淺談鉆具的使用與管理

常吉星

摘 要：目前，摩擦焊鉆桿在水文、地質、石油、天然氣等行業被廣泛應用。由于使用環境、人員水平等因素的影響，在施工過程中難免出現諸多本可避免的問題，這無形中影響了施工進度、提高了施工成本，加重了企業負擔。如果現場鉆具使用、維護不當，甚至有可能造成鉆具斷裂、井眼報廢等較為嚴重的后果。希望本文對施工現場鉆具的使用、維護與管理以及降低鉆具事故的發生能夠有所幫助。

關鍵詞：鉆桿;使用;失效;注意事項;維護管理

鉆桿被廣泛應用于水文勘察、地質鉆探、油氣勘探等多個領域，鉆桿作為整個鉆柱的重要組成部分，在鉆進過程中起著舉足輕重的作用。鉆桿質量的優劣，保養、維護的好壞對現場使用效果、鉆具事故的發生、施工成本等都有著重要影響。下面筆者僅就摩擦焊鉆桿的使用及在施工現場的維護管理，談一下自己的粗淺認識。

目前，國內石油天然氣行業較常用的鉆桿管體主要有：E75、X95、G105和S135四種鋼級，鉆桿接頭材料大多為SAE4137H，鉆桿管體外徑為2 3/8″～6 5/8″，具有多種規格。鉆桿的鋼級越高，強度也越高，承載能力也越強。但需要注意的是：在選擇鉆桿時，并不是強度越高越好。因為在鉆井液介質中，隨著鋼級的升高，鉆桿的腐蝕疲勞強度反而會降低，即：在腐蝕環境中，高鋼級鉆桿對腐蝕介質更為敏感，腐蝕疲勞強度下降的也更多，更容易發生腐蝕疲勞斷裂事故。建議使用者依據“在滿足強度要求的前提下，盡可能選擇低鋼級鉆桿”這一原則，根據現場實際選擇最合適的鉆具來進行鉆井作業，這樣既降低了采購成本，又減少了事故發生的幾率。

1 摩擦焊鉆桿的整體結構

摩擦焊鉆桿由內、外螺紋接頭與鉆桿管體通過摩擦焊接的方式連接成一個整體。鉆桿在轉盤或動力頭的帶動下進行旋轉運動，把動力傳遞給孔底的鉆頭，并將鉆井液送達鉆頭的切削面，鉆桿在整個鉆井施工中占據著非常重要的位置。

當前，國內大多數鉆桿生產企業生產的摩擦焊鉆桿所執行的標準主要有兩種：中華人民共和國石油天然氣行業標準SY/T 5114-2014以及國際上比較認同的美國石油學會推行的API 5DP鉆桿規范。這兩種標準對鉆桿管體、接頭、摩擦焊區等各部分的參數、性能指標都做出了明確要求，使用者可將此做為鉆桿選擇及質量評判的主要參考依據。

2 施工現場鉆具的使用與管理：

2.1 鉆桿下井前注意事項

鉆桿在下井使用前，應按規格并將內螺紋接頭朝著鉆臺方向整齊擺放在距地面0.3m以上且擁有足夠架墩的活動鉆桿管架上，防止水、濕氣、泥土等對鉆桿造生銹蝕;鉆桿管架要保持平行并在同一水平面上，以防止鉆桿產生彎曲變形;位于管架兩頭的鉆桿要用塞塊予以卡緊，防止鉆桿滾動、跌落。

鉆桿上鉆臺前，應首先對鉆桿接頭螺紋及臺肩密封面進行徹底清理、檢查，確認完好后，方可下井使用。在鉆桿上、下鉆臺過程中，鉆桿接頭一定要佩戴好護絲（建議使用鋼制護絲），以防止接頭螺紋及臺肩面在提拉過程中產生磕碰、損傷。

鉆桿在沿滑道上鉆臺的起吊過程中，絞車應盡可能保持勻速，在鉆桿離開滑道時，要用軟繩索進行人工攔阻，防止發生磕碰。

在井口進行接單根作業前，要再次對接頭螺紋和臺肩密封面進行清洗和檢查，在確認沒有問題后，再將含有60%細金屬鉛粉或40～60%細金屬鋅粉的石油鉆具專用絲扣油足量、均勻地涂抹到接頭螺紋及密封臺肩面上（孔口母接頭的螺紋和臺肩面也要足量、均勻涂抹專用絲扣油），同時要防止沙塵及其它異物混入絲扣油中，影響護絲油性能或劃傷螺紋及臺肩密封面。

