钻井组件的热裂纹探讨

e ， ’受 j 钻 _ 井 组 件 的 热 纹 探 ≤ 7 》 。 H ． J ． C c h o l C 0 热裂 纹尽 管是一 个老 问题 ，但 在钻 井 工 业上又是 一个经 常被忽 略的问题 。它是 一种 淬火裂纹 现象 。该 现象是 碳 钢 由于 摩擦 被加 热 ，尔后又被冷却 的钻井液迅速淬火产生 的。 当泥浆循 环不 正常 时 ，井 下 的钻 井组件 由于 摩擦 而被 加 热 至 钢 的 临 界温 度 ( 7 2 7 ℃ )以 上 ，当冷的钻井泥 浆与加 热 的低合 金钢 组件 接触 时，裂 纹就 向上 或周 围方 向发展 。热裂 纹 的严重程度取决于下列 因素 ： ( 1 )作用在地层或套管上侧载荷大小 。 ( 2 )钻杆的壁厚 。 ( 3 )钻井 组件与地层之间摩擦系数 。 ( 4 )可以利用的冷却 夼质 。 ( 5 )钻杆的旋 转速度 。 金相性质 ，如化 学组 分及 显微 结构 可 以 用来 控制和优化以抵抗热裂纹产生。 各种 失效 1 ． 工具母接 头 任何 一种 井下组件 ( 如 钻杆 、钻 铤、转 换 接 头 、震 击 器、稳 定 器 ) 对热 裂纹都很敏 感 。但 是许 多人认 为热裂 纹 仅 限于在 工具母 接 头上 的宏观裂 纹。热 裂纹 失 效 的典 型模式是 严重 的环 向应力与摩擦 加 热相结合 造成 的。如果 没有 矸 向应力 ，热裂 纹 的各组 件就 不会显 示 出宏观裂 纹 。环 向应 力 与摩擦 加热造 成钻井组 件 的表 面温度 超过 钢的临界温 度 ，而 当组件 被冷 的钻 井泥 浆迅 速淬火 时，裂纹就 形成 了。裂 纹裔 g 样 式包 括 纵向裂纹 与横 向裂 纹两种 ，其 申有些裂纹 长 度超 过 2 。湿 式荧 光 - ． 磁粉 儇 洗 橙验 都 能 赵新瑞 姜敬华 译 鲍 有 光 校 有效揭示 裂纹 的样式 。组 件表 面 的显微 结构 变化 表 明 这种 失效 特性 2 ． 工具公接头 在大 侧 向载 荷条 件下钻 杆旋转一 周所 产生的摩擦 能量 足 以改 变表层 的金相 。失 效的公 接头 持续几 个小 时处 于摩 擦所产 生的热里 而 没有 受 到泥浆 的冷 却 。公 接 头 的下 半部 就 可加热 到超过 8 o o ' c且具 有 暗兰色 的高温 氧化 铁膜 。严重 的摩蒜 连 同张 力载荷 在 接 头 的台肩 处 形成 一 系列 的 裂 纹。 公接 头的断面是 主要 裂纹 ，......