旋挖钻机钻杆失效形式分析及制造工艺
!! 9 0"! $ !7!
（1）
由于相比起扭矩而言，钻杆的轴向压应力 ! 很
小，计算时可忽略不计，则计算可得钻杆材料所需的
屈服 极 限 !7 )0-) 23& )!0. 23&（ !) 钢 屈 服 极 限），即使不考虑钻杆工作所需的安全系数，原有钻
杆材料使用的 !) 钢的抗扭强度也无法满足钻机扭
矩要求，可见前面的分析是正确的，材料抗扭强度无
就有岩心钻探的施工能力，就如各地勘单位的化验 的或省级的地质学会探矿工程专业委员会应增选一
室仍要获得相应的化验资质一样。
些有活力的中青年人员，把学术活动、技能培训搞得
（"）岩心钻探队伍必须要有一定数量的相对稳 再活跃一些。基层的地勘单位也要尽可能地支持、
定的技术干部和技工。如钻探机台技工配备要有一 配合。
图 ’! 钻杆结构及变形示意图
!# &" 钻杆材料分析 采用 A8UV % ’7## 型电子探针仪，对损坏的钻
杆材料试样进行材料分析，得出结果如下：该国产钻 杆材料为 "# 钢。查询材料手册可知，"# 钢屈服极 限 != W "9$ U8F。 !# ’" 强度计算
! 收稿日期："##$ % #& % ’(；改回日期："##$ % #) % "# ! 作者简介：翁炜（’)(( % ），男（ 汉族），河北新城人，北京探矿工程研究所工程师，中国地质大学（ 北京）地质工程硕士在读，钻探机械专业，从 事大口径岩土工程钻掘机具及工艺的研发工作，北京市海淀区学院路 ") 号，（#’#）*"&"’*($，+,-.+,/0 12/,,3 4563 4-；黄玉文（’)7* % ），男（ 汉 族），江苏人，北京探矿工程研究所大口径钻掘机具研发中心生产部主任、工程师，探矿工程专业，从事大口径岩土工程钻掘机具及工艺的研发
（#）
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（!）
式中：!———钻机最大液压加压力，!)) *+；$%&’———
钻机最大扭矩，#,- *+·%；%&———钻杆抗扭截面模
量，第四节钻杆 %& $ ,-.//0 %%1 。
计算后知道钻杆的最大剪应力 "%&’ 为 !1) 23&。
根据 45678& 屈服条件可知：
万方数据
及生产工作，（#’#）7)M#"。
" !)). 年第 #) 期" " " " " " " " " 探矿工程（ 岩土钻掘工程）
1/
根据钻杆受力情况，建立简单模型，如图 ! 所 示。
图 !" 钻杆受力示意图
" " 排除疲劳应力影响，可按照静载条件下强度公
式（#）、（!）计算钻杆受力：
! $!"#
硬件上的数量要求，原先地质矿产部以及一些工业
..............................................
（ 上接第 $& 页）
件进行热处理试验，并对试验管件进行力学性能测
’ ’ !钻杆管件与外键焊接采用 ()*## 型 +," 气 体保护焊机，以提高焊接速度。
试，测试结果显示管材热处理后 !5 6 7&# /89，满足 钻杆设计要求。在热处理过程中对钻杆采用吊装方
管，考核也仅是以经济效益为唯一指标。以前几十 本的水准。
年建立起来的不少管理模式不用了，但一些新的、有
（$ ）教 育 培 训 要 跟 上，学 术 交 流 要 活 跃。"##%
效的管理办法又没有建立起来。这包括采购、供应、 年 & 月，国土资源部在青岛开办了一期高级勘探技
机械加工、维修、运输等，要适应未来的新形势必然 术培训班，虽然培训内容不少是 "# 世纪八九十年代