2.2 鉆桿使用中的注意事項

新鉆桿初次下井使用時，建議在井口以稍低于規定值的扭矩對接頭進行兩次擰卸操作，確認接頭螺紋及密封面完好后，再足量、均勻涂抹好絲扣油并按規定扭矩將接頭螺紋上緊，隨后下井使用。這種磨合扣的操作有利于強化螺紋表面硬度，增強螺紋的抗粘扣性能，延長鉆桿的使用壽命。

井口對接鉆桿時，要進行人工扶正引扣，防止公接頭沖擊到母接頭端面或螺紋，造成損傷;隨后用鏈鉗進行人工認扣，引入不低于兩扣后再用液壓動力鉗按規定扭矩將鉆桿接頭螺紋上緊（鋼級、規格、水眼大小不同，所需要的上扣扭矩也不一樣，一定要認真加以區別對待）。

每次下井前，都要對鉆桿立柱進行倒換卸扣，使得每對接頭都能夠在三次起下鉆過程中得到一次上卸扣操作，以使每件接頭螺紋都能夠得到及時檢查，減少粘扣、脫扣、刺漏等問題的發生。同時，也要定期對上、下部鉆具位置進行倒換，以改變鉆具的受力狀態，使整套鉆具各部分的受力趨于一致，以此提高鉆具的使用壽命，減少鉆具早期失效事故的發生。

鉆進過程中，要根據地層、井徑、下部鉆具配置等情況，選擇合理的轉速和鉆壓，以保證鉆具處于理想的工作狀態，收到滿意的鉆進效率。當鉆桿的旋轉速度達到臨界轉速，鉆桿旋轉產生的縱向、橫向、扭轉三種形式的振動頻率與鉆桿自身的固有頻率相吻合時，會引發共振，使孔內整個鉆柱處于嚴重失穩狀態，并使之承受額外的疲勞應力，從而加速鉆具的疲勞失效;鉆壓越大，井底鉆頭受到的阻力也越大，容易發生蹩卡鉆情況，當所加鉆壓超過鉆具的臨界鉆壓時，鉆具便會產生彎曲，造成井斜及下部鉆具螺紋疲勞斷裂等后果。

鉆桿在具有腐蝕性的環境中進行作業時，可采取在鉆井液中加入除氧劑和緩蝕劑;提高鉆井液的PH值，使其達到10以上;選用抗硫鉆桿;使用含有內涂層的鉆桿;在滿足強度要求的前提下，盡可能地選用低鋼級鉆桿等相應措施，來降低腐蝕因素對鉆具的影響。

在井口對鉆桿進行拆卸螺紋操作時，起初要使用低速檔，同時大鉤彈簧要保持一定的拉力，以保證兩接頭螺紋表面間不承受壓力。接頭螺紋完全脫開后再上提大鉤，以防拉傷螺紋，這樣也可防止上部鉆桿在彈簧力的作用下與井口的母接頭發生沖擊、磕碰。

2.3 鉆桿使用后的維護管理

鉆井作業完成后，將鉆具按不同的規格、壁厚、水眼大小、鋼級、分類等級，整齊地擺放在鉆桿管架上。及時用清水對鉆具的內、外表面，接頭螺紋，以及臺肩密封面進行徹底清理、沖洗并吹干。檢查鉆桿表面有沒有裂紋、刻痕，螺紋是否完好，接頭是否存在偏磨，臺肩面是否平整、有無擦傷，管體是否存在彎曲和擠咬傷，鉆桿內、外表面是否存在腐蝕、麻坑等缺陷。如果條件允許的話，應不定期對鉆桿管體進行超聲波探傷，對螺紋部位進行磁粉探傷，以降低接頭螺紋斷裂、鉆桿管體刺漏等失效事故的發生幾率。沒有問題的鉆具要在螺紋及臺肩密封面涂抹好防銹油，戴好護絲，做好各項防護措施。

現場應將存在問題的鉆桿用油漆做好標記并分開存放，防止誤用。并及時對存在問題的鉆桿進行修復、替換，以免影響后期施工作業。對于長期露天存放不用的鉆桿，要用防雨苫布進行遮蓋，并定期檢查鉆桿內外表面的腐蝕情況，做好防潮、防腐工作。

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