运行中发挥重要作用。

AT-16井钻杆NC50内螺纹接头胀大原因分析

通过宏观分析、尺寸测量以及材质分析,对AT-16井钻杆NC50内螺纹接头胀大失效原因进行了详细的调查分析,分析结果表明:钻杆内螺纹接头胀大失效主要是在钻井过程中钻杆接头所承受的扭转载荷过大所致。有限元计算结果和双台肩接头钻杆在塔里木油田实际使用效果表明:双台肩接头钻杆的抗扭性能要优于单台阶螺纹接头钻杆,为有效地防止在深井和超深井钻井过程中钻杆内螺纹接头发生胀大失效,建议采用双台肩接头钻杆。

无线随钻测量信息传输的现状与问题

为了及时获得钻井作业时的随钻测量信息,准确建立地面与井底之间的闭环信息流通,对无线随钻测量信息的传输方式进行了研究。介绍了钻井液脉冲、电磁波、声波三种无线随钻测量信息传输的工作原理,对比了三种传输方式的优缺点,并对三种传输方式存在的问题进行了详细分析。最后,指出了无线随钻测量信息传输方面的研究重点:钻井液脉冲传输方式应研发连续波信号发生器,实现更高的数据传输速率、工作可靠性以及环境适应能力;电磁传输方式应优化信号发生器的工作频率和效率,研究微弱信号检测及处理,增加信号中继器等技术,提高电磁传输信号的距离;声波传输方式应在码间干扰、噪音、声波能量的衰减等方面予以研究。

基于线阵CCD的管径智能测量系统

文中介绍了一种基于线阵CCD的管径智能化测量系统,该系统将4个激光光源、4路CCD安装在一个密闭的空间,具有很强的抗杂光、粉尘等环境干扰的能力及较宽的测量范围,可实现外径为300-1450 mm钢管的外径测量。生产现场测量结果表明：该系统具有测量精度高、稳定性好、效率高、易于操作等特点,并克服了常规手工测量方法在测量大口径管子时表现出测量工具过大过重,操作不便等缺点,可广泛应用于各种管材的在线质量控制及反馈分析。

智能钻杆研究现状及海隆电导通钻杆的试制

简述了智能钻杆的研究意义、发展过程、研究现状及存在的问题,将电导通作为智能钻杆研究的关键,提出了在钻杆内实现电导通的首要研究目标,并进行了智能钻杆的试制。结果表明,试制的智能钻杆实现了电导通,达到了设计提出的目标和要求,即向井下传送的电功率达1 kW,适用环境温度为180℃,循环泵压不低于40MPa。

控轧钢不同取向冲击试验对形成“断口分离”的影响

本文通过对螺旋焊管不同方向取样的系列冲击试验，阐述了控轧钢不同取向对冲击功及产生“断口分离”的影响，并就“断口分离”的成因及影响因素进行了初步探讨。

大口径厚壁螺旋焊钢管检验应注意的几个问题

根据大口径厚壁螺旋焊钢管现场生产、检验中的实际问题 ,结合作者的经验 ,进行了分析预测及讨论 :1 )从机械扩径、工艺参数选择入手 ,讨论了管端、管体直径测试、圆度测试 ,切斜检测等问题 ,并提出了解决办法。 2 )从板卷的质量状况入手 ,讨论了可能出现的问题 ,提出检测注意规则。 3)从无损检测入手 ,讨论分析了超声与射线检测的可行性 ,提出了厚壁钢管首先要重视超声探伤的原则 ,结合随钢板厚度增加易产生裂纹、未焊透的特点 ,提出了对超声探伤的改进原则及直探头应如何排布、斜探头应如何跟踪的方法。指出了 X射线检测随厚度增大 ,检测缺陷的局限性 ,要求改变以往内在质量缺陷的检验主要依靠 X射线检测的观念 ,应充分利用两种检测方法的各自特点 ,互相补充。要提高对超声波探伤重要性的认识 ,同时要求提高人员素质 。

电导通钻杆爆燃内衬复合制备技术研究

讨论了几种内衬复合技术在钻杆管体内壁铺设导线的可行性,并采用含能气体爆燃内衬方法进行了内衬复合试验。结果表明,采用该方法内衬后复合效果良好,钻杆、电缆及内衬耐蚀管贴合紧密,电缆导电性能及绝缘性均达到设计要求。

高效岩屑床清除钻杆作用机理

岩屑携带困难是大斜度、大位移定向井和水平井钻井普遍存在的问题,严重影响钻井安全和钻进效果。设计了高效岩屑床清除钻杆(EHCDP),并利用计算流体动力学(CFD)仿真模拟技术对EHCDP作用下环空流场的流动特性展开研究,从流线图、速度场、压力场等方面对数值模拟结果进行了分析,研究了EHCDP的作用机理,分析了螺旋槽道结构对环空流体流动特性的影响。研究结果表明,在EHCDP作用下,流体在槽道附近形成了涡流结构,改变了偏心环空中流体的流动特性,使流体从小环空往大环空运动,将岩屑输送到大环空,而槽道附近的涡则将岩屑卷入槽道中,并利用钻杆转动所产生的离心力将岩屑"甩入"大环空,达到有效清除井眼低边岩屑床的目的。

J55平式油管粘扣原因分析

某井在下油管过程中发生了(?)73．0mm×5．51mm J55平式油管粘扣事故。为查找出原因,对油管粘扣形貌、材质进行了分析,对油管螺纹接头的抗粘扣性能进行了实物上扣、卸扣试验。结果表明：现场操作方面存在的对扣不正、上扣速度快以及未使用螺纹脂等问题,是导致油管粘扣的主要原因。同时内衬玻璃处理工艺对油管强度和抗粘扣能力也产生了一定的影响。

某井N80钢级套管脱扣和粘扣原因分析

对某井Φ139.7mm×7.72mm N80钢级长圆螺纹套管脱扣和粘扣事故进行了详细的调查研究。分析认为套管发生脱扣的原因主要是由于下套管上扣时螺纹接头发生严重粘扣,使其连接强度大幅度降低所致。该井井口中心与管柱轴线偏离较多,且采用钻杆液压钳下套管,在上扣过程中套管接箍严重夹持变形,外螺纹接头与严重夹持变形的接箍上扣配合之后导致套管严重粘扣损坏。套管严重粘扣还与套管本身抗粘扣性能差有一定关系。

国产抽油杆质量监督检验中发现的几个问题

随着GB7229—87标准的贯彻落实,国产抽油杆及接箍的产品质量虽已明显提高,但各油田抽油杆早期断裂事故仍时有发生,这说明产品质量有待进一步提高。本文根据近年来抽油杆质量监督检验中发现的问题,简要分析各类缺陷的产生原因。

钻杆接头纵向裂纹原因分析

对某油田发生的钻杆接头纵向开裂事故进行了系统调查,对钻杆接头裂纹宏观形貌和微观形貌进行了分析,对开裂钻杆接头和未开裂的钻杆接头材质进行了对比。结果表明：钻杆接头纵向开裂原因是摩擦裂纹引起的,摩擦裂纹的原因主要与井眼全角变化率偏大有关。