《钻井复杂事故与处理》_钻具断落事故

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1、ChinaUniversityofPetroleum石油工程本科生《钻井复杂事故与处理》中国石油大学(北京)谭春飞2013-12-222013年12月1ChinaUniversityofPetroleum石油工程本科生《钻井复杂事故与处理》第二章钻具断落事故主讲：谭春飞2013-12-222013年12月22013-12-223典型的钻具组合钻具系统的组成钻具系统是钻头以上、水龙头以下部分一系列钻井工具组合的总称。包括：钻柱、井下动力钻具以及其它一些辅助钻井工具。钻柱由方钻杆、钻杆段和下部钻具组合三大部分组成。钻杆段包括钻杆和接头；下部钻具组合主要是钻铤，也可能安装稳定器、

2、减震器、震击器、扩眼器及其他特殊工具。钻柱的具体组成随不同目的、要求而不同。2013-12-224钻柱的作用1.钻柱在钻井过程中的主要作用(1)为钻井液由井口流向钻头提供通道；(2)给钻头施加适当的压力(钻压)；(3)把地面动力(扭矩等)传递给钻头；(4)起下钻头；(5)根据钻柱的长度计算井深。2.钻柱的特殊作用(1)通过钻柱可观察了解钻头工作情况、井眼状况及地层情况等;(2)进行取心、挤水泥、打捞井下落物、处理井下事故等作业;(3)对地层流体及压力状况进行测试与评价。2013-12-225第第章二章钻具断落事故1钻具事故发生的原因2钻具的使用、维护及管理3钻具断落后的井下

3、情况分析4打捞落鱼的工具及使用方法5辅助打捞工具及使用方法2013-12-226第第章二章钻具断落事故1钻具事故发生的原因2钻具的使用、维护及管理3钻具断落后的井下情况分析4打捞落鱼的工具及使用方法5辅助打捞工具及使用方法2013-12-227第第章二章钻具断落事故1钻具事故发生的原因111.1疲劳破坏1.2腐蚀破坏1.3机械破坏1.4事故破坏2013-12-228第第章二章钻具断落事故1钻具事故发生的原因1.1疲劳破坏钻具在弯曲的井眼中转动，必然以自身的轴线为中心进行旋转。这部分钻杆靠井壁的一边受压力，离井壁的一边受拉力，每旋转一圈，拉、压应力交变一次，如此形成频繁的交变

4、应力，促使钻具早期破坏。2013-12-229第第章二章钻具断落事故1钻具事故发生的原因1.2腐蚀破坏氧气的腐蚀二氧化碳的腐蚀硫化氢的腐蚀溶解盐类的腐蚀各种酸类的腐蚀电化学腐蚀2013-12-2210细菌腐蚀第第章二章钻具断落事故1钻具事故发生的原因1.2腐蚀破坏氧气的腐蚀+2阳极反应:FeF→+ee2−阴极反应:OH22++244OeO→H4634Fe++→HO22OFeOH()3二氧化碳的腐蚀二氧化碳反应:CO+→HOHCO22232013-12-22−+11碳酸盐反应:HCO+→HHCO323第第章二章钻具断落事故1钻具事故发生的原因1.2腐蚀破坏：硫化氢的腐蚀硫化氢

5、由地层产生，也可由含硫有机处理剂的热分解产生。硫化氢溶于水形成弱酸，对钻具有腐蚀作用。但它的主要作用不在腐蚀，而在使钢材发生氢脆破坏。氢原子有个特性，在有硫化物的环境中以原子形式存在，在其他的环境中以分子形式存在。氢原子是所有原子中最小的原子，它能渗入钢材或其他金属材料并扩散到材料内部，且最易集中到材料受力最大区域，但当氢原子脱离了硫化物环境后很快结合成氢分子，氢分子体积要比氢原子大许多倍，它能破坏钢材的组织结构，降低钢材韧性，产生各种微小的裂纹。氢原子又继续聚积到裂纹尖端，并使裂纹发展，2013-12-2212直至钢材不能承受外界负荷时，会突然发生断裂，这种现象称为脆化。

6、第第章二章钻具断落事故1钻具事故发生的原因1.2腐蚀破坏：电化学腐蚀钻具在钻井液中类似于电极在电解液中，也可以产生导电反应，不同金属之间，不同的钢材化学成分之间就会产生导电现象。如铜和钢连在一起放入水中，则铜为阴极，钢为阳极，产生电流，钢被腐蚀。但钢与易反应的金属如铝和镁等连在一起放入水中，则钢为阴极，铝镁为阳极，铝镁被腐蚀，而钢得到了保护。新钻杆与旧钻杆连接在一起，则新钻杆起阳极作用，新钻杆先被腐蚀。钻具的氧化皮与钢材本身之间的差异，也会产生电流，使钢本身进一步遭到腐蚀。受应力的金属对不受应力的金属呈负电位，也可形成电池效应。当电流流过钢材时带走微量金属分2013-12-

7、2213子，并沉积于电流另一端，形成伤疤，引起应力集中或造成疲劳破坏。第第章二章钻具断落事故1钻具事故发生的原因1.3机械破坏(1)钻具制造中形成的缺陷。(2)钻具在长期使用中的腐蚀与磨损。(3)处理卡钻事故时，不恰当地用大力活动。(4)搬运或使用过程中造成了外伤。(5)上扣不紧、不按规定扭矩上扣，或接头台肩靠不紧。(6)钻进时加压过大，或发生连续别钻，或在遇阻遇卡时强扭。2013-12-2214第第章二章钻具断落事故1钻具事故发生的原因1.3机械破坏(7)对各种连接螺纹特别是配合接头的连接螺纹长期使用而不定期卸开