定向钻的钻杆断裂原因及解决办法

一、断裂原因  

1.   为了节省投资，施工承包商使用的定向钻设备与工程施工实际需求不相匹配，定向钻设备吨位过小、保养不及时，故障率高，使得定向钻钻力不均匀，同时施工走走停停使得成孔质量差、孔洞不规则，钻具易抱死，导致钻杆断裂；

2.   扩孔器型号选择不合理，未能根据实际地质条件进行配套的选型，使得钻进扭矩增大，钻杆磨损增加而断裂；

3.   钻杆选择不合理，因未对钻杆进行跟踪管理，缺少钻杆检测数据统计，导致所用一套钻杆寿命不均匀，其中磨损较大的钻杆因应力集中而断裂；

4.   导向孔偏差控制不合理，偏差过大，在后期矫正过程中因实际曲线不合理，钻杆所承受的弯矩过大，容易导致钻杆应力增加或者直接使钻杆表面摩擦热裂而断裂，特别是钻杆接头承受了高的侧向摩擦力，其与孔壁周期性接触摩擦时，产生大量热量，使接头表面材料经受周期性加热和冷却，产生脆性的马氏体，在弯矩过大的因素同时影响下，造成钻杆接头内螺纹的纵裂；

5.   扩孔分级不合理，施工单位为赶工期而减少扩孔分级，使得钻进扭矩大大增加，容易导致钻杆磨损增加而断裂；

6.   因地质情况不理想，孔道破碎塌陷、钻屑过多，使得钻具抱死风险增大，导致钻杆断裂。

二、解决办法  

1.   针对定向钻机和扩孔器选型不合理的问题，强化定向钻开工管理。应在定向钻开工前认真研究相关设计文件（特别是相关地勘资料），审查施工承包商报批的施工方案和拟使用的定向钻设备，确保所配置的定向钻设备、钻具与工程施工实际需求相匹配，不符合要求的禁止开工，并应在开工后根据实钻情况及时进行跟踪和调整。

2.   对于钻杆选择不合理的问题，严格钻杆的选择和管理。

①钻杆选择应与钻机参数相匹配，根据此前施工中的经验，钻杆受到的最大扭矩应按最大估算扭矩的2倍选取（最大估算扭矩的计算公式可参照有关技术文件）；

②进场的钻杆应按《钻杆分级检验方法》（SY/T5824）进行检测分级使用，对于进度风险较大的工程应使用一级钻杆；

③应建立钻杆管理档案，全过程记录每根钻杆的使用情况，使用过程中应倒换使用，使各钻杆的寿命均匀；

④进度风险较大定向钻工程应采用有限元模拟分析对钻杆进行应力分析和寿命评价；

⑤扩孔器前后应设置2~3根加厚钻杆进行钻杆与钻铤的过渡。

3.   对导向孔偏差过大的问题，加强导向孔偏差控制。导向孔实际曲线与设计曲线的偏差不应大于穿越长度的1%，且偏差应符合相关规定；导向孔施工完毕后，必须由监理或业主进行验收，验收合格后才能进行扩孔。

4.   对于扩孔分级不合理的问题，科学进行扩孔分级。施工监理和业主应当督促施工单位合理分级，对于直径超过400mm的管道，扩孔应分级、多次扩孔，根据钻机、泥浆系统、钻杆规格、地质情况等，确定扩孔级差。一般情况下，第一级扩孔直径20″～24″，然后按4″～10″进行分级扩孔。

5.   关于地质情况不理想等问题，要求严密监测扩孔过程。扩孔过程中应严密跟踪和分析各项参数的变化情况，如发现扭矩、拉力过大，宜及时采取洗孔作业，洗孔结束后，再继续进行扩孔；对于岩石地质破碎的定向钻每次扩孔后至少应洗孔一次。