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失效原因与预防

导致钻具断裂的主要原因是疲劳，也有一定数量的脆性断裂。疲劳断裂的原因，一是钻具使用时间久，达到正常使用寿命；二是井下载荷复杂，钻具受力苛刻，导致钻具发生早期疲劳失效。脆性断裂与材料、质量、环境和使用方法有极大关系。

在钻具的疲劳失效中，钻铤失效尤为突出。1992年全国钻具失效总况的统计表明，钻铤的失效次数大致占钻具总失效事故的48.7%。中国石化华北石油局也不例外，鄂尔多斯盆地2002年~2005年钻铤失效达78起。

研究表明，为了减少钻具振动带来的钻具疲劳失效，可以从以下三方面做起：一是根据地层特点，选用合适的钻头；二是优化钻井参数，控制转盘转速，避免发生共振；三是研究井径与振动关系，减小钻具振动。

对于钻具的刺穿失效分析，原因很多，失效机理复杂，比如钻杆加厚过渡区间的截面突变，引起应力集中，导致钻杆产生微裂纹，带有腐蚀性的高压钻井液侵入微裂纹引起钻具腐蚀疲劳；钻井液中的硫化氢、二氧化碳、溶解氧对钻杆的腐蚀损伤造成壁厚减薄，也会引起腐蚀疲劳失效；带有固体颗粒的钻井液高速流经突变截面的过渡区间，对截面产生冲击和摩擦。

钻具的腐蚀失效原因与钻井液中的腐蚀源有直接关系，其主要危害是硫化氢。保持较高的酸碱值以中和硫化氢浓度，对于控制腐蚀速率很重要，它能阻止来自地层、钻井液处理剂、热降解等的硫化氢侵入钻井液系统；加入碳酸铜、碱式碳酸锌、海绵铁等也可迅速降低硫化氢含量；地面脱气处理也是消除硫化氢的有效办法。

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