（!）热处理产生的弯曲变形和氧化层造成的尺 寸误差；
（1）焊接热变形。在生产中要注意避免和减少 上述误差，设计并选择合理的生产工艺。
%" 加工工艺 %# $" 加工设备
井式热处 理 炉，!.)) = 四 柱 液 压 机，+>.)) 型 ;?! ( 2@A 气体保护自动焊机 0 台，BC, D .)) 型直 流电焊机 ! 台，测温仪，机加工设备若干（ 车床、铣 床等）。 %# !" 加工流程
工装完成，使用水平仪等检测手段保证钻杆的同轴 度和直线度等公差要求。
"管件对接环形焊缝采用外部单面焊接双面成 型，保证焊缝焊透，无夹渣、气孔等缺陷，无过焊现象 出现，避 免 阻 碍 第 五 节 钻 杆 在 内 部 的 滑 动。采 用 BC, D .)) 直流电焊机焊接，焊条采用高强度焊条。
#在钻杆外键的焊接过程中，使用焊接工装保 证外键条尺寸及公差，并采用分段焊接、对称焊接等 工艺，减少钻杆热变形。
钻机工作要求等多种成因的组合。对于不同的情况 要进行具体的分析。 !# %" 钻杆破坏形式
该钻杆破坏失效后已经无法正常伸缩，经拆卸 后发现，第四节钻杆发生扭转变形失效，钻杆扭转角 达 7#（S 如图 ’ 所示）。该钻杆是国内厂家配合宝峨 ;P’* 型钻机自行生产的钻杆，由于各节钻杆级配尺 寸受到钻机动力头尺寸的限制（ 最外节钻杆外径为 &(( 66），因此产生了薄弱环节。第四节钻杆结构 尺寸参数为：T"’) 66 O T’)$ 66 O ’&### 66（ 外径 O 内径 O 长度）。排除疲劳裂纹的扩展或失稳造成 的断裂破坏，我们初步认为钻杆失效的主要原因在 于该节钻杆的抗扭强度难以满足钻机扭矩的要求。
&*
探矿工程（ 岩土钻掘工程）! ! ! ! ! ! ! ! ! "##$ 年第 ’# 期!
旋挖钻机钻杆失效形式分析及制造工艺
翁! 炜，黄玉文，胡继良，史新慧
（ 北京探矿工程研究所，北京 ’###*&）
摘! 要：对旋挖钻机钻杆失效形式进行了简要分析，针对性地介绍了旋挖钻机摩阻式钻杆的方案设计和制造工艺， 以及生产过程中的注意事项。 关键词：旋挖钻杆；抗扭强度；焊接；热处理 中图分类号：87&93 9 : "! ! 文献标识码：;! ! 文章编号：’7(" % (9"*（"##$）’# % ##&* % #" !"#$%&’& (" )(*#+% ,+’$$ )(- .#’$/+0 #"- 1+(-/2’"3 4025"($(3% 6 !"#$ !%&，’()#$ *+,-%.，’( /&,0&1.2，3’4 5&., 6+&（ ;,/2/- <-=>/>?>, 5@ ABCD5EF>/5- A-./-,,E/-.，;,/2/-. ’###*#，GH/-F） !7&*+#2*：IH, E5>FEJ KE/DD E5K @F/D?E, /= F-FDJL,K3 IH, FD>,E-F>/M, K,=/.- F-K 6F-?@F4>?E, >,4H-/N?,= 5@ @E/4>/5- KE/DD/-. C/C,= 5@ E5>FEJ KE/DD= +F= /->E5K?4,K3 IH, F>>,->/5-= =H5?DK 1, CF/K K?E/-. 6F-?@F4>?E, +,E, 6,->/5-,K3 80% 9(+-&：E5>FEJ KE/DD E5K；>5E=/5- =>E,-.>H；+,DK；H,F> >E,F>6,->
要进行改革。
就推广、普及的金刚石钻探技术，但参加人大多数为
建立一支正规的、在未来市场上有竞争力的岩 各单位技术骨干或较高层的管理干部。今后应针对
