淺談鉆具的使用與管理

1、    淺談鉆具的使用與管理    常吉星摘 要：目前，摩擦焊鉆桿在水文、地質(zhì)、石油、天然氣等行業(yè)被廣泛應(yīng)用。由于使用環(huán)境、人員水平等因素的影響，在施工過程中難免出現(xiàn)諸多本可避免的問題，這無形中影響了施工進度、提高了施工成本，加重了企業(yè)負擔。如果現(xiàn)場鉆具使用、維護不當，甚至有可能造成鉆具斷裂、井眼報廢等較為嚴重的后果。希望本文對施工現(xiàn)場鉆具的使用、維護與管理以及降低鉆具事故的發(fā)生能夠有所幫助。關(guān)鍵詞：鉆桿;使用;失效;注意事項;維護管理鉆桿被廣泛應(yīng)用于水文勘察、地質(zhì)鉆探、油氣勘探等多個領(lǐng)域，鉆桿作為整個鉆柱的重要組成部分，在鉆進過程中起著舉足輕重的作用。

2、鉆桿質(zhì)量的優(yōu)劣，保養(yǎng)、維護的好壞對現(xiàn)場使用效果、鉆具事故的發(fā)生、施工成本等都有著重要影響。下面筆者僅就摩擦焊鉆桿的使用及在施工現(xiàn)場的維護管理，談一下自己的粗淺認識。目前，國內(nèi)石油天然氣行業(yè)較常用的鉆桿管體主要有：e75、x95、g105和s135四種鋼級，鉆桿接頭材料大多為sae4137h，鉆桿管體外徑為2 3/86 5/8，具有多種規(guī)格。鉆桿的鋼級越高，強度也越高，承載能力也越強。但需要注意的是：在選擇鉆桿時，并不是強度越高越好。因為在鉆井液介質(zhì)中，隨著鋼級的升高，鉆桿的腐蝕疲勞強度反而會降低，即：在腐蝕環(huán)境中，高鋼級鉆桿對腐蝕介質(zhì)更為敏感，腐蝕疲勞強度下降的也更多，更容易發(fā)生腐蝕疲勞斷裂事

3、故。建議使用者依據(jù)“在滿足強度要求的前提下，盡可能選擇低鋼級鉆桿”這一原則，根據(jù)現(xiàn)場實際選擇最合適的鉆具來進行鉆井作業(yè)，這樣既降低了采購成本，又減少了事故發(fā)生的幾率。1 摩擦焊鉆桿的整體結(jié)構(gòu)摩擦焊鉆桿由內(nèi)、外螺紋接頭與鉆桿管體通過摩擦焊接的方式連接成一個整體。鉆桿在轉(zhuǎn)盤或動力頭的帶動下進行旋轉(zhuǎn)運動，把動力傳遞給孔底的鉆頭，并將鉆井液送達鉆頭的切削面，鉆桿在整個鉆井施工中占據(jù)著非常重要的位置。當前，國內(nèi)大多數(shù)鉆桿生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)的摩擦焊鉆桿所執(zhí)行的標準主要有兩種：中華人民共和國石油天然氣行業(yè)標準sy/t 5114-2014以及國際上比較認同的美國石油學會推行的api 5dp鉆桿規(guī)范。這兩種標準對鉆桿

4、管體、接頭、摩擦焊區(qū)等各部分的參數(shù)、性能指標都做出了明確要求，使用者可將此做為鉆桿選擇及質(zhì)量評判的主要參考依據(jù)。2 施工現(xiàn)場鉆具的使用與管理：2.1 鉆桿下井前注意事項鉆桿在下井使用前，應(yīng)按規(guī)格并將內(nèi)螺紋接頭朝著鉆臺方向整齊擺放在距地面0.3m以上且擁有足夠架墩的活動鉆桿管架上，防止水、濕氣、泥土等對鉆桿造生銹蝕;鉆桿管架要保持平行并在同一水平面上，以防止鉆桿產(chǎn)生彎曲變形;位于管架兩頭的鉆桿要用塞塊予以卡緊，防止鉆桿滾動、跌落。鉆桿上鉆臺前，應(yīng)首先對鉆桿接頭螺紋及臺肩密封面進行徹底清理、檢查，確認完好后，方可下井使用。在鉆桿上、下鉆臺過程中，鉆桿接頭一定要佩戴好護絲（建議使用鋼制護絲），以防止

5、接頭螺紋及臺肩面在提拉過程中產(chǎn)生磕碰、損傷。鉆桿在沿滑道上鉆臺的起吊過程中，絞車應(yīng)盡可能保持勻速，在鉆桿離開滑道時，要用軟繩索進行人工攔阻，防止發(fā)生磕碰。在井口進行接單根作業(yè)前，要再次對接頭螺紋和臺肩密封面進行清洗和檢查，在確認沒有問題后，再將含有60%細金屬鉛粉或4060%細金屬鋅粉的石油鉆具專用絲扣油足量、均勻地涂抹到接頭螺紋及密封臺肩面上（孔口母接頭的螺紋和臺肩面也要足量、均勻涂抹專用絲扣油），同時要防止沙塵及其它異物混入絲扣油中，影響護絲油性能或劃傷螺紋及臺肩密封面。2.2 鉆桿使用中的注意事項新鉆桿初次下井使用時，建議在井口以稍低于規(guī)定值的扭矩對接頭進行兩次擰卸操作，確認接頭螺紋及密

