韓雄 張建青 戴樹譚

【摘要】根據(jù)穿越工程使用鉆桿的特點，制定了現(xiàn)場檢測工藝流程，著重介紹了鉆桿檢測重點，并就重點檢測部位給出了一些檢測建議，對促進現(xiàn)場的安全生產(chǎn)有一定的指導作用。

【關(guān)鍵詞】定向穿越 鉆桿 檢測

1 背景

近些年，隨著國家重大石油天然氣管線工程的不斷建設，特別是西氣東輸工程步伐的加快，一條能源大動脈橫貫中國東西。在建設的過程中，管道需要經(jīng)過大江大河等障礙，這就需要采用非開挖施工技術(shù)進行管道的鋪設，穿越施工作為非開挖施工技術(shù)的重要的分支，已廣泛地應用于石油天然氣的施工，其特點是對環(huán)境的影響小、施工進度快、具有較好的經(jīng)濟效益和社會效益。

作為定向穿越工程中施工的重要組成部分，供井鉆具的質(zhì)量直接影響施工進度和工程安全，本文擬就定向穿越工程所使用的鉆桿的檢測及保養(yǎng)維護進行簡單的闡述。

2 檢測工藝流程

以上是鉆桿檢測的一個基本流程圖1：

3 鉆桿檢測過程說明

在檢測過程中，根據(jù)鉆桿的組成及使用的特點，一般主要是側(cè)重以下幾個方面的檢測：接頭、絲扣、密封面以及加厚過渡區(qū)和鉆桿本體的檢測。

3.1 接頭

在穿越工程的實施過程中，從導向孔的鉆進階段到管線的回拖完畢，鉆桿是一直處于工作狀態(tài)的。在此過程中鉆桿在自身重力的作用下會自然下沉，直到拖到井壁上。在鉆進、擴孔以及回拖的過程中，鉆桿會不斷受到井壁的磨蝕，由于鉆具的管體和接頭的直徑存在差異，所以會造成接頭部分的磨損更快。接頭過快磨損會使得其過早的達到降級的要求。在進行接頭級別判定時，一般從兩個方面，即鉆桿接頭最小外徑，偏磨內(nèi)螺紋接頭最小臺肩厚度兩個方面。

此外，在鉆具的使用過程中還有可能存著不同鋼級的鉆具混用的現(xiàn)象。由于鋼級不同，使得同一尺寸的鉆具接頭外徑存在差異，在運用標準進行判定時，時常會出現(xiàn)外徑尺寸相同，但是由于鋼級不同，有的達到降級要求，有的則沒有的情形。

根據(jù)我們對同一穿越井隊使用的同一批鉆具進行的長期跟蹤檢測經(jīng)驗來看，在實際操作中，針對上述情形，考慮到穿越工程的特點以及安全方面的因素，我們不建議客戶使用接頭降為三級的鉆具，二級接頭的鉆具客戶可根據(jù)施工情況酌情使用，但由于臺肩厚度有所減小，在使用中較易形成喇叭口，在檢測時應特別注意。針對不同鋼級混用的情況，在進行接頭級別判定時，與客戶協(xié)商，可適當降低鉆具判廢標準，運用較低鋼級的標準判定，兼顧安全性和經(jīng)濟性。

此外，為合理使用鉆具，延長鉆具的使用時間，在使用過程中，我們推薦客戶對鉆具的接頭進行耐磨帶的敷焊作業(yè)，以減緩接頭由于過快磨損而降級的情況。如果接頭出現(xiàn)降三級或者由于多次修理，導致大鉗空間不足形成短接頭的狀況，可以考慮管體的條件，倘若本體狀態(tài)相對良好，可以更換接頭，以期達到不斷清除報廢鉆桿，使其在定向鉆穿越中盡量發(fā)揮作用，達到物盡其用之目的。

3.2 絲扣

在水平穿越施工過程中，鉆桿不僅受到軸向拉壓力，還承受扭轉(zhuǎn)力矩，使得絲扣包括公端和母端受到外力的擠壓，在施工過程中因外力過大很容易使絲扣擠潰和剝落，因此對于起連接作用的絲扣必須進行及時的評估。在實際操作中，考慮到穿越工程的特點以及安全方面的要求，對于嚴重剝落、錯扣，齒形存在嚴重的變形應及時剔除，進行相關(guān)的修理以消除日后工程的安全隱患。