心钻探队伍，可以借鉴目前一些行业的办法，即建立 各种层次办训练班、培训班。要充分利用现有的教
准入制，设立必要的门槛。对注册资金、技术干部、 育资源，将已有的高校、中专、技校的师资调动起来，
钻杆的最终尺寸要适应原有钻杆级配，满足配 合要求，其中包括尺寸与同轴度、直线度等公差，故 此要充分考虑到生产过程中产生的误差，误差来源 主要有如下几点：
（#）钻杆所用管件本身制造误差（ 包括圆度、直 线度以及 壁 厚 均 匀 度 等 ），此 误 差 的 解 决 方 法 只 能 在采购环节中进行检测，选择最优管件；
技工、装备、业绩等做一个基本的要求，这样可剔除 分期、分批培训现在的技工和干部。
社会上一些滥竽充数的队伍。只有获得相应的资
近 !# 多年来，钻探的学术交流活动明显不如前
质，才能跨部门、跨行业、跨地域承接相应的钻探工 "# 年，尤其是省级、大区的活动基本停止了。这与
程。目前各地勘单位都有地质勘查证，但并不等于 行业学会（ 协会）这个组织被削弱了有关，目前全国
!" 钻杆失效形式分析 !# !" 损坏钻杆及其配套旋挖钻机设备参数
钻杆为国产六键摩阻式伸缩钻杆（’&### 66 O $ 节）；钻机为宝峨 ;P’* 型钻机，额定扭矩 ’(7 QR ·6，液压加压力 "## QR，起拔力 "$# QR。 !3 $" 钻杆受力及破坏成因分析
旋挖钻机钻杆在工作中主要受扭矩、加压力与 起拔力的作用，同时还必须考虑到冲击与振动的因 素，钻杆的失效就出现在这个复杂的应力场中。在 使用过程中，尽管平均应力小于屈服极限，但钻杆在 交变应力的作用下，可能出现微小裂纹发展成大裂 纹导致的断裂，称之为高周低应力疲劳破坏，或是交 变应力的循环次数并不多，但是平均应力高造成的 低周高应力疲劳破坏，当然还有钻杆强度无法满足
钻具常见失效形式
钻具常见失效形式钻井是钻孔采取地层样品的方法，也是勘探石油、天然气最常用的手段。
在钻井过程中，钻具是至关重要的组成部分，其承担着钻孔、转动、传递钻压等功能。
但是钻具在实际使用过程中，受到摩擦、振动、腐蚀等多种因素的影响，使得其出现各种失效形式。
下面我将详细介绍钻具常见失效形式。
一、弯曲失效弯曲失效是指钻具管柱的弯曲度超出正常设计范围，严重时会导致钻杆破裂。
导致弯曲失效的原因可能是以下几方面：1、地质条件：地下岩体变化、地层压力、地下水位等。
2、工况因素：如转速、下荷、井深、钻头型式、推进速度等。
3、管柱的质量：如供应商的加工技术、材料的质量等。
为避免弯曲失效，可以在钻具选择上合理匹配井的地质条件，控制钻井参数的调整，保证管柱的质量等。
二、断裂失效断裂失效是指钻具在钻井过程中发生的破裂现象。
断裂失效原因主要是钻杆的材料强度和切向和轴向载荷。
在挖掘过程中，管柱承受大量的重量和摩擦力，而断裂失效主要由以下因素导致：1、钻杆设计:如果钻杆材料不足以承受挖掘压力，钻杆可能会断裂。
2、钻杆的运转状态:如果钻杆被曲折，扭曲或振动，则管柱可能会断裂。
3、环境影响:如果钻井环境温度变化剧烈，钻杆可能会收缩或扩张，然后从而导致断裂失效。
为避免断裂失效，需要选择适当的钻头和井深，定期更换老化的钻杆，使用高质量的钻具，确保钻杆金属的断裂强度和高强度的金属性质能够抵抗外部的载荷。
三、疲劳失效疲劳失效是指由于钻井过程中的啮合、转动、振动等作用，使得钻具的材料受到多次反复的载荷作用而导致的失效。
疲劳失效通常是由以下原因引起的：1、超负荷：如果管柱承受超出其载荷极限的应力，随着时间的推移，它们将在高载荷情况下疲劳。
