摘要：柱是钻井机械的重要组成部分，钻柱失效会给钻井带来巨大风险，本文通过大
量的统计分析，得出了目前导致钻柱失效的主要因素，其中环境的腐蚀是重要因素；在此
基础上，笔者根据实际工作经验提出了相应的对策，为解决钻柱失效问题提供了一定的指

 

导。
 

 

 

 

 

　　关键词：钻井 钻柱 失效 断裂
　　1 

 

概述

　　钻柱是石油钻井过程中的重要组成部分，其主要作为连接钻头、施加钻压、传递扭矩、
为钻井液流动提供通道等。由于石油钻井过程中钻柱所处环境非常恶劣，不仅承受拉、压力，
还要承受扭力、离心力及振动，同时受到高速钻井液的冲刷及腐蚀，因此极易发生破坏失
效，据统计全国各油田每年发生的钻柱失效事故有 1000 例左右，为钻井生产带来了极大
的风险。因此深入分析钻柱失效机理，并在现有条件下提出相应的预防对策，就显得尤为
重要[1]  

。

　　2 

 

钻柱失效机理分析

　　钻组失效主要包括钻杆失效、钻铤失效及转换接头失效。其中钻杆失效事故占钻柱总失
效事故的 50%～60%，钻杆主要失效形式是管体刺穿；钻铤失效事故略低于钻杆失效事
故，钻铤螺纹处断裂是钻铤的主要失效类型，占钻铤失效事故的 70%～80%；钻柱转换
接头失效数量相对钻杆和钻铤来说较少，主要失效类型为螺纹断裂和脱扣。经过统计分析，

 

钻柱失效主要存在以下几方面原因。
　　2.1 

 

钻柱自身因素

　　钻柱自身因素是导致钻柱失效的内因，失效分析表明，大部分失效事故与钻柱质量有
关，比较突出的有以下几个问题[2]  

：

　　（1）钻杆内加厚过渡区结构不合理。失效分析和试验研究已证实，内加厚过渡区结
构不合理（M

 

太短，尺太小）是钻杆在该部位失效的主要原因。

　　（2

 

）钻杆接头、钻铤、转换接头韧性差。

　　（3）螺纹加工质量差。如螺纹根部圆角半径过小，不符合 API 标准要求，导致严重的

 

应力集中。
　　（4

 

）强度指标不合格。

　　（5

 

）热处理不当，修复工艺不当。

　　2.2 

 

环境因素

　　钻柱失效事故中约有 60%以上都与其在钻井液中的腐蚀行为有关。腐蚀是造成钻柱失
效的主要原因，并且腐蚀带来的附加检查、维修和事故处理等使得钻井效率下降和费用增
加[3]  

。

　　（1

 

）钻井液

　　钻井液种类、pH 值、固相含量、流速、温度和扰动情况等都对钻柱失效有不同程度的影
响。钻井液 pH 值偏酸性、固相含量增多、流速越快、温度越高、扰动越厉害，则钻柱腐蚀越

 

明显。
　　（2

 

）溶解氧

　　在钻井过程中，钻井液循环系统是完全开放的，大气中的氧以及地表、地下水中的氧
会通过泥浆罐、泥浆泵等设备在钻井液的循环过程中混入其中成为游离氧，在空气和泡沫
等欠平衡钻井中氧的含量更高，这些都会造成钻杆服役过程中的氧腐蚀环境。因为氧是一

 

种阴极去极化剂，随着空气压力的增大，氧含量增加，导致金属钢片的腐蚀加剧。
　　（3）CO2

 

气体

　　CO2 腐蚀是世界石油工业中一种常见的腐蚀类型，也是困扰我国油气工业发展的一