稳定器失效分析

为了提高在深井和超深井井底钻具组合中稳定器的使用寿命,对稳定器作失效分析,找出现场使用中稳定器的主要失效类型和失效机理：螺纹接头发生粘扣或刺扣：螺纹接头发生疲劳断裂：工作段基体材料因磨料磨损和冲蚀磨损而凹陷,凸出基体表面的硬质合金块折断或囡失去基体支撑而脱落,工作段因无法保持工作直径而失效。得出现场使用中稳定器失效的主要机理。     

深井钻井稳定器失效分析

为了提高在深井和超深井井底钻具组合中稳定器的使用寿命,根据收集的国内外和现场的关于稳定器的资料,对稳定器作失效分析,找出现场使用中稳定器的主要失效类型和失效机理：螺纹接头发生粘扣或刺扣：螺纹接头发生疲劳断裂;工作段基体材料因磨料磨损和冲蚀磨损而凹陷,凸出基体表面的硬质合金块折断或因失去基体支撑而脱落,工作段因无法保持工作直径而失效。得出现场使用中稳定器失效的主要机理。     

某油井圆螺纹套管接头脱扣原因分析

圆螺纹套管接头发生脱扣主要与产品设计加工、材质性能、上扣扭矩或上扣位置以及现场操作等方面的因素有关。近几年,国产套管质量有了很大的提高,然而圆螺纹套管接头滑脱事故仍时有发生,导致了较大的经济损失和安全事故的发生。针对一起圆螺纹套管脱扣事故,采用理论分析与试验相结合的方法,对脱扣套管和接箍进行了宏观分析和材质理化性能试验,并对同批次套管试样进行了螺纹参数测量和实物拉伸模拟试验,最后对试验结果进行了综合分析。结果表明:现场上扣时夹持接箍位置错误、现场端上扣不到位是导致该套管脱扣失效的主要原因。     

气井用套管螺纹接头失效分析

针对某气田开采井使用的N80钢级套管在下井后保压过程中出现的泄压事故,通过对失效接头进行了宏观观察、管材力学性能和化学成分分析,并对同批次未使用的套管接头进行了螺纹参数及外观检验,综合现场施工情况对螺纹接头失效的原因进行了分析。结果表明:产品存在缺陷和上扣扭矩过大是螺纹接头失效的原因,并提出了保证气井用套管使用安全的建议。     

石油钻杆接头螺纹粘扣原因分析及预防措施

在钻井过程中接头螺纹粘扣是最常见的损伤失效形式,由于部分钻杆因螺纹卸不开扣,严重时不得不采取用气割割开的办法,严重影响了钻井生产,造成了一定的经济损失。提高钻杆接头螺纹的抗粘扣性和预防螺纹粘扣具有重要意义。     

AT-16井钻杆NC50内螺纹接头胀大原因分析

通过宏观分析、尺寸测量以及材质分析,对AT-16井钻杆NC50内螺纹接头胀大失效原因进行了详细的调查分析,分析结果表明:钻杆内螺纹接头胀大失效主要是在钻井过程中钻杆接头所承受的扭转载荷过大所致。有限元计算结果和双台肩接头钻杆在塔里木油田实际使用效果表明:双台肩接头钻杆的抗扭性能要优于单台阶螺纹接头钻杆,为有效地防止在深井和超深井钻井过程中钻杆内螺纹接头发生胀大失效,建议采用双台肩接头钻杆。     

钻杆接头粘扣原因分析

通过对油田现场粘扣钻杆接头粘扣形貌进行分析和钻杆接头上部扣试验,对某油田钻杆螺纹接头粘扣原因进行了分析。结果表明:该批钻杆在使用过程中发生粘扣,既与接头本身抗粘扣性能差有关,也与使用操作不当有关,钻杆接头在安装时存在偏斜对扣、没有引扣、高速上扣等问题。最后通过对现有标准和钻具使用条件进行分析,提出了评价钻具螺纹接头抗粘扣性能的上卸扣次数的建议。     

L80油管螺纹接头腐蚀原因分析

某井L80油管下井投入使用仅6个月即发生螺纹接头腐蚀失效。采用宏观分析、金相分析、化学成分分析、腐蚀表面微观形貌及腐蚀产物分析等方法对现场发生腐蚀失效的管样进行了检验和分析;通过高温、高压工况模拟腐蚀试验,对油管材料的腐蚀行为进行了研究分析。结果表明:油管螺纹接头表面的腐蚀产物主要为FeCO3,腐蚀局部集中主要是由于油管在下井时,螺纹部位存在粘扣现象,从而导致螺纹接头的密封性能下降,高矿化度地层水及CO2等腐蚀介质渗入螺纹连接处,形成了缝隙腐蚀。     