2、变形：如果管柱在钻井过程中出现变形，如扭曲、振动等，其疲劳极限会降低。
3、环境因素：诸如温度、酸碱性等环境因素可能导致钻具的材料受到损害。
为了避免疲劳失效，以下是几个重要的措施：1、选择尽可能高的钻杆金属强度。
2、控制切削转速，减少外部载荷情况下的功率。
钻杆失效
三、避免钻杆非正常失效的措施钻杆的基本力学工况钻杆在内外充满钻井液的狭长井眼里工作，通常承受压、弯、扭、液力等载荷。
如果钻杆所受应力小于每平方米206.8牛顿时，钻杆虽经过无数次的弯曲，也不会产生疲劳裂纹。
钻井时钻杆承受弯曲、扭转和拉伸应力组成的复合应力很大，特别是在大位移定向井及水平井中扭矩极大，钻杆在100万次弯曲次数时便产生疲劳微裂纹；微裂纹产生后便不断扩大延伸，此时如果具有腐蚀作用的高压钻井液进入微裂纹中，就会加速裂纹扩展，最终导致钻井液刺穿钻杆的失效事故。
刺穿发展的结果，使钻杆有效断面不断缩小，刺孔加裂纹的总长度超过其临界裂纹尺寸时，即发生断裂。
除旋转向下的运动，同时还有钻杆的各种振动和涡动。
根据钻杆的失效原因分析，钻杆除正常磨损而失效外，钻杆的非正常失效原因可分为为两个方面：工人操作原因和钻杆自身质量原因。
因此，我们可以从提高钻杆质量和规范操作两方面来避免钻杆非正常失效。
1．提高钻杆质量（1）钻杆材料选择：为适应钻杆的受力分析，钻杆杆体应有较高的抗拉强度、较好抗弯性能和较好的冲击韧性。
杆体材料应选择中碳合金结构无缝钢管，合金元素中应含有较多的Cr、Mo等元素以提高材料的抗拉强度和冲击韧性，含有Mn、Si等元素以提高材料的弹性（即抗弯性能）。
有时还含有微量的B、V等元素以提高材料的淬透性。
常用的杆体材料有：36Mn2V、35CrMo、42MnMo7、35CrMnSi、45MnMoB等。
用于杆体的无缝钢管的壁厚均匀度和轧制缺陷也是影响钻杆质量的重要因素。
如轧制的钢管壁厚均匀情况严重，当钻杆较大的扭力作用时，容易在壁厚较薄处纵向裂开。
有的钢管有重皮、气孔等缺陷，钻杆易从此处产生应力集中断裂或刺漏。
钻杆接头受力最为复杂，接头材料须有很高综合机械性能。
钻杆接头多采用35CrMo或42CrMo.30CrMnSiA棒料制造，但经过锻造的接头材料能大大提高其综合机械性能。
（2）加工工艺选择：目前国内钻杆从加工工艺分主要有整体锻造钻杆（简称整体钻杆）、镦粗＋摩擦焊钻杆（简称镦焊钻杆）和单纯摩擦焊钻杆（简称摩擦焊钻杆）。
旋挖钻机机锁式钻杆的有限元分析
将单元 大 小 设定 为 ３ ，同 时对 杆 与 杆 连 接处 等关 ０
键接触 和受 力 部 位 作 了 网 格 细 化 ，考 虑 到 计 算 速 度 ，接受 默认精 度 ５ ，划 分结 果 如 图 ３所 示 。共 划
设计计算
ＤＥ Ｉ ＆ Ｃ ＧＵ ＡＴ ＯＮ Ｓ ＧＮ ＡＬ Ｌ Ｉ
旋 挖 钻 机 机 锁 式 钻 杆 的 有 限元 分 析
陈
（．沈 阳理 工大学 ，辽 宁 １
智 ，黎 中银 ，黄树涛
１２ ０ ） ０ ２ ６
沈 阳 １０ ５ ；２ １ １９ ．北京市三 一重机有 限公司 ，北 京
［ 要］ 根据 旋挖钻机 机锁式钻 杆 的 ＿作 特点 ，采用 通用 有 限元 分析 软件 Ａ Ｓ Ｓ对 钻杆 进行 了静强 摘 丁 Ｎ Ｙ
进行连 接处 的处 理 ，采 用 以 特 征 为 主体 的三 维 实
体建模 系统 Ｐｏ Ｅ建模 ，利用 ＡＮＳ Ｓ有限元分 析 ｒ／ Ｙ 软件计算所设 计 的机锁 式钻杆 ，经过反复 调整 运 ］
算 并与实 际 情况 参 照对 比 ，最 终 得 出 了较 为 真 实 可靠 的机锁式钻 杆强度 和刚度计算 结果 。
