螺杆钻具失效原因分析及预防.docx

螺杆钻具失效原因分析及预防摘要：本文探讨了常见失效类型与原因分析提出了螺杆钻具在下井前调整好钻井液性能严格控制含砂量下钻时应控制下放速度防止砂堵而造成传动轴总成卡死旁通阀刺漏以及马达损坏等措施预防了螺杆钻具失效。关键词：螺杆钻；失效原因；控制钻速；防砂堵【分类号】TE921一、背景介绍近几年来螺杆钻具的使用频率和数量大幅度增加。在使用过程中螺杆钻具的失效原因也发生了显著变化随着厂家制造加工水平的提高以及根据现场反馈信息对产品的不断改进产品质量有了很大提高而人为操作因素逐渐成为螺杆钻具失效的主要原因。二、主要内容1、常见失效类型与原因分析螺杆钻具主要失效形式有传动轴折断、定子脱胶、旁通阀刺漏、传动轴卡死壳体脱扣等情况。如这些情况得不到准确的判断又不及时采取果断的处理措施将会引起井下更为复杂的情况严重者将会造成螺杆钻具折断落井或卡钻事故的发生。1.1、传动轴折断由于螺杆钻具本身结构的限制传动轴尺寸不宜过大由此影响到其刚性和强度是螺杆钻具最易发生失效的部件。失效主要原因：在复合钻进情况下螺杆钻具的旋转摆动加剧瞬间载荷急剧变化；在非均质地层螺杆钻具承受的轴向和径向冲击载荷忽大忽小；钻压过大、转盘转速过高超过传动轴总称的安全载荷；钻井液排量过大加剧了对传动轴水眼的冲蚀造成其承载能力下降；间歇式送钻、溜钻、顿钻使钻具频繁滞动造成传动轴在薄弱处折断。1.2、旁通阀刺漏在钻进过程中有时发生泵压下降钻速变慢排除地面因素之外应是旁通阀未关闭或旁通阀刺坏。失效主要原因：钻井液含砂量过高或在处理钻井液过程中混入塑料袋等杂质造成阀芯、阀座之间卡死而不能关闭。1.3、传动轴卡死钻进中传动轴卡死的主要原因是传动轴总成上部被沙子堵塞钻井液不能进人轴承起到润滑和冷却作用造成传动轴烧死。这种情况往往出现泵压升高上提钻具泵压仍很高钻速减慢或无进尺停止转盘出现倒转现象。这主要是由于钻井液性能不合要求含砂量高钻进速度快岩屑没能及时返出接单根慢或停泵时间长造成并且多发生在二开第一趟钻。1.4、定子脱胶定子脱胶的主要表现为钻进中泵压上升甚至泵压极高造成憋泵。原因是钻井液中高硬度颗粒加大了定子与转子间过盈配合的旋转阻力；井温的升高使定子橡胶产生催化；钻井液中混人气体后造成气蚀；溜钻、顿钻对钻具产生的破坏。1.5、壳体脱扣一般螺杆钻具易从万向轴壳体与传动轴壳体连接处脱口造成转子、传动轴总成等落井。其主要原因有：高压钻井液对转子施加正向扭矩的同时转子对定子壳体施加等值的反扭矩在钻具频繁滞动及复合钻进的情况下这种反扭矩明显增大易造成松扣尤其是在传动轴串轴承憋卡或完全卡死情况下脱扣危险性加剧；当机械钻速快、井下不清洁再遇到井斜较大时停转盘接单根前整个钻具积蓄很大的反扭矩突然释放倒转也易造成螺纹脱扣。2、预防措施2.1、传动轴折断传动轴折断的主要表现是钻进中突然无进尺或钻时突然加长。预防此类事故发生的主要措施：综合考虑井眼轨迹、使用地层及钻具结构等因素有选择的采用复合钻进方式大于1.5°一般不适宜复合钻进转盘转速一般低于70r/min；合理控制钻压做到均匀送钻防止溜钻现象的发生避免钻压忽大忽小造成螺杆钻具频繁制动压力急剧波动而造成传动轴折断尤其在钻速极快突遇夹层时容易发生；起下钻时要控制下放速度防止突然遇卡损坏传动轴；复合钻进时转盘的转速要遵守使用说明书的要求。2.2、旁通阀刺漏预防此类事故发生的主要措施：钻井队在使用螺杆钻具时应改善钻井液性能尽量减小含砂量防止旁通阀阀芯阀座之间卡死而不能关闭；螺杆钻具下钻前应做地面试验做好记录技术人员准确计算出螺杆钻具下钻到底时的循环泵压为操作者提供依据以便准确判断出旁通阀是否关闭若开泵后泵压偏低是因为旁通阀未关闭应停泵重新开泵反复数次即可使旁通阀关闭；钻进时加强对钻时和岩性的观察判断钻进是否正常若岩性无变化而钻时突然延长不是传动轴折断就是旁通阀刺漏。2.3、传动轴卡死主要控制措施是钻井队调整好钻井液性能严格控制含砂量和下放速度钻进时减少停泵时间满足携岩要求等以此杜绝此类事故的发生。2.4、定子脱胶主要预防措施：督促厂家高度重视使用好的橡胶与黏接剂改进挂胶工艺、提高挂胶质量加强质量检验从而提高产品的质量；调整好钻井液性能严格控制含砂量减轻对定子橡胶的磨损；使用规定的排量和钻压等参数钻进减轻对马达的损坏；使用好搅拌机等除气设备使泥浆泵上水良好严禁钻井液中含有气体因为气蚀作用能加速对定子橡胶的损坏；钻具人井前进行通井防止水眼内有异物；最后根据所钻井的井底温度选择合适的