某井特殊螺纹套管脱扣和粘扣原因分析

对某井φ177.8mm×10.36mm 110特殊螺纹接头套管脱扣和粘扣原因进行了分析,认为套管是在严重粘扣之后才发生脱扣的,套管严重粘扣主要与下井操作不当有关。在套管起吊过程中没有螺纹保护器保护的套管接头螺纹、扭矩台肩和密封面容易被损伤,不使用对扣器直接对扣容易导致偏斜对扣;不引扣而直接开动套管钳高速上扣很容易导致粘扣和错扣;一旦严重粘扣和错扣,套管接头连接强度就会大幅度下降,最终导致套管在上提过程中发生脱扣事故。     

某井修复油管脱扣原因分析

塔里木油田某井在起甩射孔完井一体化管柱时,发现第43根油管现场端脱扣。脱扣油管为φ73.02mm×5.51mm修复油管,降级为N80钢级使用。为分析该油管脱扣原因,对脱扣油管及同批次修复未使用的油管取样,进行了理化检验和分析。结果表明:修复油管材料和力学性能都符合标准要求;同批次修复的油管有螺纹参数不合格和粘扣现象发生,但修复油管拉伸至失效载荷符合API TR 5C3-2008中规定的失效载荷不小于471.5kN的要求,因此螺纹参数不合格并不是导致油管脱扣的主要原因。进一步对脱扣油管宏观形貌及油管脱扣时管柱的受力情况进行分析,认为油管脱扣的主要原因是上扣过程中发生错扣,导致油管粘扣和上扣不到位,使得接头的连接强度大幅度降低,最终发生了低载荷滑脱失效。     

钻具螺纹表面镀镍钨合金的应用研究

钻具接头失效大多发生在螺纹表面,对螺纹表面镀铜、磷化处理能有效缓解螺纹粘扣,但镀铜、磷化工艺污染严重,为此,在钻具接头螺纹表面制备镍钨合金镀层,研究了表面镀镍钨合金对钻具螺纹性能的影响.试验表明:镍钨合金镀层显微硬度在700～900 HV1N,为基体材料硬度的2～3倍.镍钨合金镀层厚度在螺纹的牙顶面、牙侧面和牙底面依次降低,呈不均匀分布,对螺纹牙工作时的啮合度有不利的影响;镍钨合金镀层接头在前3次上卸扣试验中发生表面损伤.疲劳寿命试验结果发现镍钨合金镀层试样的疲劳寿命为对照组试样的20％左右.分析认为镍钨合金镀层的非晶结构明显提高了镀层硬度,但塑性变形能力差,降低了材料的疲劳性能,镀层厚度的不均匀导致接头严重粘扣.     

P110套管螺纹断裂失效分析

某油田开采井使用的P110钢级套管在使用过程中出现断裂失效。使用宏观形貌分析、化学成分分析、金相检验、力学性能测试的方法,结合现场施工过程中失效套管的使用、维护及螺纹端部的使用状况分析,详细分析了套管螺纹断裂失效的原因并提出预防措施。结果表明:该套管断裂性质属于疲劳断裂;套管上卸扣过程中的不规范操作增大了螺纹端局部接触应力,装配过程中套管与接箍螺纹的轴线偏斜导致螺纹间存在间隙,局部接触应力过大导致螺纹面上的金属产生变形和磨损;螺纹旋进阻力增大、下井前仅部分旋入,是造成套管螺纹断裂失效的主要原因。     

某油井特殊螺纹接头油管粘扣原因分析

某井特殊螺纹接头油管粘扣现象频繁发生,通过对井下起出的油管螺纹接头粘扣形貌进行检验和统计分析,并对该型未使用油管取样进行了螺纹检验和上卸扣试验,分析了油管接头粘扣的原因。结果表明:油管的抗粘扣性能符合标准要求,油管粘扣的主要原因是卸扣操作不当,最后给出了预防油管粘扣的具体措施。     