划分 网格 ，此 种 单 元 为 四面 体 结 构 ， 比较 适 合 机 锁式 钻杆 这 种 带 有 不 规 则 结 构 的有 限元 分 析 。考 虑到模 型 较 大 ，所 以 在 对 模 型 进 行 网 格 划 分 时 ，
动 。２ 杆传递转矩方式 同上 。同时 １ 、３ 杆在动力头作 用下垂直 向下运动 ，其下 圆弧板 与加 压码］Ｂ
钻具常见失效形式
钻具常见失效形式钻具是岩石钻探工作中必不可少的工具，它们在矿山、建筑、石油和天然气钻井等领域都有广泛应用。
然而，由于各种因素影响，钻具往往会出现各种失效形式，影响钻探单位的工作进度和成本。
下面是钻具常见的失效形式以及相应的解决方案。
1. 磨损和疲劳钻具在长时间使用和高强度工作后会出现磨损和疲劳现象，这会导致钻头的速度和效率下降，同时也会对钻工的安全性产生威胁。
钻具的磨损和疲劳是常见的失效形式，解决方案是经常对钻具进行检查和保养，及时更换磨损的部分，以提高钻具的使用寿命。
2. 断裂和破裂断裂和破裂是钻具失效的严重形式。
这通常是由于钻头在进入岩石或土壤时遇到了太大的阻力或被夹住了，导致钻具发生严重变形或直接折断。
解决方案是合理选择钻具和使用合适的钻探技术，合理控制钻井速度和力度，充分准备工作，防止出现异常情况。
3. 堵塞和卡住当钻头进入非常松散或黏性物质时，就容易出现堵塞和卡住的问题。
堵塞和卡住不仅会导致钻具失效，还会对岩石钻探工作产生危险。
解决方案是使用合适的钻具和钻探技术，尤其对于黏性物质，应该采取特殊措施，如喷洒泡沫或水混合物等。
4. 腐蚀和氧化在某些特殊的环境中，如海洋或酸性土壤中，钻具会经受到腐蚀和氧化。
这会导致钻具的表面变脆，出现裂纹和破损。
解决方案是选择抗腐蚀和抗氧化的钻具材料，对钻具进行定期检查和保养，避免在腐蚀条件下使用钻具。
总的来说，钻具的常见失效形式有很多，但是如果采取正确的措施，可以很好地防止钻具失效。
因此，岩石钻探工程中，对于钻具的选择、使用和维护都需要严谨对待，以确保钻工的安全和工作效率的提高。
旋挖钻机钻杆失效形式分析及制造工艺_翁炜
收稿日期:2005-03-17;改回日期:2005-09-20 作者简介:翁炜(1977-),男(汉族),河北新城人,北京探矿工程研究所工程师,中国地质大学(北京)地质工程硕士在读,钻探机械专业,从事大口径岩土工程钻掘机具及工艺的研发工作,北京市海淀区学院路29号,(010)82321875,weng wei@bjiee ;黄玉文(1968-),男(汉族),江苏人,北京探矿工程研究所大口径钻掘机具研发中心生产部主任、工程师,探矿工程专业,从事大口径岩土工程钻掘机具及工艺的研发及生产工作,(010)69306602。
旋挖钻机钻杆失效形式分析及制造工艺翁 炜,黄玉文,胡继良,史新慧(北京探矿工程研究所,北京100083)摘 要:对旋挖钻机钻杆失效形式进行了简要分析,针对性地介绍了旋挖钻机摩阻式钻杆的方案设计和制造工艺,以及生产过程中的注意事项。
关键词:旋挖钻杆;抗扭强度;焊接;热处理中图分类号:P634.4+2 文献标识码:B 文章编号:1672-7428(2005)10-0038-02Ana lysis on Rot ary D r ill Rod Fa ilure and Produc i n g Technology /WON G W ei,HUAN G Yu 2w en,HU J i 2liang,SH I X in 2hui (Beijin I nstitute of Exp l orati on