定向钻钻杆断裂原因及解决办法

一.断裂原因

1. 施工承包商为控制投资成本，选用的定向钻设备与工程实际施工需求不匹配，设备吨位偏小，且日常保养维护不及时，设备故障频发，导致钻进作用力不均衡；同时施工过程中频繁启停，造成成孔质量不佳、孔洞形态不规则，钻具易发生卡滞抱死现象，最终引发钻杆断裂。

2. 扩孔器型号选型缺乏合理性，未结合现场实际地质条件选配适配的扩孔器，致使钻进过程中扭矩大幅增加，钻杆磨损加剧，进而导致断裂。

3. 钻杆选用及管理不规范，未建立完善的钻杆跟踪管理机制，缺乏钻杆检测数据的系统统计，导致同一套钻杆使用寿命差异较大，其中磨损严重的钻杆因局部应力集中，易发生断裂。

4. 导向孔偏差控制不到位，实际偏差超出合理范围，后期进行偏差矫正时，钻杆受力曲线不符合设计要求，承受的弯矩过大，易造成钻杆应力累积超标，或直接导致钻杆表面因摩擦生热出现热裂；尤其钻杆接头部位需承受较大侧向摩擦力，与孔壁发生周期性接触摩擦时会产生大量热量，使接头表面材料形成脆性马氏体组织，在过大弯矩的叠加作用下，易引发钻杆接头内螺纹纵向开裂。

5. 扩孔分级规划不合理，施工单位为追赶工期，擅自减少扩孔分级次数，导致单次钻进扭矩急剧增大，钻杆磨损速度加快，增加了断裂风险。

6. 施工区域地质条件较差，孔道易发生破碎塌陷，且钻进过程中产生的钻屑堆积过多，导致钻具卡滞抱死的风险大幅上升，最终引发钻杆断裂。

二.解决方法

1. 针对定向钻机及扩孔器选型不合理问题，强化开工前的审核管理工作。开工前需全面研读相关设计文件（重点核对地质勘察资料），严格审查施工承包商报送的施工方案及拟投入使用的定向钻设备参数，确保配备的钻机、钻具与工程施工实际需求精准匹配；对不符合要求的，严禁开工。开工后，需根据现场实际钻进情况，及时跟踪设备运行状态及钻具适配性，并做好动态调整。

2. 针对钻杆选用不合理问题，严格规范钻杆的选型标准与全流程管理。

① 钻杆选型需与钻机技术参数相匹配，结合过往施工经验，钻杆承受的最大扭矩应按估算最大扭矩的2倍选取（最大估算扭矩计算可参照相关技术规范执行）；

② 进场钻杆必须按照《钻杆分级检验方法》（SY/T5824）开展检测分级，分级后按需使用；对于进度管控要求高、风险较大的工程，应优先选用一级钻杆；

③ 建立健全钻杆全生命周期管理档案，详细记录每根钻杆的进场检测、使用时长、工况、磨损情况等信息，使用过程中定期倒换钻杆，确保各钻杆使用寿命均衡；

④ 对于进度风险较高的定向钻工程，应采用有限元模拟分析方法，对钻杆进行应力核算与寿命评估，提前规避断裂风险；

⑤ 扩孔器前后应配置2~3根加厚钻杆，实现钻杆与钻铤的平稳过渡，降低应力集中风险。

3. 针对导向孔偏差过大问题，强化偏差全过程管控。导向孔实际成型曲线与设计曲线的偏差不得超过穿越长度的1%，且需符合相关行业规范及设计要求；导向孔施工完成后，必须经监理单位或建设单位验收合格，方可进入后续扩孔施工环节。

4. 针对扩孔分级不合理问题，科学规划扩孔流程与分级标准。施工监理单位及建设单位应加强现场监督，督促施工单位合理制定扩孔分级方案；对于管道直径超过400mm的工程，必须采用分级、多次扩孔的方式，结合钻机性能、泥浆系统参数、钻杆规格及现场地质条件，合理确定每级扩孔级差。常规情况下，第一级扩孔直径控制在20″～24″，后续每级按4″～10″的级差逐步扩大。

5. 针对地质条件不佳等问题，强化扩孔过程监测与管控。扩孔施工过程中，需实时跟踪、分析各项施工参数（如扭矩、拉力等）的变化情况，若发现参数异常超标，应立即暂停施工，及时开展洗孔作业，待洗孔合格后再恢复扩孔；对于岩石地质破碎区域的定向钻工程，每次扩孔完成后，至少需进行一次洗孔作业，清除孔内积屑、稳定孔壁，降低钻具抱死及钻杆断裂风险。