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1、龙源期刊网http://www.qikan.com.cn某S135钻杆腐蚀穿孔失效分析作者：赵金杨碧玉崔顺贤袁中华廖凌来源：《科技创新导报》2011年第15期 摘要:通过宏观形貌分析、力学性能测试、金相显微组织和微观形貌及物相分析,并结合钻杆的使用状况,对某S135钻杆管体穿孔失效原因进行分析。结果表明,钻杆内加厚过渡区及紧邻的管体部分内壁的一侧集中分布着大量的深腐蚀坑,腐蚀坑主要是由于氧腐蚀形成的,钻杆的穿孔失效属于氧腐蚀失效。 关键词:钻杆穿孔失效分析氧腐蚀 中图分类号:TE921文献标识码:A文章编号:1674
2、-098X(2011)05(c)-0033-02 Abstract:ThefailurereasonofS135drillpipewasstudiedthroughmechanicalpropertiestesting,opticalmorphologiesandfractureanalysis.Resultsshowthatmainlyreasonoffailureissevereoxygencorrosionononesideinnerfaceofdrillingpipe.Undertheeffectofalternatingstresse
3、s,thecracksarefirstinitiatedinthecorrosionpitofupsettingtransitionalbandandexpandquickly.Drillpipe’swashoutfailurebelongstoearlyoxygencorrosionfailure. KeyWords:drillpipe;washout;oxygencorrosion;failureanalysis 1引言 据某井现场提供资料,穿孔钻杆所在井钻进至井深5327.93米时发现泵压由20.1MPa下降至
4、18.4MPa,泵冲由154spm升至170spm。经检查地面循环系统,排除地面原因后起钻检查钻具,发现钻具刺漏。钻具组合:Φ311.15mmPDC+241.3mmDC×2根+309mmSTB+241.3mmDC×1根+203.2mmDC×5根+177.8mmDC×6根+127mmDP×251根+139.7mmDP。 2宏观分析 发生穿孔的钻杆试样形貌如图1所示,刺孔呈近似圆形,管体外表面有轻微的腐蚀痕迹,将试样剖开,刺孔所在一侧内壁有规则排布的3列深腐蚀坑,腐蚀坑主要分布在钻杆内加厚区及紧邻内加厚区的管体部分,如图2所示。经磁粉
5、探伤,刺孔尖端及钻杆管体内、外表面腐蚀坑内均未发现有扩展裂纹。 3理化分析 3.1力学性能分析龙源期刊网http://www.qikan.com.cn 从穿孔失效钻杆管体上取试样,用BairdSpectrovac2000直读光谱仪检测其化学成分,结果表明钻杆化学成分中的S和P含量符合SY/T5561-2008[1]标准要求。从刺漏失效钻杆样品上分别取宽度为25.4mm的全壁厚条形拉伸试样和规格为7.5×10×55mm的纵向夏比V型缺口冲击试样,拉伸和冲击实验条件为室温,实验结果见表1。由表可见,失效钻杆的拉伸性能和纵
6、向冲击功符合SY/T5561-2008标准要求。 3.2金相分析 在失效钻杆穿孔和腐蚀坑附近取样,分析材料中的夹杂物等级和晶粒度。钻杆管体试样材料中的非金属夹杂物等级为A0.5,B1.0,D0.5,组织为S回,晶粒度等级为9.5级,如图3所示。钻杆管体刺孔受泥浆冲刷,没有发现扩展裂纹。钻杆内壁存在多处深而宽的腐蚀坑,腐蚀坑内有灰色腐蚀产物,腐蚀坑周围组织与基体组织相同,腐蚀坑底部无裂纹形成,如图4所示。 3.3微观形貌分析 从穿孔钻杆管体内壁的腐蚀坑处取样,采用扫描电子显微镜观察腐蚀坑形貌如图5所示,高
7、倍下观察发现,腐蚀坑底部覆盖着一层疏松的腐蚀产物,未发现有裂纹存在。对坑底腐蚀产物的能谱分析结果如图6所示,腐蚀产物的主要组成元素为Fe、O、C、S、Cl等。将腐蚀坑内物质取出进行X射线衍射分析,分析结果如表2所示,腐蚀坑内的物质主要为Fe的氧化物、部分泥浆及岩屑成分。由图6和表2可以确定,腐蚀坑内的腐蚀产物主要由于氧腐蚀造成的。 从钻杆腐蚀坑的能谱分析结果可以看出,钻杆腐蚀坑底含有一定的Cl元素,Cl离子本身对材料不产生腐蚀作用,它的作用主要是加速腐蚀的进行[2]。氧腐蚀产生的Fe3O4覆盖在腐蚀坑表面,从而使得坑内的PH值下降,弱碱性腐蚀介
8、质变为酸性腐蚀介质,进一步加速Fe的溶解,使腐蚀坑进