Engineering,Beijing 100080,China )Abstract:The r otary drill r od failure is analyzed .The alternative design and manufacture techniques of fricti on drilling p i pes of r otary drills was intr oduced .The attenti ons should be paid during manufacture were menti oned .Key words:r otary drill r od;t orsi on strength;weld;heat treat m ent 旋挖钻杆是旋挖钻机上重要的配套钻具,由于恶劣的工作环境和复杂的受力情况,旋挖钻杆易出现破坏现象,其主要破坏形式为疲劳断裂与扭转变形,极少数情况下可能发生钻杆失稳造成的弯曲变形。
钻杆：钻杆断裂的常见原因
钻杆：钻杆断裂的常见原因在钻井过程中，钻杆是连接钻头和钻机的重要部件。
钻杆的质量和牢固程度直接关系到钻井进度和效率。
然而，钻杆断裂是钻井作业中常见的问题，不仅会导致钻井中断，还可能造成意外事故。
本文将会介绍钻杆断裂的常见原因，以帮助读者更好地理解及预防此类问题的发生。
1. 材料问题钻杆通常由不锈钢、铁合金等优质材料所制成。
如果钻杆的材质不符合标准或者材料质量出现问题，那么钻杆就很容易出现裂纹或者断裂。
此外，由于钻杆通常处于悬挂状态，在运输、搬运和落地的过程中，如果受到撞击或者挤压等机械损伤，也会加速钻杆的疲劳破裂。
2. 钻杆疲劳通过连续地旋转和振动，钻杆会发生疲劳和龟裂现象。
尤其是在长时间的高强度钻井作业中，疲劳程度会更严重。
当钻杆内部的应力超过其承受能力时，就会出现疲劳破裂，导致钻杆断裂。
3. 断节区域设计问题钻井作业中，需要用到焊接的钻杆，若连接设计不合理或者焊接质量差，断节区域很容易出现龟裂、缺陷等缺陷，在钻井时候断裂导致难以控制、拆除。
断节区域的设计不当，比如装配了不适合的连接器，也会导致钻杆断裂。
4. 钻井参数设置问题在钻井过程中，如果钻杆没有合理的被加压或拉扯，可能会导致钻杆的轻微变形与内部的应力分布不均，从而导致疲劳破裂。
同时，如果钻井参数设置不合理，比如设置的钻头转速过快或钻压过大等等，也会导致钻杆断裂。
5. 操作方法问题如果钻杆的把持、转动或装卸不当，都会导致钻杆的损坏。
特别是在斜井或水平井中，如果钻杆撞到井筒边缘或者在管柱中折断，都属于操作不当导致的破裂。
6. 比例失衡在钻井施工中，如果使用过大的钻头，或者井深和钻头尺寸比例过于失衡，也会导致钻井作业中钻杆断裂。
比例失衡出现的最常见情况就是井深过大而使用过小的钻头，这会导致钻杆的剧烈振荡，从而导致钻杆的疲劳破裂。
总的来看，钻杆断裂往往是由材料问题、疲劳、断节区域设计问题、钻井参数设置问题、操作方法问题和比例失衡等多种因素共同作用导致的。
钻杆及其接头的早期失效分析与措施研究
钻杆及其接头的早期失效分析与措施研究[摘要]钻杆失效表现在三个方面：本体断裂、刺漏、钻杆螺纹处失效。
本文将分析并探讨钻杆及其接头的早期失效类型、失效形式、失效原因，并且根据分析原因去寻找应对的方法以及预防的办法。
通过设计优化的钻杆结构，提升钻杆质量，使钻杆失效事故发生的概率下降。
[关键词]分析原因钻杆失效优化设计预防措施钻具0前言失效分析是分析判断材料的失效模式、性质、原因、研究失效事故处理方法和预防再失效的技术活动与管理活动，是一种科学的分析方法。