6、封面完好后，再足量、均勻涂抹好絲扣油并按規(guī)定扭矩將接頭螺紋上緊，隨后下井使用。這種磨合扣的操作有利于強化螺紋表面硬度，增強螺紋的抗粘扣性能，延長鉆桿的使用壽命。井口對接鉆桿時，要進行人工扶正引扣，防止公接頭沖擊到母接頭端面或螺紋，造成損傷;隨后用鏈鉗進行人工認扣，引入不低于兩扣后再用液壓動力鉗按規(guī)定扭矩將鉆桿接頭螺紋上緊（鋼級、規(guī)格、水眼大小不同，所需要的上扣扭矩也不一樣，一定要認真加以區(qū)別對待）。每次下井前，都要對鉆桿立柱進行倒換卸扣，使得每對接頭都能夠在三次起下鉆過程中得到一次上卸扣操作，以使每件接頭螺紋都能夠得到及時檢查，減少粘扣、脫扣、刺漏等問題的發(fā)生。同時，也要定期對上、下部鉆具位置

7、進行倒換，以改變鉆具的受力狀態(tài)，使整套鉆具各部分的受力趨于一致，以此提高鉆具的使用壽命，減少鉆具早期失效事故的發(fā)生。鉆進過程中，要根據(jù)地層、井徑、下部鉆具配置等情況，選擇合理的轉(zhuǎn)速和鉆壓，以保證鉆具處于理想的工作狀態(tài)，收到滿意的鉆進效率。當鉆桿的旋轉(zhuǎn)速度達到臨界轉(zhuǎn)速，鉆桿旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的縱向、橫向、扭轉(zhuǎn)三種形式的振動頻率與鉆桿自身的固有頻率相吻合時，會引發(fā)共振，使孔內(nèi)整個鉆柱處于嚴重失穩(wěn)狀態(tài)，并使之承受額外的疲勞應(yīng)力，從而加速鉆具的疲勞失效;鉆壓越大，井底鉆頭受到的阻力也越大，容易發(fā)生蹩卡鉆情況，當所加鉆壓超過鉆具的臨界鉆壓時，鉆具便會產(chǎn)生彎曲，造成井斜及下部鉆具螺紋疲勞斷裂等后果。鉆桿在具有腐蝕性

8、的環(huán)境中進行作業(yè)時，可采取在鉆井液中加入除氧劑和緩蝕劑;提高鉆井液的ph值，使其達到10以上;選用抗硫鉆桿;使用含有內(nèi)涂層的鉆桿;在滿足強度要求的前提下，盡可能地選用低鋼級鉆桿等相應(yīng)措施，來降低腐蝕因素對鉆具的影響。在井口對鉆桿進行拆卸螺紋操作時，起初要使用低速檔，同時大鉤彈簧要保持一定的拉力，以保證兩接頭螺紋表面間不承受壓力。接頭螺紋完全脫開后再上提大鉤，以防拉傷螺紋，這樣也可防止上部鉆桿在彈簧力的作用下與井口的母接頭發(fā)生沖擊、磕碰。2.3 鉆桿使用后的維護管理鉆井作業(yè)完成后，將鉆具按不同的規(guī)格、壁厚、水眼大小、鋼級、分類等級，整齊地擺放在鉆桿管架上。及時用清水對鉆具的內(nèi)、外表面，接頭螺紋，

9、以及臺肩密封面進行徹底清理、沖洗并吹干。檢查鉆桿表面有沒有裂紋、刻痕，螺紋是否完好，接頭是否存在偏磨，臺肩面是否平整、有無擦傷，管體是否存在彎曲和擠咬傷，鉆桿內(nèi)、外表面是否存在腐蝕、麻坑等缺陷。如果條件允許的話，應(yīng)不定期對鉆桿管體進行超聲波探傷，對螺紋部位進行磁粉探傷，以降低接頭螺紋斷裂、鉆桿管體刺漏等失效事故的發(fā)生幾率。沒有問題的鉆具要在螺紋及臺肩密封面涂抹好防銹油，戴好護絲，做好各項防護措施。現(xiàn)場應(yīng)將存在問題的鉆桿用油漆做好標記并分開存放，防止誤用。并及時對存在問題的鉆桿進行修復、替換，以免影響后期施工作業(yè)。對于長期露天存放不用的鉆桿，要用防雨苫布進行遮蓋，并定期檢查鉆桿內(nèi)外表面的腐蝕情況，做好防潮、防腐工作。參考文獻：1曹瑋，王偉.加強庫存材料管理方法的探討j.沿海企業(yè)與科技，2005（04）.2sy/t 5369-2012石油鉆具的管理與使用s.中華人民共和國石油天然氣行業(yè)標準.國家能源局，2012.8.23.3蔣希文.鉆井事故