凿岩钻杆是凿岩系统的基本部件，连接钻头和钎尾。它作为将驱动力从凿岩机传输到钻头的媒介，通过螺纹连接促进钻孔过程。凿岩钻杆和钻头的类型多种多样，具体取决于应用和钻孔条件。然而，就使用寿命而言，钻杆通常比钻头的使用寿命更长。
尽管钻杆经久耐用，但仍容易发生各种故障，这些故障通常是由于操作不当、压力过大、材料疲劳或恶劣的钻井条件造成的。如果不加以处理，这些故障会严重影响钻井效率、增加作业成本并危及安全。
为了帮助钻井专业人员和操作员延长钻杆的使用寿命，我们整理了11种常见的钻杆故障及其相应的解决方案。了解这些故障模式及其纠正措施将有助于提高钻井效率并减少不必要的更换。
钻杆故障的常见原因及解决方法
钻杆承受着巨大的应力，包括反复的冲击载荷、旋转扭矩和弯曲力。随着时间的推移，这些力会导致各种类型的故障。下文我们将讨论最常见的钻杆故障以及如何有效解决这些问题。
1. 卡钢锤击导致的表面疲劳
- 原因：当操作员试图通过敲击杆来释放卡住的钢材时，会造成表面疲劳，并可能导致凹痕和缺口，从而损害结构完整性。
- 解决方案：不要用锤子敲击，而是使用钻杆扳手轻轻扭动卡住的钢筋并将其松开，而不会损坏钻杆。
2. 操作不当导致的表面疲劳
- 原因：维护不当，例如掉落杆或随意堆放杆，会导致表面划痕和凹痕，从而形成应力集中点，导致疲劳失效。
- 解决方案：务必将鱼竿妥善存放在鱼竿架上，以防止意外损坏。避免鱼竿掉落，因为撞击损伤会随着时间的推移削弱其强度。
3.腐蚀引起的内部疲劳
- 原因：由于接触盐水、水或其他腐蚀性冲洗剂而产生的腐蚀会从内部削弱钻杆，导致其过早失效。
- 解决方案：确保适当的存储条件，经常检查和更换外部保护部件，并在必要时中和冲洗剂以防止腐蚀。
4. 游孔或漂孔导致的故障
- 原因：当钻孔偏离预定路径时，应力会集中在联轴器套筒端部附近或螺纹半径上方，从而导致过早失效。
- 解决方案：利用直孔钻孔设备或对准系统来保持精度并防止钻杆受到不必要的压力。
5.螺纹和联轴器套管磨损
- 原因：随着时间的推移，钻杆的反复连接和脱开会磨损螺纹连接和连接套，导致连接强度变弱，从而增加故障风险。
- 解决方案：更换磨损的联轴器套筒，以免损坏连杆的完整性。切勿将磨损的联轴器套筒与新连杆配对使用，因为这会加速两个部件的磨损。
6. 过度喂料导致弯曲
- 原因：钻孔时施加过大的进给力会使钻杆弯曲，导致连接套端部附近或螺纹半径上方的结构损坏。
- 解决方案：根据岩石状况监测并调整进给力，以确保适当的钻进压力，而不会使钻杆过载。
7. 因错位而弯曲
- 原因：钻孔系统对准不良会增加钻杆的弯曲力，导致过早失效。
- 解决方案：钻孔过程开始后，立即使用校准工具监控孔的方向。此外，更换磨损的进给垫以保持稳定性。
8. 因旋转载荷过大而导致的故障
- 原因：使用钝钻头会增加旋转应力，导致反射力过大并最终在螺纹半径附近失效。
- 解决方案：当钻头磨损达到钻头尺寸的三分之一时，应立即重新刃磨钻头。当硬质合金轮廓高度过低，无法有效工作时，应丢弃钻头。
9. 空隙、接缝或破碎岩石条件下的失效
- 原因：钻穿破碎的岩层、接缝或空隙会导致压力突然变化，从而导致在连接套管和螺纹半径附近积聚应力。
- 解决方案：根据岩石条件调整钻井压力并微调进给力，以防止冲击载荷和应力峰值。
10.钻杆卡住时持续冲击导致故障
- 原因：当钻杆卡在空隙或缝隙中时，持续不停的冲击会损坏钻杆。
- 解决方案：使用具有防卡钻功能的钻头，以检测并防止过度冲击。遇到复杂地层时，应降低进给和冲击压力。
11. 联轴器套筒间隙过大导致故障
- 原因：由于螺纹磨损或桥接磨损导致连接套中的钻钢连接不当，造成间隙过大，从而导致端部碎裂或断裂。
- 解决方案：立即更换磨损的联轴器套筒，以保持杆之间的正确啮合和能量传递。
最大限度延长钻杆寿命的最佳实践
为了延长钻杆的使用寿命并减少昂贵的更换，请遵循以下关键维护措施：
1. 正确的储存和处理
- 将钻杆存放在架子上，以防止意外损坏。
- 避免掉落杆，因为表面凹痕和缺口会削弱结构完整性。
2.定期检查和润滑
- 定期检查螺纹、花键和联轴器套管的磨损情况。
- 确保适当的润滑以防止腐蚀和摩擦引起的磨损。
3. 监测和调整钻井压力
- 避免进给力过大，因为这会增加弯曲应力。
- 根据岩石情况调整转速和压力。
4.及时更换磨损部件
- 应及时更换联轴器套管、卡盘驱动器和磨损的钻头。
- 避免将新钓竿与磨损的钓竿套管配对，因为这会加速损坏。
5. 使用可靠供应商提供的高质量钻杆
- 劣质钻杆可能冶金学不一致且螺纹较弱，导致早期失效。
- 投资高质量的钻杆以提高耐用性和钻孔性能。
结论
钻杆承受着持续的冲击载荷、扭矩和高压循环，因此不可避免地会发生疲劳失效。然而，许多失效源于操作不当、用力过大和错位——这些问题可以通过正确的钻井实践和维护来缓解。
通过遵循最佳实践、监控钻井参数并及时更换磨损的部件，操作员可以显著延长钻杆的使用寿命、提高钻井效率并降低运营成本。
关键在于，了解故障原因并采取纠正措施，有助于确保钻杆在整个使用寿命期间保持最佳性能。适当的维护和正确的操作技术对于实现持久高效的钻进性能至关重要。
