ドリルパイプは、トルクをドリルビットに伝達する肉厚の中空配管システムです。 パイプは、厳しい圧力と歪みに耐えるように製造されています。 最新のドリル パイプは、チューブ、ボックス ツール ジョイントまたはピン ツール ジョイントから作られています。これらは、石油掘削装置で動力と泥を伝達するために不可欠なツールです。 それは頻繁に使用され、しばしば交互の応力で、井戸壁との摩擦と衝突の過酷な条件で、しばしば掘削ツール全体の弱いリンクになり、亀裂、穿孔、さらには骨折さえもしばしば発生します。 故障解析は、ドリル パイプの故障の種類、原因、および処理を決定するための重要なステップであり、ドリル パイプの設計と処理技術を改善して、石油掘削のコストを削減します。 したがって、 ドリルパイプメーカー、ドリルパイプの特定の要件と、ドリルパイプの高い強度と信頼性が油田産業でどのように機能するかについて精通している必要があります。 この記事では、ドリル ストリングの破損の主な原因と、最も一般的な種類の破損について説明します。 また、ドリル パイプの破損が広範囲に及ぶ理由についても説明しています。 また、恐ろしい失敗を回避する方法についても説明します。
ドリル パイプの環境サービス条件を分析すると、ドリル パイプには、静的、衝撃、およびほとんどが交互の負荷を含む複雑な力があり、腐食、摩耗、温度、および圧力の影響を受けることがわかります。 主な故障モードは、過度の変形、破損、および表面の損傷に分けることができます。
- 過度の変形。 過度の変形は、材料の降伏限界を超える作業応力によって引き起こされます。 ドリルパイプジョイントに負荷がかかっている場合、ねじ部分の伸び、ドリルパイプ本体の曲がりやねじれ。 大規模な塑性変形がしばしば見られる他のタイプの穴あけ作業とは異なり、疲労破壊の伝播速度は非常に速いです。 さらに、ドリルの寿命が尽きるまで、骨折の原因を特定することは必ずしも可能ではありません。
- 骨折。 ドリルパイプの破損事故の多くは破断によるものであり、その被害は深刻です。 主に過負荷破壊、低応力脆化、応力腐食、水素脆化、金属疲労などがあります。 最も一般的なドリル ストリングの破損は、疲労による破損です。 疲労破壊は、繰り返し荷重によって応力が繰り返されたり、変動したりすると発生します。 ひび割れ、割れ、倒壊の原因となります。 多くの要因がドリル パイプの破損に寄与しますが、主な原因は金属疲労です。 金属疲労は、応力レベルが異常に高い場合に発生します。 金属疲労による破損の例としては、穴をあける前にドリル パイプのトルクが不足している場合があります。 失敗に寄与するもう XNUMX つの要因は、坑井の湾曲部分での曲げ荷重の反転です。 これが起こると、パイプ内の応力分布が歪み、井戸の制御が失われます。
- 表面の損傷。 腐食、摩耗、および機械的損傷を含みます。
ドリルパイプの耐用年数を向上させるために、機械加工材料は、ねじれ、衝撃、曲げ抵抗などの優れた機械的特性を備えている必要があります。 表面品質を改善し、表面応力集中を最大限に排除するには、優れた加工技術と表面処理手段を採用する必要があります。 ドリルパイプの材料は、一般的に耐硫黄材料、アルミニウム合金材料、チタン合金材料、超高強度鋼、新しい炭素繊維複合材料などです。一般的に使用されるドリルパイプはX95、 G105、S135、SS2205 など。 それらのほとんどは、中炭素合金構造のシームレス鋼管です。 合金元素には、材料の引張強度や衝撃靭性を向上させるためにCr、Moなどの元素を含み、材料の弾性(つまり曲げ性能)を向上させるためにMn、Siなどの元素を含む必要があります。 材料の硬化性を向上させるために微量の B、V およびその他の元素を含む場合もあります。 一般に、ドリル パイプに使用される材料は、高降伏強度を達成するために焼入れおよび焼き戻しされます。
さらに、鋼管に見られる最も腐食性の要素は H2S です。 したがって、泥の pH を制御し、腐食性スカベンジャーを使用し、腐食を最小限に抑えることが、パイプの破損を防ぐのに役立ちます。 最適なトルクは、ドリル ストリングの破損を防ぐための重要なステップですが、不適切な取り扱いも同じ問題につながる可能性があります。 締めすぎると過圧が発生し、パイプの崩壊につながる可能性もあります。 ドリル パイプを故障から保護する良い方法は、適切な取り扱い手順を使用することです。