本文将对钻杆失效进行分析。
钻杆很容易受到磨损以及腐蚀等问题的影响从而引发失效事故。
而仅仅是在我们国家的油田之中发生的钻杆失效事故就多达数百起，钻杆失效不仅会造成极大的经济财产的损失，并且常常影响到工程的进度，后果十分严重。
失败乃是成功之母，通过研究钻杆失效，推进提高钻杆质量以及加强研究钻杆的使用和管理，尽量避免失效事故。
1失效类型分析在钻进过程中的受力繁杂，不仅仅是拉力，还有各种应力，因此失效的种类十分复杂，环境也很苛刻，井下的介质之中还包含有一些具有腐蚀性质的液体，而钻具运转起来后会促使钻杆与井壁之间产生高频率的撞击以及摩擦。
钻杆失效的类型种类繁多，主要可以概括为三大类型：断裂失效或者是刺穿失效；表面受损以及过量变形。
断裂或者是刺穿失效在失效事故比较常见，疲劳以及腐蚀等因素是罪魁祸首。
而腐蚀也极易造成表面受损，机器磨损也是表面受损。
当所受到的应力超过钻杆能承受的极限的是，则会引起过量变形[1]。
1.1断裂失效①过载断裂：如“鳖钻时的钻柱体断裂”，“钻杆遇卡提升时焊缝热影响区的断裂”。
②氢脆断裂：金属中的氢含量过多时，材料在拉力和应力的作用下很容易产生氢脆。
很多人不知道，由硫化氢和盐酸引起的钻柱应力腐蚀断裂也是由于氢的作用造成的。
③应力腐蚀断裂：如“钻杆接触某些腐蚀介质时的应力腐蚀开裂”，“钻柱在含硫油气井中工作时的硫化物应力腐蚀断裂”。
④低应力脆断：此类失效在钻杆失效中占了很大的比例，是最危险的断裂方式之一。
钻杆的失效分析
钻杆的失效分析石油钻杆是用于传递动力、输送泥浆的主要工具。
钻杆常处于交变应力并且在与井壁摩擦碰撞的恶劣条件下工作，往往成为整个钻井设备与工具中最薄弱的环节，由裂纹发展致穿孔或完全断裂时有发生。
钻柱裂纹成核、扩展、刺漏等事故及断裂的控制是确保钻杆在钻井中运行安全的重要措施。
为此，本文在前人研究的基础上，结合有限元分析，以实验数据为依据，对钻杆材质进行了宏观和微观分析，具体内容如下： (1)在典型钻杆断口分析方面：研究了钻杆断裂断口的形貌，根据其形貌特征得出了钻杆断裂机制，并为下一步的力学分析和微观分析做前期工作。
(2)在钻杆疲劳和断裂分析方面：主要对钻杆上带有的缺陷进行有限元模拟，得到带裂纹的钻杆的应力集中系数，算出了钻杆的疲劳寿命，对钻杆各部分的裂纹敏感性进行比较，得出了钻杆裂纹出现的危险区域，并根据断裂力学理论和有限元分析获得了微裂纹处的应力强度因子。
(3)在钻杆微观分析方面：首先对钻杆进行金相分析比较，找出钻杆性能差异的根本原因，然后用扫描电镜对钻杆进行微观分析，对裂纹和刺孔进行研究，并进行局部化学成分测量，接着研究了钻杆加厚过渡区内表面喷丸处理工艺对钻杆性能的影响，同时对钻杆进行了显微硬度的测量。
本文的创新点： (1)提出了钻杆失效的过程和概念模型，即内表面缺陷-解理断裂-裂纹疲劳扩展-过载断裂，为解决钻杆失效分析中存在的困惑(各项基本检测参数基本合格，刺穿和断裂仍有发生)提出了分析方法和手段。
提出了加厚过渡带断裂和刺穿的原因之一是墩粗加工时，终止变形温度过低，这一认识为工厂墩粗过程的质量控制提供了依据。
(2)将断裂力学的方法与常规的σ-N疲劳试验相结合，为钻杆疲劳分析提供了方法，即以断裂理论为基础计算出裂纹尖端应力分布，并由此算出相应的应力集中系数。
用应力集中系数法与σ-N曲线相结合，计算带裂纹钻杆的疲劳寿命。
(3)探索了钻杆失效的微观分析方法，用大量的实测找出钻杆的内部微观缺陷。
这对钻杆使用方和制造方都有重要价值。
钻具常见失效形式
钻具常见失效形式