非API套管接头完整性评估计算方法

针对非API套管接头的连接和密封性能提出一套完整的解析评估计算方法。首先建立具有密封和内外螺纹啮合结构的非API套管接头力学分析模型,依据API套管接头失效形式(螺纹跳扣、螺纹剪切破坏和接头断裂)及其机理结合弹塑性力学理论,推导出非API套管接头发生相应连接失效时的临界轴向载荷计算公式。然后,依据螺纹啮合对变形协调方程和单个螺纹牙轴向弹性变形分析,推导出套管接头螺纹牙啮合法向接触力计算方程组,从而获得非API套管接头各个螺纹牙轴向变形量及其承载轴向载荷分布情况数值解。最后,通过对比各个螺纹牙承载轴向载荷与连接失效临界载荷对非API套管接头进行连接性能评估;通过计算轴向载荷和气体内压作用下,套管接头螺纹轴向变形量及其对接头密封过盈配合值的影响,对非API套管接头进行密封性能评估。通过对3种典型非API套管接头完整性评估计算结果表明:在螺距、螺纹啮合中径、螺纹高度等螺纹参数相同情况下,非API套管接头的螺纹牙型设计参数(承载面角度与导向面角度)对其连接和密封性能影响显著。     

5-1/2FH双台肩钻杆内螺纹接头断裂原因分析

采用宏观检验、化学成分分析、力学性能测试、金相检验和断口分析等方法对某5-1/2FH双台肩钻杆内螺纹接头的断裂原因进行了分析。结果表明:此双台肩钻杆内螺纹接头在副台肩第一完整螺纹根部发生了疲劳断裂失效。断裂具有多源特征,起源于内螺纹根部并向外壁扩展,当穿透壁厚形成通道时发生了刺漏,从而使断口表面形成了冲刷痕迹。上扣扭矩不足,同时接头承受的弯曲应力较大是造成接头疲劳断裂失效的主要原因,另外FH型螺纹固有的螺纹根部半径较小、应力集中较大,使接头失效的风险增大。     

API套管抗内压标准解析

对API标准中关于套管水压试验压力、套管内屈服压力和套管内压性能试验等内容进行了解析,认为API规定的水压试验主要是检查套管管体是否渗漏,并非检查套管接头密封性能。对套管内压至失效试验结果进行了分析,认为各项参数符合API标准的套管内屈服压力远远高于API TR 5C3-2008的内屈服压力规定值,应当按照API TR 5C3-2008规定的内屈服压力而不是静水压试验压力进行套管柱设计。通过对套管内屈服压力计算公式进行解析,对套管接箍失效事故进行调查研究,认为对套管接箍外壁进行机械加工有利于防止深井和超深井发生接箍失效事故。建议用户对套管上扣所用螺纹脂、水压试验压力和稳压时间、套管内屈服强度等主要性能进行严格要求。     

S135钻杆内螺纹接头胀扣失效分析

本文对某油井发生的Ф127mmS135钻杆内螺纹接头胀扣失效事故进行了调研，并对其胀扣失效原因进行分析。结果表明，钻杆接头的材质符合行业标准要求；钻杆内螺纹接头胀扣失效的原因是外螺纹接头密封台肩面倒角直径过小，井下钻柱扭矩过大。内螺纹接头密封台肩面承受的接触压力超过材料屈服强度，导致内螺纹接头密封台肩面下陷，外螺纹接头密封台肩面进入内螺纹接头镗孔段，致使内螺纹接头发生胀扣失效。     

长圆螺纹套管接头滑脱原因分析

某水平井发生接箍工厂端圆螺纹套管滑脱,下部套管柱落井而未能打捞出。针对该起套管接头滑脱事故,通过宏观分析、尺寸检测、螺纹参数测量、材料理化性能检验、实物试验、力学分析等方法对滑脱原因进行了分析。结果表明:接箍紧密距参数不合格和套管抗粘扣性能差是套管接头发生脱扣失效的原因。     

RTTS封隔器中心管外螺纹接头断裂分析

采用宏观检验、化学成分分析、力学性能测试、金相检验、断口分析和有限元计算等手段对一φ60．4mm封隔器中心管外螺纹接头断裂的原因进行了分析。结果表明：封隔器中心管外螺纹接头断裂失效模式为外螺纹接头第一完整扣根部过载拉伸断裂,是在高压射孔作业时（以及射孔枪爆炸后形成低压的瞬间）中心管外螺纹根部应力值已达到或接近材料的屈服强度,进而出现的塑性屈服破坏。     

Ф88．9×6．45mmP110-NU油管脱扣原冈分析

本文对菜井加砂压裂前置阶段作业过程中发生的一起油管螺纹连接滑脱失效事故进行失效分析。通过分析失效油管的化学成分,力学性能,螺纹参数,失效螺纹部位形貌及尺寸分析,得出该油管螺纹是由于牯扣和上扣不到位造成低载荷滑脱失效。