Page 82 - 理化检验-物理分册2023年第九期

DOI : 10.11973 / lh jy -wl202309018

某井钻杆接头断裂原因

陈 猛, 欧阳志英, 余世杰

( 上海海隆石油管材研究所, 上海 200949 )
摘 要: 在对某油气井的钻探过程中, 钻杆接头发生断裂。采用宏观观察、 化学成分分析、 扫描电
镜分析、 力学性能测试、 金相检验等方法对该钻杆接头的断裂原因进行分析。结果表明: 该钻杆接头
的断裂性质为疲劳断裂, 钻杆钻进过程中频繁发生跳钻、 憋钻现象, 使其瞬时载荷较大, 在钻杆大端螺
纹根部萌生了疲劳裂纹, 在复杂的交变载荷作用下, 裂纹快速扩展, 最终导致钻杆接头发生断裂。

关键词: 钻杆接头; 跳钻; 憋钻; 疲劳断裂; 交变载荷

中图分类号: TB31 ; TH142.2 文献标志码: B 文章编号: 1001-4012 ( 2023 ) 09-0066-03

Reasonsforthefractureofadrill p i p e j ointinacertainwell

,
,
CHENMen g OUYANGZhi y in g YUShi j ie

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

Abstract : Durin g thedrillin gp rocessofacertainwell , thedrill p i p e j ointbroke.Thefracturereasonsofthe

drillp i p ej oint wereanal y zed b y macrosco p icobservation , chemicalcom p ositionanal y sis , scannin gelectron

microsco p eanal y sis , mechanical p ro p ert y testandmetallo g ra p hicexamination.Theresultsshowthatthefracture

p ro p ert yofthedrill p i p e j ointwasfati g uefracture.Durin g thedrillin gp rocess , fre q uent j um p in g andholdin g ofthe

drill p i p eresultedinalar g einstantaneousload , andfati g uecracksinitiatedattherootofthelar g eendthreadofthe

drill p i p e.Undercom p lexalternatin g loads , thecracksra p idl y ex p anded , ultimatel y ledtothefractureofthedrill

p i p e j oint.

Ke y words : drill p i p e j oint ; j um p drill ; holddrill ; fati g uefracture ; alternatin g load

目前, 工程中对油气井钻探深度的需求不断增 外径约为185mm , 断裂位置为接头大端第一、 二牙
加, 钻杆接头的工作环境越来越恶劣, 在井位、 地质 螺纹根部, 距接头密封面约为25mm ( 见图1 )。

条件等综合因素的影响下, 钻杆接头不仅承受着交
变载荷引起的应力突变, 还承受着钻具涡动和振动
引起的巨大冲击载荷, 部分井场中存在软硬地层交
错区域, 会引起钻柱跳钻现象, 使钻具发生共振, 导
致其产生疲劳裂纹并断裂 [ 1 ] 。

某井设计井深为6872m , 井型为直井, 在钻井
时钻具突然断裂落井。随后井队进行打捞作业, 并
成功将钻具捞起, 发现钻具的断裂位置在第274支
图1 钻杆接头断裂位置的宏观形貌
V150钢钻杆接头上, 距离井口约2468.89m , 发生

断裂的钻具为 V150 钢级钻杆接头, 钻杆未进行内 1 理化检验

涂层喷涂, 累计纯转时间约为1200h 。断裂接头的
1.1 宏观观察
对断裂接头的断口进行宏观观察, 结果如图 2
收稿日期: 2022-11-07 所示。由图2可知: 螺纹牙底区域存在明显的“ 棘轮

作者简介: 陈 猛( 1985- ), 男, 高级工程师, 主要从事石油钻具
状” 形貌, 呈典型的应力集中疲劳裂纹形貌特征, 疲
的失效分析和研发工作, hen g min g chen@163.com
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