鉆井管具常見問題剖析及預防措施研究

宋若愚 任重 趙磊

（中國石油集團渤海鉆探工程有限公司管具分公司，河北任丘 062550）

鉆井管具常見問題剖析及預防措施研究

宋若愚 任重 趙磊

（中國石油集團渤海鉆探工程有限公司管具分公司，河北任丘 062550）

鉆井工程表現(xiàn)出復雜性，涉及多步驟及各個專業(yè)。日常在施工中，石油鉆井也有著交叉及立體的特性，受到多樣要素影響。在鉆井過程中，所選的管具關(guān)系到鉆井的總體質(zhì)量，也關(guān)系到進度。唯有適當選取管具并且妥善運用，才能防控鉆井的多樣隱患及風險。針對鉆井管具，解析了常見的鉆井問題；結(jié)合鉆井的真實情況，采納最合適的預防措施。

鉆井管具 常見問題 預防措施

開采石油不可缺失鉆井步驟，鉆井是否成功，關(guān)系到后續(xù)持久性的石油采掘。從行業(yè)現(xiàn)狀來看，鉆井管具包含了多樣類型，各類管具也有著差異的性能。在鉆探進程中，管具鉆頭被插入較硬地層，很易損毀鉆頭因而帶來故障。此外，在應力影響下，鉆井管具也很易緩慢失效，減低了本該有的使用時限。預防管具的失效，應從全方位入手，注重日常性的管具修復及保養(yǎng)。唯有如此，才能確保管具的優(yōu)質(zhì)，順利完成鉆井步驟。

1　預防管具失效的必要性

石油鉆井必備成套性的管具。在常規(guī)鉆進步驟中，鉆柱將會受到多樣的復雜作用力，因而很易失效。鉆頭增添了鉆具下側(cè)的壓力，受壓狀況下的鉆具很易彎折或扭曲。受到起拉影響，上側(cè)鉆柱也隱含了中和受力的點。在轉(zhuǎn)盤鉆井時，鉆柱總體是旋轉(zhuǎn)的，鉆柱承受著外在的扭矩及離心作用。這種影響下，鉆柱將會扭曲或者缺失了穩(wěn)定性，彎曲應力也將加大［1］。下鉆中鉆柱承受的是拉應力及自重。井下充斥了漿液，泥漿增添了鉆柱額外的應力及壓力。因此，鉆具經(jīng)常失效乃至遇到故障。為了提升實效，減低突然性的鉆探故障，有必要注重防控鉆具的隱患［2］。

2　常見的管具故障

首先，在中和點上側(cè)，鉆井管具包含了拉應力。某些情形下，鉆探速度較快或者地層憋跳，鉆具將上移固有的中和點，在這時也將增添壓應力。在這個部分中，中和點下側(cè)的管具表現(xiàn)出更大的剛度，形成薄弱環(huán)節(jié)。管具失效表現(xiàn)為：加厚的過渡部分及鉆桿本身斷裂，或者被刺穿；反復研磨下的臺肩密封性被減低，脫扣或者斷裂。

其次，在中和點下方，可施加額外的鉆頭壓力。在常規(guī)鉆進時，管具可承載彎曲作用力及軸向的壓應力。如果發(fā)生憋跳，或鉆探至偏硬巖層，縱向鉆柱會引發(fā)振動。靠近鉆頭之處，振動力尤為復雜。鉆鋌被放置于下側(cè)，呈現(xiàn)為較大剛度。這種狀態(tài)下，薄弱環(huán)節(jié)應為管具螺紋。管具失效的表征包含：螺紋被刺穿或者碎裂，刺漏密封面等［3］。

第三，在鉆具的井口，拉應力是最大的。下鉆的過程中，慣性狀態(tài)下的井口遭受外在的載荷及沖擊力，因而大幅提升了原先的拉應力。遇到復雜故障，井下也增添了處理難度。例如：針對于卡鉆故障，解卡處理表現(xiàn)出最大比值的拉應力。對于鉆探深井，卡鉆會更嚴重。若沒能留心，鉆柱將超越預定的拉應力限度而后突然斷裂。失效的特性為：提拉管具時的角度太大，或者提拉太快，這種狀態(tài)下會拉斷螺紋。下放速度較快，轉(zhuǎn)盤承受了偏重的吊卡作用力，根部因此失效。此外，扣扭矩過大時，也會折斷鉆具的公扣。

