Распространённые причины выхода из строя буровых труб и меры их предотвращения
Автор:
ВХХ
Источник:
ДОЛГИЙ ПУТЬ
Опубликовано:
2026-08-10
В процессе бурения нефтяных и газовых скважин выход из строя бурильных труб является одним из наиболее распространённых и наиболее дорогостоящих подземных аварий. По статистике, на случаи отказа бурильных труб приходится 50–60% всех аварий в буровом столбе. Каждый раз, когда бурильная труба разрывается или прокалывается, это означает не только потерю дорогостоящего бурового оборудования, но и увеличение времени простоев (NPT): в условиях глубоководного бурения стоимость одного дня простоя может достигать нескольких миллионов долларов США.
Понимание причин выхода из строя буровых труб и принятие эффективных мер профилактики — это ключевая компетенция, которую должна освоить каждая буровая команда. В настоящей статье будет систематически рассмотрены основные типы отказов буровых труб, их коренные причины и соответствующие стратегии предотвращения.
I. Основные типы разрушения буровых труб
Формы выхода из строя буровых труб весьма разнообразны, однако в целом их можно свести к четырём основным видам:
| Тип недействительности | Доля | Типичное проявление |
| Усталостное разрушение | Самый распространённый | Протечка в корпусе трубки, обрыв резьбы |
| Коррозионное разрушение | Чрезвычайно высокая степень параллелизма | Утоньшение стенки трубы, точечная коррозия с образованием пробоин |
| Механическое повреждение | Более распространённый | Изгиб, царапины и смятие корпуса трубки |
| Поломка резьбы | Более распространённый | Износ резьбы, залипание застёжки, разъединение застёжки |
1. Усталостное разрушение
Усталостное разрушение является наиболее распространённой и наиболее опасной формой отказа бурильных труб. В скважине бурильные трубы подвергаются переменным нагрузкам — вращательно‑изгибательным напряжениям, осевым колебаниям, крутильным колебаниям и др. Эти циклические напряжения многократно воздействуют на трубу; даже если каждое отдельное напряжение значительно ниже предела текучести материала, после десятков тысяч циклов в зонах концентрации напряжений всё равно могут возникать трещины, что в конечном счёте приводит к разрыву.
Распространённые места усталостного разрушения:
Корень резьбы соединительного элемента инструмента
Утолщённая зона переходного пояса
Дно коррозионных ям на поверхности корпуса
Механическое повреждение корпуса трубки
2. Коррозионное разрушение
Коррозия является «катализатором» разрушения бурильных труб. В скважине бурильные трубы длительное время подвергаются воздействию бурового раствора и пластовых флюидов, которые нередко содержат такие агрессивные среды, как растворённый кислород, хлорид‑ионы (Cl⁻), сероводород (H₂S), углекислый газ (CO₂) и другие.
Коррозионная усталость — это режим разрушения, обусловленный совместным действием коррозии и циклических нагрузок: коррозионная среда вызывает образование коррозионных ям на поверхности бурильной трубы; дно этих ям становится очагом концентрации напряжений, в результате чего под воздействием переменных напряжений зарождаются и распространяются усталостные трещины. По данным Центра исследований нефтегазовых труб, коррозионная усталость является причиной около 79,6% всех случаев отказов бурильных труб.
3. Механическое повреждение
В процессе подъёма и спуска бурильных труб, а также при их транспортировке и хранении они могут подвергаться различным механическим повреждениям:
Царапины и вмятины: возникают вследствие трения о стенки скважины или неправильной эксплуатации.
Изгибная деформация: длительное воздействие изгибных напряжений при значительной растягивающей нагрузке
Перегрузочное разрушение: вызвано эксплуатацией с превышением допустимой нагрузки
4. Поломка резьбы
Резьба соединительных муфт буровых труб является одним из наиболее уязвимых участков бурового столба. Основными признаками разрушения резьбы являются:
Износ резьбы: длительная эксплуатация, частое соединение и разъединение застёжек.
Липучка: недостаточная смазка резьбовой поверхности или неправильный момент затяжки соединения.
Усталостное разрушение: концентрация напряжений у основания резьбы
II. Основные причины выхода из строя буровых труб
Согласно результатам многочисленных исследований по анализу причин отказов, причины выхода из строя буровых штанг можно свести к трем основным категориям:
1. Факторы материала
Недостатки самого материала (включения, локальные неоднородности)
Недостаточное соответствие эксплуатационных характеристик, обусловленное неправильной термической обработкой.
Неправильный выбор марки стали — марка стали слишком высока или слишком низка по сравнению с типом буримой скважины.
2. Стрессовые факторы
Неправильная конструкция буровой колонны
Значение степени кривизны ствола скважины (DoglegSeverity) слишком велико.
