Page 64 - 理化检验-物理分册2022年第五期

DOI : 10.11973 / lh jy -wl202205012

某井 S135 钢级钻杆断裂原因

陈 猛,欧阳志英,余世杰,舒志强

( 上海海隆石油管材研究所,上海 200949 )

摘 要: 某井起钻时, 井底一根 101.6mm ( 外径) 钻杆在距离公接头台肩面约 1.1m 处的管体上
发生了断裂。采用宏观观察、 化学成分分析、 力学性能测试、 金相检验、 断口分析、 钻杆受力计算及
有限元模拟分析等方法对钻杆的断裂原因进行了分析。结果表明: 断裂钻杆的屈服强度不符合

APIS p ec5DP — 2009 标准的要求; 钻杆在通过不规则的井眼时发生了严重的弯曲压扁变形, 导致
钻杆失稳断裂; 解卡过程中, 断点附近反复的拉压载荷使得该区域产生了包申格效应, 导致屈服强
度进一步下降, 加速了钻杆的断裂。

关键词: S135 钢级钻杆;断裂;压扁变形;有限元分析;包申格效应

中图分类号: TE931 文献标志码: B 文章编号: 1001-4012 ( 2022 ) 05-0048-06

FracturecausesofS135steeldrill p i p einawell

,
,
CHEN Men g OUYANGZhi y in g YUShi j ie , SHUZhi q ian g

( Shan g haiHilon gOilTubularGoodsResearchInstitute , Shan g hai200949 , China )

Abstract : A101.6 mm ( outsidediameter ) drillp i p eatthebottom ofawellfracturedabout1.1 mfromthe

shoulderofthecommonj ointp latform.Thefracturecausesofthedrillp i p ewereanal y zedb y meansofmacrosco p ic

observation , chemicalcom p ositionanal y sis , mechanical p ro p ert y test , metallo g ra p hicexamination , fractureanal y sis , drill

p i p eforcecalculationandfiniteelementsimulationanal y sis.Theresultsshowthatthe y ieldstren g thofthefractureddrill

p i p edidnotmeetthere q uirementsofAPIS p ec5DP — 2009standards.Whenthedrill p i p ep assedthrou g hanirre g ular

borehole , ithadseriousbendin g andflattenin g deformation , resultin g intheinstabilit y andfractureofthedrill p i p e.Inthe

p rocessofunlockin g , there p eatedtensileandcom p ressiveloadsnearthebreakin gp ointcausedthe ‘ Bauschin g ereffect ’ in

there g ion , whichledtothefurtherdecreaseof y ieldstren g thandacceleratedthefractureofdrill p i p e.

Ke y words : S135steeldrill p i p e ; fracture ; flattenin gdeformation ; finiteelementanal y sis ; Bauschin g ereffect

2018年11月某井钻杆钻进至2094.92m 时, 进

行循环泥浆处理, 泥浆转换为 PLUS / KCl ( 氯化钾聚 1 井况及钻杆信息

合 物 泥 浆 )体 系,循 环 参 数 为 2 200 L / min , 事故井为244.5mm ( 外径) 的套管开窗侧钻井,
11.0MPa~12.4 MPa 。 8h 后 开 始 起 钻, 当 起 钻 至 其局 部 如 图 2 所 示。 窗 口 顶 部 距 离 井 口 约 为

1574m 时, 井下钻杆发生了断裂。井队起钻检查钻 386.35m , 窗口底部距离井口约为 391.55m , 钻杆断
具, 起到第12根106mm ( 外径) 钻杆时, 发现钻杆断 裂位置所在井深为391.43m , 正好在窗口底部位置。

落。断裂钻杆的宏观形貌如图1所示, 断口距离该根 断裂钻杆 基 本 参 数 如 表 1 所 示, 该 钻 杆 累 计
钻杆公接头台肩面约 1.1m , 断口附近的钻杆管体发 服役时间为 272h , 上 提 最 大 载 荷 为 2100kN , 下

生了严重的弯曲变形, 而且断口也受挤压变形为椭圆 压最大载荷 为 200kN , 最 大 转 速 为 140r / min , 最

形, 断口表面呈现银灰色金属光泽, 为新鲜断口形貌。 大泵压为 26.2 MPa 。
表 1 断裂钻杆基本参数
钻杆 钻杆 管端加
收稿日期: 2021-07-28
钢级 工艺状态
基金项目: 上海市优秀技术带头人计划( 19XD1430400 ) 外径 / mm 壁厚 / mm 厚形式

作者简介: 陈 猛( 1985- ), 男, 工程师, 主要从事石油管材失效
101.6 9.65 S135 调质热处理 内加厚
分析和研发工作, hen g min g chen@163.com
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