3　探析預防措施

3.1防控管具的磨損

在井口位置處，管具經(jīng)常被損壞。故障的根源為：上提速度太快，解卡過猛因而帶來了故障。為了防控損壞，應能讀取精準的表盤刻度，下放鉆具還要減慢速度。尤其注意的是：下鉆及雙吊卡的進程中，若轉(zhuǎn)盤表面很接近吊卡，也要減緩原先的下放速度。這樣做，吊卡即可緩慢下落，因而也防控了管具被磨損，延長管具可運轉(zhuǎn)的年限。若鉆桿臺階設定為直角，則可擬定為2的集中應力系數(shù)；若減小至20°，可更改為1.2的系數(shù)。如果條件準許，吊卡臺階最好設定于15°。針對于較深井口，這種設定是更必要的。

3.2設定最佳的受力

為保護鉆井管具，要設置最佳的管具受力。上下吊卡要維持平行的工作面，在修理平面時，也應再次予以核驗。針對于雙吊環(huán)，應能適當匹配最合適的吊環(huán)總長，最好確保等長。這樣做，在最大范圍內(nèi)改進了臺階受力。在下鉆過程中，也避免了損傷。依照技術(shù)指標，上扣扭矩要配備合適的規(guī)格，密切銜接螺紋。針對于中和點，為了防控損壞，可增添額外的鉆鋌以便承載負荷。在鉆頭加壓時，可配備1/ 2的鉆鋌。在鉆鋌中間層，應當配備加重性的過渡鉆桿［4］。

3.3調(diào)控螺紋的彎曲度

管具鉆探過程中，螺紋要維持最合適的彎曲程度，這樣才能順利予以鉆進。上扣扭矩要確保是最優(yōu)的，螺紋臺肩及本身的螺紋都應表現(xiàn)出光滑的表層狀態(tài)。對于涂層鉆桿，在過渡帶可增加厚度，這樣即可提升綜合性的鉆桿性能。定期替換管具，延長管具壽命。在綜合點下側(cè)，應當預設彎曲強度的鉆鋌比例，確保比例的最優(yōu)。這樣做，可維持平衡性的螺紋內(nèi)外側(cè)彎曲程度。對于交錯性的軟硬地層，若要減低鉆探時的振動力，可選新型管具用作鉆探。上扣扭矩要避免預設的臨界旋轉(zhuǎn)速度，及時修復鉆鋌，配備優(yōu)良的螺紋結(jié)構(gòu)。

4　日常的管控及保養(yǎng)

要完善細微的管具保養(yǎng)，在最大限度內(nèi)延長了管具壽命。機械化在發(fā)展，鉆井裝置也擁有了更優(yōu)的精密程度。這樣的狀態(tài)下，就要慎重予以保養(yǎng)，經(jīng)常維護管具。油氣蘊含于深層地下，采掘石油耗費了較高的總成本。為了降耗及節(jié)能，采掘配備的管具鉆具都應選取最優(yōu)的規(guī)格，確保耐用且持久。不應忽視細微性的鉆探偏差，定時予以保養(yǎng)。日常在保養(yǎng)時，也不可忽視管具點數(shù)及規(guī)格的多樣差異。依照多樣的管具類別，配備不同保養(yǎng)流程。唯有全方位予以保養(yǎng)，才能防控隱含性的偏差及故障。同時，還要采納新穎的管具維修技術(shù)，確保短時修復故障。

5　結(jié)語

鉆井行業(yè)面對于較高風險，日常運轉(zhuǎn)也包含了安全威脅及隱患。鉆井必備各類的管具，然而長期鉆探之后，管具也會被緩慢磨損，失掉了原本的管具性能。實際上，若能注重常規(guī)的管具保養(yǎng)，即可在最大范圍內(nèi)減低突然性的鉆井故障，確保管具是完整的。未來的實踐中，還應不斷摸索并改進管具的保養(yǎng)，從根本入手提升管具在鉆探時的綜合性能。

［1］童征，鄭立臣，牛海峰，等.陸地鉆機用二層臺管具排放系統(tǒng)設計［J］.石油機械，2011（08）：27-29+1.

［2］李志勇.鉆井管具企業(yè)的精細化經(jīng)營管理探究［J］.經(jīng)營管理者，2011（22）：121.

［3］華勝清.實施精細管理是鉆井管具系統(tǒng)的必然選擇［J］.中國西部科技，2011（35）：46+49.

［4］楊立東，陸洋，徐曉波，等.自動化管具處理系統(tǒng)的研究與應用［J］.石油機械，2015（10）：22-24+53.