Page 81 - 理化检验-物理分册2024年第四期

DOI : 10.11973 / lh jy -wl202404016

某钻井工具探管开裂原因

韩舒婷, 史盈鸽, 许培林

( 西安摩尔石油工程实验室股份有限公司, 西安 710065 )
摘 要: 某钻井工具探管发生横向开裂现象, 采用宏观观察、 化学成分分析、 硬度测试、 金相检
验、 扫描电镜和能谱分析等方法对探管的开裂原因进行分析。结果表明: 探管材料为奥氏体不锈
钢, 服役环境中的氯离子为其应力腐蚀提供了腐蚀环境, 探管在钻进过程中承受轴向应力, 加上制
造过程中探管产生的残余应力, 这些因素均为探管发生应力腐蚀开裂提供了力学条件, 最终导致其
发生氯化物应力腐蚀开裂。
关键词: 钻井工具; 探管; 氯离子; 应力腐蚀开裂; 奥氏体不锈钢

中图分类号: TB31 ; TG172.9 文献标志码: B 文章编号: 1001-4012 ( 2024 ) 04-0065-03

Crackin g reasonofadrillin g tool p robe p i p e

,
HANShutin g SHIYin gg e , XUPeilin

( Xi ’ anMaurerPetroleumEn g ineerin gLaborator yCo. , Ltd. , Xi ’ an710065 , China )

Abstract : Lateralcrackin g occurredinthe p robe p i p eofadrillin g tool.Thecrackin g causesofthe p robe p i p e

wereanal y zedb ymeansofmacrosco p icobservation , chemica lcom p ositionanal y sis , hardnesstest , metallo g ra p hic

examination , scannin g electronmicrosco p eandener gy s p ectrumanal y sis.Theresultsshowthatthematerialofthe

p robe p i p ewasausteniticstainlesssteel , andthechlorideionintheserviceenvironmentp rovidedacorrosion

environmentforitsstresscorrosion.The p robe p i p ewassub j ectedtoaxialstressdurin gdrillin g , andtheresidual

stress g enerateddurin gthemanufacturin gp rocessp rovided mechanicalconditionsforstresscorrosioncrackin g ,

whicheventuall y ledtochloridestresscorrosioncrackin g ofthe p robe p i p e.

Ke y words : drillin g tool ; p robetube ; chlorideion ; stresscorrosioncrackin g ; austeniticstainlesssteel
旋转导向钻井技术主要以随钻测量技术和井下 内螺纹镗孔直径为39.14mm 。探管试样宏观形貌如

控制技术为基础, 通过靠近钻头的导向执行机构, 使 图1所示。由图1可知: 探管外侧均匀分布着细小的
钻柱在旋转的同时改变工具的方位和井斜, 从而达 横向裂纹。
到导向钻井的目的 [ 1 ] 。 探管外壁宏观形貌如图2所示。由图2可知:
某钻井平台随钻测量工具中, 用于钻杆内部测 裂纹处 存 在 小 的 腐 蚀 坑, 最 长 的 裂 纹 长 度 约 为

量的短节单位探管发生横向开裂现象, 采用宏观观 10mm 。为分析裂纹产生的原因, 在图2中两处方
察、 化学成分分析、 硬度测试、 金相检验、 扫描电镜 框位置分别取样, 分别编号为1-1和1-2 。
( SEM ) 和能谱分析等方法对探管的开裂原因进行 用钳子等工具在试样 1-2 上的裂纹处截断, 断
分析, 以防止该类问题再次发生。 口宏观形貌如图3所示。由图3可知: 断裂源于外
壁腐蚀坑位置, 呈弧形向材料内部扩展, 断口表面褐
1 理化检验
色、 棕黄色的腐蚀产物覆盖区域为断面打开前已经
1.1 宏观观察 存在的原始裂纹缺陷, 亮灰色新鲜断裂区域为裂纹

某探管试样总长为920mm , 外径为45.24mm , 扩展区。
1.2 化学成分分析
采用直读光谱仪对试样的化学成分进行分析,
收稿日期: 2023-06-05
作者简介: 韩舒婷( 1993- ), 女, 硕士, 工程师, 主要从事金属材
结果如表1所示。由表1可知: 该探管的化学成分
料失效分析工作, 1499930198@ qq .com
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