加强钻具质量管理,降低钻具失效事故

在钻井过程中, 钻具失效事故都会造成钻井周期延长、钻具报废, 更严重者甚至会使油气井报废, 给国家带来巨大经济损失, 因此钻具使用的安全可靠性成为了一个非常重要的课题, 钻井提速提效更对钻具质量的管理控制提出了更高的要求, 文中分析了近两年塔河工区钻具失效事故的原因, 以此有效采取钻具质量管理措施, 并创新地进行钻具质量监督管理, 保证钻具服役安全。

一、钻具失效事故原因分析

钻具失效的因素繁多, 是各因素综合作用的结果, 对工区2012、2013年钻具失效事故进行了统计分析见表1:

钻具失效一般表现为断裂和刺漏, 螺纹处失效等。从表1中可以看出, 工区钻具主要失效类别是钻杆和钻铤, 主要失效类型是螺纹断裂、本体断裂和螺纹脱扣, 主要失效部位是以公扣、母扣断裂和加厚过渡带刺断为主。

1. 钻具断裂原因分析

通过工区钻具事故统计分析发现, 钻具断裂主要发生在螺纹部位, 其次是钻杆加厚过渡带刺穿断裂, 主要原因是疲劳断裂, 也存在脆性断裂, 分析原因主要有以下方面几个因素:

⑴从力学角度分析, 钻具螺纹连接处与本体相比, 刚度较小, 截面形状复杂, 易出现应力集中, 是钻具的薄弱部位;钻井过程中, 当钻柱承受扭转力过大时, 螺纹根部承受拉应力和压应力的交变应力, 并产生应力集中, 致使螺纹部位发生疲劳断裂。

⑵从钻具质量方面分析, 钻具材质或生产工艺等不符合规范标准要求, 如XX井队扶正器公扣断裂, 通过观察与检验分析, 该钻具材质疏松、夹杂白点, 且强度不达标, 致使螺纹发生脆性断裂。

⑶通过钻具事故的现场观察和分析, 钻杆的本体刺穿断裂主要部位是钻杆加厚过渡区刺穿断裂, 主要原因是该部位出现截面突变, 或是焊缝区容易引起应力集中, 且在交变应力作用下和高压泥浆的冲蚀下, 容易造成钻具刺穿或断裂。[1]

⑷钻井过程中, 钻柱遇井眼不畅通, 而遇阻时, 司钻违反操作规程对钻具进行强拉、强压作业, 导致钻具薄弱部位塑性变形, 在应力集中点发生断裂。

2. 钻具脱扣原因分析

2012、2013年11起钻具脱扣事故中, 其中钻杆脱扣8起, 螺杆脱扣3起;通过对钻具脱扣事故的实际调查, 分析脱扣原因有以下几点因素:

⑴钻井过程中, 由于发生蹩钻, 下部钻具扭矩持续增加, 当扭矩瞬间释放, 钻柱形成反扭矩, 在钻柱扭矩薄弱部位引发脱扣。

⑵钻柱处于有扭矩状态情况下摘钻盘、转盘倒转, 发生螺纹脱扣。

⑶上扣扭矩为原因之一。[2]

二、质量控制措施

1. 提高钻具管理标准, 严格钻具检维修过程

针对工区的钻具事故和发现的管理问题, 修订了钻具管理标准, 提高了钻具检维修标准:缩短钻杆强制检测周期;方钻杆保护接头和配合接头实行每口井强制修扣一次;钻铤到检测周期进行强制检测和修扣等一系列标准要求, 有效降低了应疲劳应力集中而产生的疲劳断裂。

2. 多元化管理, 全程监控钻具运转情况

为合理调配监督资源, 改变原有的对单一管具公司巡查模式, 采取“一驻二巡”的钻具管理方式, 即“重点管具公司驻厂、管具公司巡查与重点钻井现场巡查”相结合的方式;同时将钻具使用纳入监督管理, 严格考核, 以达到规范化、标准化作业管理。

3. 统一修扣要求, 从严落实降级、报废制度

根据塔河工区钻具管理现状, 我们制订了适合工区的《螺纹判修规定》, 通过后期运行, 螺纹修复率明显提高。2013年钻杆、非钻杆螺纹修复率分别提高了0.86%和13.68%。

4. 制定并落实“两重点、三强化”管理制度

根据现场施工异常情况, 如卡钻、顿钻、断钻具、硫化氢腐蚀、蹩跳钻等情况, 制定“两重点、三强化”管理制度, 即“重点井、重点钻具, 强化判修、强化检测、强化机加工”, 严抓事故钻具检维修管理, 严防事故钻具再次流入现场。

5. 积极推双台肩螺纹钻具, 加快旧钻具淘汰步伐

双台肩螺纹钻具增加了接头的抗扭能力, 能有效防止钻具过载、扭断等失效事故的发生;并降低了螺纹连接处的应力集中, 提高了抗疲劳性能。针对双台肩螺纹钻具的以上优点, 工区大力推广此钻具, 有效降低了钻具失效事故, 为钻井提速提效提供了有力保障。

结束语

通过上述一系列钻具质量控制措施, 对钻具质量进行全程监督控制, 提升了工区钻具质量管理水平, 2013年工区钻具质量事故较2012年大幅下降28起, 钻具失效事故得到实质性的控制, 保障了钻具服役的安全可靠性, 大幅降低了因钻具事故造成的巨大经济损失。

摘要：塔河油田深部地层地质复杂, 钻具在深井、超深井中的工作环境恶劣, 受力复杂, 极易发生各类钻具失效事故。结合工区钻具使用和近两年发生的钻具失效事故情况, 分析其失效原因, 有针对性地采取质量控制措施, 加强钻具质量管理, 有效降低了钻具失效率。

关键词：钻具,失效原因,控制措施,钻具管理,塔河油田

参考文献

[1] 吕家学, 塔河油田钻具失效原因分析 (J) .西部探矿工程, 2009 (2) :50-52.

[2] 王军, 变扭矩液压大钳的研制设想 (J) .科技资讯, 2010 (25) :95.