Неконтролируемая вибрация буровой колонны (поперечная, крутильная, осевая)
Концентрация напряжений в зоне утолщённой переходной полосы
Концентрация напряжений в месте резьбового соединения
3. Факторы окружающей среды
Коррозионные буровые растворы и пластовые флюиды
Среда высокой температуры и давления
Среда с высоким содержанием сероводорода (H₂S) или хлорид-ионов (Cl⁻)
Кроме того, нельзя игнорировать и управленческие факторы: неполные записи о эксплуатации бурильных труб, недостаточное проведение проверок и технического обслуживания, а также нарушения правил эксплуатации со стороны операторов — всё это является распространёнными причинами выхода бурильных труб из строя.
III. Меры по предотвращению выхода буровых труб из строя
Исходя из вышеуказанных причин отказов, следующие меры профилактики могут существенно снизить риск выхода буровых труб из строя:
1. Оптимизация конструкции буровой колонны
Рациональное распределение BHA: в Буровая штанга И Буровая штанга Использование между Утяжелённая буровая штанга (HWDP) В качестве переходного решения — уменьшение концентрации напряжений.
Контроль кривизны ствола скважины: предотвращение резких изменений полного угла поворота ствола.
Выбор соответствующего класса стали: в соответствии с глубиной скважины и требованиями к крутящему моменту подбирается подходящий класс стали — без превышения или понижения технических характеристик.
2. Усиление защиты от коррозии
Использование Бурильная труба с внутренним покрытием : Внутреннее покрытие эффективно изолирует коррозионные среды
Добавление ингибиторов коррозии в буровой раствор: снижение воздействия растворённого кислорода и агрессивных сред
Контроль pH бурового раствора: особенно в среде, содержащей H₂S.
Сразу после извлечения из скважины произвести очистку: это предотвратит остатки бурового раствора, которые могут вызывать ускоренную коррозию в условиях присутствия воздуха, воды и хлоридов.
3. Введение строгой системы проверок
Проверка перед спуском в шахту: проводится внешний осмотр и измерение размеров каждой буровой колонны.
Регулярные неразрушающие испытания: магнитопорошковый контроль (МПК) и ультразвуковой контроль (УЗК) буровых труб.
Основное внимание уделяется зонам повышенного риска: резьбе, утолщённым переходным участкам, коррозионным ямкам и местам механических повреждений.
Создание эксплуатационной карты контроля: ведение учёта истории проверок и условий эксплуатации каждой буровой штанги.
4. Контроль параметров бурения
Мониторинг и контроль вибрации буровой колонны: предотвращение неконтролируемой боковой, крутильной и осевой вибрации
Оптимизация частоты вращения и давления на долото: снижение усталостных повреждений бурильных труб
Избегайте перегрузки: строго соблюдайте номинальную грузоподъёмность бурильных труб.
5. Нормативная эксплуатация и техническое обслуживание
Стандартизированные операции по установке и снятию шпилек: использование правильного крутящего момента и резьбовой смазки.
Бережное хранение и транспортировка: используйте защитные колпачки для резьбы, чтобы избежать ударов и царапин.
Создание архива эксплуатации буровых труб: ведение учёта количества скважин, в которых использовалась каждая буровая труба, суммарного времени эксплуатации и результатов проверок.
IV. Заключение
Поломка буровых труб может быть предотвращена. Благодаря пяти ключевым мерам — оптимизации конструкции буровой колонны, усилению защиты от коррозии, проведению строгих проверок, контролю параметров бурения и соблюдению норм эксплуатации и технического обслуживания — можно существенно снизить риск выхода буровых труб из строя.
Для специалистов по бурению предотвращение выхода бурильных труб из строя — это не только необходимость контроля затрат, но и непререкаемое условие безопасного производства. За каждой вышедшей из строя бурильной трубой может скрываться предотвратимая авария, сэкономленные средства и сокращённое время простоев, не связанных с производством.
Вам необходимо подобрать подходящие бурильные трубы и комплектующие для вашего бурового проекта?
Компания Hebei Longway Petroleum Equipment Co., Ltd.
Получите профессиональные технические консультации и индивидуальные решения
Оставить сообщение
Проконсультируйтесь с нашими инженерами и получите быстрый официальный расчёт стоимости
Предоставим вам лучшее решение
- На запросы отвечаем в течение 12 часов.
- Мы — профессиональный производитель с конкурентоспособными ценами и принимаем заказы по схемам DEM/ODM.
- Наша сервисная команда обеспечивает круглосуточную техническую поддержку; все вопросы решаются в течение 24 часов.
- Точное качество, своевременная доставка, индивидуальный сервис.
Последние блоги
Мы можем изготавливать высокопроизводительные буровые колонны различных размеров в соответствии с требованиями заказчика.
Свяжитесь с нами
Телефон
Телефон/Вичат
Электронная почта
Адрес
052260, восточнее посёлка Бэйкоу, городок Инли, уезд Цзиньчжоу, город Шицзячжуан, провинция Хэбэй, Китай.
Свяжитесь с нами
* Укажите свой номер телефона и адрес электронной почты, и мы незамедлительно свяжемся с вами в течение одного рабочего дня, чтобы как можно скорее устранить ваши замечания.
-
-
扫一扫
微信二维码
关注我们
-
Электронная почта
-
Ватсап
-
Телефон
-
Визитная карточка