定向钻穿越S135钢级钻杆的断裂分析-论文.pdf

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1、2014年1月第38卷第1期Vo1．38No．1Jan．2014定向钻穿越$135钢级钻杆的断裂分析龚丹梅，余世杰-一，刘贤文，魏立明，马金山。，袁鹏斌L(1．上海海隆石油管材研究所，上海200949；2．西南石油大学，成都610500；3．渤海钻探公司钻井技术服务公司，天津300280)摘要：为查明某定向钻穿越S135钢级钻杆断裂的原因，对失效钻杆的断口形貌、化学成分、力学性能和微观组织进行了分析，并运用断裂力学理论进行了相关计算。结果表明：失效钻杆的断裂性质属于脆性断裂；钻杆在生产过程中，管体加厚过渡带外表面存在横向淬火裂纹，使用时裂纹

2、尖端形成了较大的应力集中，当裂纹尖端实际受到的应力大于裂纹发生失稳扩展的临界应力时，钻杆便发生断裂失效。关键词：钻杆；失效分析；断口形貌；断裂力学中图分类号：TG161文献标志码：B文章编号：1000—3738(2014)01—0104—05CrackingAnalysisofS135DrillPipeinDirectionalDrillingCrossingGONGDan-mei，YUShi-jie1，LIUXian—wen3，WEILi—ming~，MAJin-shana，YUANPeng-binI'(1．ShanghaiHilongO

3、ilTubularGoodsResearchInstitute，Shanghai200949，China；2．SouthwestPetroleumUniversity，Chengdu610500，China；3．TheWellControlCenterofBohaiDrillingTechnologyServicesCompany，Tianjin300280，China)Abstract．TofindoutthefailurecausesofS135drillpipeindirectionaldrillingcrossing，thefrac

4、uremorphology，chemicalcomposition，mechanicalpropertiesandmicrostructurewereanalyzedandcorrespomdingcalculationswereperformedusingfracturemechanicstheory．Theresultsshowthatthefracturestyleofthefaileddrillpipewasbrittlefracture．Thelateralquenchingcrackswerefoundontheoutwallo

5、fupsetsectionduringthedrillpipemanufacture，greatstressconcentrationwasformedatthecracktipduringusing．Whenthepracticalstressatthecracktipwaslargerthanthecriticalstressofmakingcracksunstablepropagation，thedrillpipefailed．Keywords：drillpipe；failureanalysis；fracturemorphology；

6、fracturemechanics失效钻杆为新投入使用，按APISpec5DP标准生0引言产和检验，规格为l39．7mm×10．54mm，钢级为目前城市燃气管道、油气输送管道的主要敷设S135，钻杆管体材料牌号为26CrMo。该钻杆在井方式虽仍以大开挖为主，但在一些地势复杂的区域累计钻进时间约48h。施工工程为穿越河流段，工却不能采取这种方式，只能采取非开挖的施工方法。程长度为1340111，水平段深度约为2Om，地质为砂水平定向穿越是目前使用最为广泛的一种非开挖技砾、膨润土矿床，无HS、COz等腐蚀性介质。导向术，它是一种通过穿越地表建筑

7、物、自然障碍物来铺孔钻孔直径为0．21TI，人土角6。～l5。，泵压约设燃气管道的方法。钻杆是定向穿越常用的钻具，2OMPa。断裂前使用时工程施工扭矩的压力表显起着传递扭矩、循环泥浆的作用。钻杆在钻导向孔示为14~16MPa(为3118．3～3424．7N·m)，推及扩孔过程中，要承受恶劣工况所产生的高应力值，进力为3～6MPa。为找到钻杆断裂的原因，作者对易在表面萌生疲劳裂纹，进而发生疲劳失效[。某其进行了失效分析。施工单位在定向穿越某河段工程钻导向孔结束后，发现一根钻杆在管体加厚过渡带处发生了断裂。该1理化检验及结果收稿日期：2012—

8、1221；修订日期：2013-08—071．1断口宏观形貌作者简介：龚丹梅(1987一)，女，广西南宁人，助理工程师，学士。由图1可见，失效钻杆断口无明显的宏观塑性·104·龚丹