此外在水平穿越施工過程中，由于操作不到位造成的粘扣現(xiàn)象也較為明顯，在檢測時應特別注意。造成該現(xiàn)象的主要原因是鉆桿在穿越工地的對岸的上扣的習慣性操作，導致遠遠達不到鉆具廠家或標準要求的上扣扭矩，在擴孔及回拖過程中容易造成二次上扣，二次上扣的扭矩是不可控的，進而使其上扣扭矩高于規(guī)定上限，產(chǎn)生粘扣，導致絲扣無法卸開。

針對這種情況，一方面要嚴把鉆具修理關(guān)，保證供井鉆具修扣后表面處理（磷化或鍍銅）的質(zhì)量，二是嚴把操作關(guān)，盡可能的使用專用的上扣設備進行上扣，消除可能產(chǎn)生二次上扣的潛在因素，再者，關(guān)于螺紋密封脂，推薦使用鋅含量為40%-60%的密封脂，上卸扣既可以起到減摩作用，又能有效的防止粘扣，減少螺紋的損壞。

3.3 密封面

泥漿在水平定向穿越工程中的作用是：清洗井底（壁）、冷卻和潤滑鉆頭、攜帶巖屑、降低交變應力。泥漿的工作特點在地表以下15-30米左右，基本上是常溫的工作狀態(tài)，且壓力不是很高。相比較而言，對于密封面的要求不是那么高，鑒于該特點，在進行檢測時，可適當降低要求，對于小的凸起，可用銼刀銼平；嚴重的坑形缺陷或臺肩面貫穿的應予以拒接接受并進行相關(guān)修理。

由于穿越定向鉆的泥漿壓力不高，且是水平鉆進，相對于普通鉆井而言，當鉆井結(jié)束后，管體內(nèi)殘余的泥漿易滯留，如不及時清理，一方面會繼續(xù)腐蝕管體；另一方面長期不使用，使其硬化，很容易使管體堵死，會對再次使用產(chǎn)生影響。

3.4 鉆桿本體

作為鉆具的主體，管體的好壞直接影響穿越工程的安全，以我公司2012年4月及12月在某穿越現(xiàn)場檢測的近千根6 5/8英寸的鉆桿為例，發(fā)現(xiàn)了較多的管體出現(xiàn)裂紋的鉆具，且大都集中在近公端、近母端的加厚過渡區(qū)域，這也是穿越用鉆桿裂紋的高發(fā)區(qū)。

通過總結(jié)定向鉆穿越施工的特點，我們認為鉆桿斷裂主要是承受的彎矩過大造成的：一方面在鉆導向孔過程中，如果實際曲線與理論曲線偏差較大，或出現(xiàn)急彎、死折等，都可能使鉆桿產(chǎn)生過大的彎矩。另一方面可能由于擴孔后孔洞不規(guī)則，使管道與擴孔器以及鉆桿軸線形成夾角，從而造成鉆桿承受彎矩過大。因此，針對以上特點，對于管體的探傷，在檢測過程中應予以更多的注意。就方法而言，主要是采用漏磁系統(tǒng)對管體進行全面檢測。在探傷過程中，對于信號突變的地方，要通過磁粉等其他方法予以復查，再進行評價，做到處處無漏檢。漏磁探傷雖然可對鉆桿本體實施有效檢測，但仍有檢測盲區(qū)，如鉆桿的加厚過渡帶、臺肩面、接頭等，還需要輔以磁粉檢測。在檢測前要進行全面的清理，以減小表面因素對缺陷判斷的影響。

此外，由于穿越施工的特點，其使用的鉆桿出現(xiàn)彎曲的情況也較多，在檢測的過程中也要多加注意。

4 建議

關(guān)于穿越用鉆具的使用及檢測保養(yǎng)，一方面加強鉆具管理，規(guī)范操作，掘棄習慣做法，避免對鉆具產(chǎn)生不必要的損傷；另一方面要加強鉆具的日常維護工作，包括接頭和管體，對易發(fā)生失效的薄弱部位加強探傷檢測，做到定期檢測，定期維護。

除上述建議外，考慮到擴孔及回拖時，鉆桿承受拉力、扭矩、彎矩都比較大，可考慮合理分配鉆具的使用，即將狀態(tài)較的好的鉆具用于擴孔及回拖，做到安全生產(chǎn)。

參考文獻

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[2] 范森，刑淑芳，毛玉琢等.鉆具螺紋密封脂的組成及作用[N].大慶石油學院學報.2004，28（3）：46-48

作者簡介

韓雄，1986年生，2010年畢業(yè)于西南石油大學材料工程專業(yè)，助理工程師，現(xiàn)從事石油鉆具、井口工具以及井場檢測監(jiān)理等工作。