ドリルパイプは、ドリルビットにトルクを伝達する厚肉の中空配管システムです。このパイプは、厳しい圧力と変形に耐えられるように製造されています。現代のドリルパイプは、チュービング、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で構成されており、これらは石油掘削装置で動力と泥水を伝達するための不可欠なツールです。ドリルパイプは頻繁に使用され、しばしば交互応力にさらされ、坑井壁との摩擦や衝突といった過酷な条件下で使用されるため、掘削ツール全体の弱点となり、亀裂、穿孔、さらには破断が発生することがよくあります。故障解析は、ドリルパイプの故障の種類、原因、および対処法を特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加工技術を改善し、石油掘削コストを削減します。したがって、ドリルパイプメーカーとして、ドリルパイプの具体的な要件と、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を熟知しておく必要があります。この記事では、ドリルストリングの故障の主な原因と最も一般的な故障の種類について説明します。また、ドリルパイプの故障がこれほど広範囲に及ぶ理由についても説明します。さらに、恐ろしい故障を回避する方法についても説明します。
- 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は、加工材料はねじり、衝撃、曲げに対する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。表面品質を向上させ、表面応力集中を最大限に排除するために、優れた加工技術と表面処理方法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などです。これらのほとんどは、中炭素合金構造のシームレス鋼管です。合金元素には、材料の引張強度と衝撃靭性を向上させるためにCr、Moなどの元素、材料の弾性（つまり曲げ性能）を向上させるためにMn、Siなどの元素が含まれている必要があります。材料の焼入れ性を向上させるために、微量のB、Vなどの元素が含まれている場合もあります。一般的に、ドリルパイプに使用される材料は、高い降伏強度を得るために焼入れ焼戻しされます。
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。
