Почему происходит разрушение бурильной трубы?

Бурильная труба представляет собой толстостенную полую систему трубопроводов, которая передает крутящий момент на буровое долото. Труба изготовлена ​​таким образом, чтобы выдерживать сильное давление и деформацию. Современные бурильные трубы изготавливаются из насосно-компрессорных труб, муфтовых замков или штифтовых замков, которые являются важными инструментами для передачи мощности и бурового раствора в оборудовании для бурения нефтяных скважин. Он используется часто, часто в знакопеременных напряжениях и в жестких условиях трения и ударов о стенку скважины, часто становится слабым звеном всего бурового инструмента, часто возникают трещины, перфорации и даже разрывы. Анализ отказов является важным шагом для определения типа, причины и устранения отказа бурильных труб, чтобы улучшить конструкцию бурильных труб и технологию обработки, тем самым снижая стоимость бурения нефтяных скважин. Следовательно, в качестве производитель бурильных труб, вы должны быть знакомы с конкретными требованиями к бурильным трубам и тем, как высокая прочность и надежность бурильных труб будут работать в нефтедобывающей промышленности. В данной статье рассматриваются основные причины выхода из строя бурильной колонны и наиболее распространенные типы отказов. Это также объясняет широкое распространение отказов бурильных труб. Кроме того, в нем описывается, как избежать страшной неудачи.

Анализ условий эксплуатации бурильных труб в условиях окружающей среды показывает, что на бурильную трубу действуют сложные нагрузки, включающие статические, ударные и преимущественно знакопеременные нагрузки, а также воздействие коррозии, износа, температуры и давления. Основные виды разрушения можно разделить на чрезмерную деформацию, разрушение и повреждение поверхности.

• Чрезмерная деформация. Чрезмерная деформация вызвана рабочим напряжением, превышающим предел текучести материала. Если соединение бурильной трубы под нагрузкой, удлинение резьбовой части, изгиб и кручение тела бурильной трубы. В отличие от других видов буровых работ, где часто наблюдается обширная пластическая деформация, скорость распространения усталостного разрушения чрезвычайно высока. Кроме того, не всегда удается выявить источник разрушения до конца срока службы сверла.
• Перелом. Разрушение является причиной значительной доли несчастных случаев, связанных с разрушением бурильных труб, и причинение серьезного вреда. В основном это включает разрушение при перегрузке, охрупчивание при низком напряжении, коррозию под напряжением, водородное охрупчивание и усталость металла. Наиболее распространенным типом разрушения бурильной колонны является усталостное разрушение. Усталостное разрушение происходит, когда циклические нагрузки вызывают повторяющиеся или переменные напряжения. Это может привести к растрескиванию, разрыву или разрушению. Хотя разрушению бурильной трубы способствует множество факторов, основной причиной является усталость металла. Усталость металла возникает, когда уровень напряжения ненормально высок. Примером усталостного разрушения металла является недостаточная затяжка бурильной трубы перед бурением скважины. Еще одним фактором, способствующим отказу, является изменение направления изгибающей нагрузки на искривленном участке ствола скважины. Когда это произойдет, распределение напряжения в трубе будет искажено, что приведет к потере контроля над скважиной.
• Поверхностное повреждение. Включая коррозию, износ и механические повреждения.

Чтобы увеличить срок службы бурильных труб, материалы для механической обработки должны иметь хорошие механические свойства, такие как сопротивление кручению, ударам и изгибу. Для улучшения качества поверхности и максимально возможного устранения концентрации поверхностных напряжений необходимо применять хорошую технологию обработки и меры по обработке поверхности. Материалы бурильных труб, как правило, представляют собой устойчивые к сере материалы, материалы из алюминиевого сплава, материалы из титанового сплава, сверхвысокопрочную сталь и новые композитные материалы из углеродного волокна и т. д. Обычно используются бурильные трубы X95, G105, S135, SS2205 и так далее. Большинство из них представляют собой бесшовные стальные трубы со структурой из среднеуглеродистого сплава. Элементы сплава должны содержать Cr, Mo и другие элементы для улучшения прочности на растяжение и ударной вязкости материала, а также Mn, Si и другие элементы для улучшения эластичности материала (то есть характеристики изгиба). Иногда также содержит микроэлементы B, V и другие элементы для улучшения прокаливаемости материалов. Обычно материал, используемый в бурильных трубах, подвергают закалке и отпуску для достижения высокого предела текучести.

Кроме того, наиболее коррозионным элементом, присутствующим в стальных трубах, является H2S. Таким образом, контроль pH бурового раствора, использование поглотителей коррозии и минимизация коррозии могут помочь предотвратить выход из строя трубы. Хотя оптимальный крутящий момент является важным шагом в предотвращении разрыва бурильной колонны, неправильное обращение также может привести к той же проблеме. Чрезмерная затяжка также может привести к образованию избыточного давления, что может привести к разрушению трубы. Хороший способ защитить бурильную трубу от поломки — использовать надлежащие процедуры обращения с ней.