钻具是油田开发中必不可少的工具，它直接影响到油田的开发效率和成本。
在使用过
程中，钻具也会面临各种失效形式，这些失效形式对钻井作业造成了不小的影响。
本文将
对钻具常见的失效形式进行分析和总结，以便钻井作业人员更好地了解钻具的性能和使用
要求，从而提高钻井作业的效率和安全。
一、磨损失效
磨损是钻具常见的失效形式之一，主要是由于钻具长时间的使用和磨削作业导致的表
面磨损。
磨损失效会导致钻具的尺寸减小、表面粗糙度增加和加工精度下降，进而降低了
钻具的使用寿命和性能。
磨损失效的主要原因包括材料的选择不当、工艺不合理和使用条
件恶劣等因素。
在钻井作业中，钻具的磨损失效会导致井下作业的停滞和生产效率的下降，因此必须采取相应的措施来延缓钻具的磨损速度，比如采用高强度的材料和表面涂层技术，以提高钻具的抗磨损能力。
七、其它失效形式
除了上述几种常见的失效形式之外，钻具还可能出现其它形式的失效，比如过磨、裂缝、松动等。
这些失效形式都会严重影响钻具的使用效率和安全性，因此在钻具的设计、
制造和使用过程中，必须充分考虑并严格控制这些失效形式的产生，以提高钻井作业的效
率和安全。
钻具常见的失效形式包括磨损、断裂、腐蚀、塑性变形、疲劳、磨损、腐蚀和疲劳共
同作用以及其它形式的失效。
这些失效形式对钻具的使用效率和安全性都会产生不同程度
的影响，因此在钻井作业中，必须采取相应的措施来降低这些失效形式的产生，以提高钻
具的使用寿命和性能。
希望本文能够对广大钻井作业人员有所帮助，从而更好地应对钻具
的失效问题，提高钻井作业的效率和安全。
钻具常见失效形式
钻具常见失效形式钻具是石油钻井中的重要工具，用于在地表进行钻井作业，具有耐磨、耐高温和高强度等特点。
在实际工作中，由于工况复杂和长时间使用等原因，钻具常常会发生各种失效形式。
本文将介绍钻具常见的失效形式并进行详细分析。
钻头失效是钻具中最常见的失效形式之一。
钻头在实际作业中受到了很大的冲击和摩擦力，容易出现磨损和断裂等问题。
磨损主要表现为切削齿和锥度的磨损，主要原因是岩石的硬度大，钻头在切削过程中容易受到磨损。
断裂主要是由于钻头的材质质量差、工况复杂以及过度磨损等原因导致的，严重影响钻具的使用寿命和效率。
钢丝绳断裂也是钻具常见的失效形式之一。
钻井时，钢丝绳要经受较大的拉力，并且长时间使用容易出现断裂问题。
钢丝绳的断裂主要由于疲劳、腐蚀和磨损等原因引起。
疲劳断裂是由于钢丝绳长时间在弯曲和张力交替作用下，造成金属疲劳破坏。
腐蚀则是由于钢丝绳长时间暴露在潮湿、高温和酸碱等腐蚀介质中导致的。
磨损则主要是由于钢丝绳在滑轮等部位摩擦而造成的。
管柱失效也是钻具常见的失效形式之一。
管柱是负责将钻头送到井底并同时进行钻进作业的重要部件，容易因各种原因导致失效。
管柱的失效形式主要有塑性变形、捻度过大和疲劳断裂等。
塑性变形是由于管柱产生的塑性应变超过其材料的塑性极限而造成的。
捻度过大是指管柱在进行旋转运动时，由于扭力太大而导致破损。
疲劳断裂是由于管柱在工作中长时间受到往复应力作用而出现疲劳破坏。
钻柱失效也是钻具常见的失效形式之一。
钻柱是全部钻具的主体部分，承受着很大的拉压力和扭矩。
钻柱的失效形式主要有腐蚀磨损、金属疲劳断裂和材料缺陷等。
腐蚀磨损是由于钻柱长时间暴露在潮湿、高温和酸碱等腐蚀介质中而导致的。
金属疲劳断裂是由于钻柱长时间在往复载荷下产生的疲劳破坏。
材料缺陷则是由于钻柱材料质量不好或制造工艺不合格导致的。
钻具常见的失效形式包括钻头失效、钢丝绳断裂、管柱失效和钻柱失效等。
这些失效形式都与工况复杂、材料质量和使用寿命等因素有关。