钻具失效影响因素分析及规范管理对策

前言

钻具是钻井作业的核心工具，其性能和使用状况直接影响钻井施工的安全性和效率，但是在复杂的井下环境中，钻具常因疲劳损伤及操作不当等因素发生失效，导致钻井作业中断，甚至引发严重的安全事故，这不仅增加了钻井成本，还影响了油气资源的勘探与开发进度[1]。目前，随着油气田勘探开发向深层和非常规油气资源领域拓展，钻井作业面临更高的技术挑战，对钻具的性能和可靠性提出了更严格的要求，如何有效识别和预防钻具失效，提高其使用寿命，已成为钻井工程领域亟待解决的关键问题。针对此问题，本次研究将结合钻具失效的影响因素，开展钻具规范管理对策研究，为提高钻具管理的科学性和规范性奠定基础。

1 钻具失效影响因素分析

1.1 标准和规定执行不到位

钻具的使用和维护往往缺乏统一的标准化管理体系，在一些钻井项目中，由于钻具管理的标准不清晰或执行力度不够，导致钻具在作业过程中出现不当使用或过度磨损。钻具的定期检查和维护工作未能按照标准进行，造成了疲劳损伤和腐蚀性损害未能及时发现和修复，进而导致钻具早期失效[2]。钻具操作人员的技术水平和操作规范的遵守情况也直接影响钻具的使用寿命，如果钻具操作人员未能严格按照操作规程进行作业，导致钻具在极限工况下承受过大负荷，容易造成过早的损坏和失效。

1.2 现场技术管理落实不到位

现场技术管理的不足表现在对钻具使用环境的评估和预警机制的缺失，在不同的井下条件下，钻具的工作负荷和温度等因素差异较大，若未对这些因素进行详细分析和评估，钻具在作业过程中可能会因不适应特定的工况而提前失效[3]。在高温高压或腐蚀性环境下，钻具材料如果没有得到合适的选择和处理，会在短时间内发生疲劳断裂或腐蚀破坏，现场技术管理不到位，缺乏对这些特殊环境的监控和预警，就可能错过最佳的维护时机，导致钻具失效。

1.3 钻具管理数字化程度不高

数字化管理的缺失使得钻具的使用状态和维护记录难以实时监控和更新，在传统管理模式下，钻具的使用情况和维修历史等信息通常依赖人工记录和汇报，这不仅容易出现信息滞后或错误，还缺乏实时数据分析能力，而如果无法及时掌握钻具的实际工作状态，技术人员就无法准确判断钻具的使用寿命和健康状况，容易错过最佳的维修或更换时机，导致钻具过度使用或提前失效。数字化技术能够通过对钻具工作环境和使用数据的实时采集，而在数字化管理不到位的情况下，钻具的维护工作往往依赖于经验判断，缺乏科学依据，容易导致过度维修或忽视必要的检查，影响钻具的可靠性。

1.4 钻具及专业人员配置不足

钻具配置不足主要体现在钻具的种类和数量不能满足不同作业环境和井下条件的需求，在一些钻井项目中，企业或项目方未能根据作业环境的变化和实际需求，合理配置所需的钻具类型和数量。在高温高压和复杂地质等特殊环境下，钻具材料和设计要求与常规作业有显著差异。如果未能提前准备适应特殊工况的钻具，就可能导致常规钻具在极限条件下失效，影响钻井作业的进度和安全性。钻井作业需要一支专业的技术团队来进行钻具的管理和维修。若项目方未能配置足够的专业人员，尤其是经验丰富的技术人员和维修人员，将导致钻具在使用过程中未能得到及时的检查和维护，无法准确判断钻具的使用状态及其潜在风险。

2 钻具规范管理对策研究

2.1 强化钻具全生命周期的过程管控

在钻具的设计阶段，应根据不同的井下工况和地质环境，选择适合的材料和结构进行优化设计，设计阶段要充分考虑钻具在极限工况下的承载能力和耐腐蚀性，确保钻具在恶劣环境下的可靠性，设计阶段还应考虑钻具的维修性和可操作性，确保后续维护工作能够便捷高效地进行。在钻具的制造和采购环节，要严格执行相关的质量控制标准，确保钻具的生产工艺和材料符合规定要求。制造环节的质量把控对钻具的整体性能起着决定性作用，因此要加强对供应商的管理，确保所采购的钻具符合高标准的生产要求，要建立完整的钻具入库检验和质量跟踪机制，对每一批次钻具的质量进行严格检测。

2.2 加强现场钻具使用管理

现场钻具使用管理应从技术规范和操作标准入手，确保操作人员严格按照操作规程进行作业，技术人员和钻井作业人员需要定期接受专业培训，熟悉钻具的正确使用方法和维护要求。严格执行钻具安装和操作的标准，避免因不当操作导致的钻具损坏或性能下降，操作人员应当定期检查钻具的工作状态，发现异常及时报告并采取措施，避免故障蔓延。现场钻具使用过程中，必须强化对钻具运行状态的实时监控和数据记录，可以利用传感器和无线监测技术等数字化手段，实时采集钻具的工作负荷和振动等关键数据，监控钻具的使用状况。通过数据分析，及时发现钻具可能存在的疲劳损伤或磨损情况，为后续的维护和更换提供科学依据。

2.3 加强钻具检测管理

钻具的检测应贯穿整个生命周期，包括制造和报废等各个阶段，在钻具制造阶段，必须严格进行质量控制和检测，确保钻具符合设计和材料标准。制造完成后，钻具进入现场前，必须进行严格的入库检验，检查其是否存在制造缺陷或运输过程中造成的损伤，确保每一件钻具都能够满足作业要求。在钻具使用阶段，定期和实时的检测尤为重要，应建立健全的钻具检测计划，规定每个使用周期后的检查频次和内容，现代化的检测手段能够及时发现钻具内部的裂纹和其他隐性缺陷，这些技术能够在不拆卸钻具的情况下，检测出钻具可能存在的微小缺陷，从而避免事故发生。

2.4 强化钻具检维修管理

对于频繁使用的钻具，应增加检查频率，以确保其始终处于良好的工作状态。强化钻具的维修管理，要求在维修过程中使用符合标准的替换部件，确保维修质量。每次维修后的钻具应进行严格的检测，确保其修复后的性能符合作业要求。在维修过程中，要制定维修质量验收标准和流程，确保每一项维修工作都经过严格审核和质量控制，防止因维修不当影响钻具的使用寿命和作业安全。

3 结论

综上所述，钻具失效会导致钻井作业中断，增加非生产时间，影响施工进度，钻具失效不仅会增加直接维修或更换成本，还会导致作业延误，影响整个钻井工程的经济效益。因此，需要根据钻具失效的影响因素，采取合理的管理措施，提高钻具的使用寿命，减少频繁更换和修复带来的时间损失，从而提升钻井效率。

参考文献：

[1]司东亮.石油钻具失效分析及改进建议[J].中国石油和化工标准与质量,2023,43(16):28-30.

[2]谭雷川.钻具失效影响因素分析及规范管理对策[J].科技与创新,2023,(10):139-141.

[3]张海强.钻井机械设备失效影响因素及措施[J].设备管理与维修,2020,(06):50-51.