石油钻柱失效原因分析与防范策略

前言

失效分析是一门新兴的学科。通过失效分析，找出造成机械零部件或器材失效的主要原因，并采取相应的措施，防止同类失效事故的再次发生，不但具有很大的技术价值，而且具有重大的经济意义。

石油部门是国内开展失效分析最早的部门之一。自1981年成立石油管材研究所后，失效分析工作有了较大的发展，每年完成失效分析近百项，解决了一大批石油工程中的重要技术问题。石油钻柱是石油钻井的重要工具，其失效事故频繁，损失严重，对石油工业影响很大。为了将失效分析工作进一步引向深入，我们以石油钻具为突破口，成立了钻具失效分析网。为了使网员掌握失效分析的基本知识，我们编写了《石油钻柱失效分析及预防》讲义，在原中国石油天然气总公司举办的钻具失效分析学习班上多次进行了讲授，反映良好。为了满足更多的石油科技人员的需要，我们将其进行修改补充予以出版。

参加本书编写工作的主要有李鹤林、李平全、冯耀荣。张海洋参加了书中部分章节的编写工作。全书由李鹤林审定。

本书是在我所多年来开展失效分析工作的基础上编写的，书中引用了我所大量的研究资料和技术报告。参加这些研究和实践工作的主要人员除本书的作者外，还有宋治、韩勇、郭平、赵克枫、吕拴录、安丙尧、李宝进、帅亚民、张国正等，石万里、徐瑛、赵国仙负责了书中图片的制作，赵国仙等承担了本书的校对工作，在此表示衷心感谢。

由于我们水平有限，经验不足，书中难免有错误和不妥之处，敬请广大读者批评指正。

目录

1 概述

1.1 失效的基本概念

1.2 失效分析的意义与任务

1.3 失效分析及预测预防工作发展概况

2 失效分析的思路及程序

2.1 失效分析的思路

2.2 失效分析的程序和步骤

2.3 失效分析的辩证方法

参考文献

3 钻柱服役条件及主要失效类型

3.1 钻柱的服役条件分析

3.2 钻柱的主要失效类型

参考文献

4 钻柱脆性断裂失效分析及预防

4.1 脆性断裂概述

4.2 脆性断裂的特点与分类

4.3 决定钻柱构件脆性断裂的因素

4.4 钻柱构件的脆性断裂失效分析

4.5 钻柱构件的安全韧性判据

参考文献

5 钻柱疲劳失效分析及预防

5.1 材料的疲劳现象及钻柱的疲劳问题

5.2 疲劳断口特征

5.3 疲劳应力集中系数和缺口敏感度系数

5.4 钻杆内加厚过渡区应力集中引起的疲劳失效

5.5 钻杆接头的疲劳失效

5.6 钻铤螺纹连接处的应力集中与疲劳失效

参考文献

6 钻柱的腐蚀疲劳失效分析及预防

6.1 腐蚀疲劳及其特点(www.xing528.com)

6.2 腐蚀疲劳裂纹和断口形貌特征

6.3 腐蚀疲劳机理

6.4 钻杆腐蚀疲劳失效过程

6.5 钻杆腐蚀疲劳的主要影响因素和预防措施

6.6 钻杆的累积腐蚀疲劳损伤

参考文献

7 钻柱腐蚀损伤和应力腐蚀开裂的失效分析及预防

7.1 钻柱腐蚀损伤和应力腐蚀开裂概述

7.2 钻柱使用和存放的腐蚀环境

7.3 钻柱的腐蚀损伤及控制

7.4 含H₂S钻井液环境中钻柱硫化物应力腐蚀开裂和氢损伤失效分析及预防

7.5 无磁钻铤应力腐蚀开裂失效及其预防

参考文献

8 钻柱其他类型失效的分析及预防

8.1 钻柱的过量变形失效分析

8.2 钻柱的机械损伤失效分析及预防

8.3 钻柱的过载断裂失效分析

8.4 钻柱的磨损失效分析及预防

8.5 钻柱的冲蚀失效分析及预防

9 钻柱的适用性评价

9.1 概述

9.2 失效评价图与断裂评定方法

9.3 钻柱适用性评价方法

9.4 钻柱构件适用性评价举例

参考文献

10 钻柱使用管理与失效预防

10.1 钻柱构件的合理选择与使用

10.2 钻柱构件的修复

10.3 钻柱的维护与管理

参考文献

11 钻柱失效数据库及计算机辅助失效分析

11.1 全国钻柱失效分析网

11.2 钻柱失效案例库和综合统计分析库

11.3 计算机辅助钻柱失效分析系统

参考文献

（《石油钻柱失效分析及预防》，李鹤林、李平全、冯耀荣著，北京：石油工业出版社，1999.12）