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【摘要】伴随着钻井工作的不断发展，钻具应用到实际工程工作中的数量越来越多，钻具的使用寿命及其稳定性受到越来越多的关注。螺杆钻具定子失效的主要类型包括：机械失效、疲劳失效、热失效、滞后失效和化学失效。本文通过对不同的失效原因的分析，提出了一些延长定子寿命的措施，希望能够对钻井工程的发展有所帮助。
【关键词】螺杆钻具；马达；钉子；失效机理；措施
引言
伴随着钻井工程的不断发展，钻具寿命的稳定性受到广泛地关注。钻具的寿命稳定性，和钻具使用的成功率，对于工程的正常施工以及施工进度有着重要的影响。仔细分析钻具出现故障的几率可以发现，马达定子部件出现的故障是影响最严重，也是最不可控的。导致这种现象的主要原因有是三个：一是马达属于钻具的动力源，没有马达钻具不能工作；二是马达中定子内衬的力学性能和耐用程度都比较薄弱；三是定子橡胶使用之后对其进行检测十分困难。所以，对钻具马达定子失效的深入研究时十分必要的，及时地制定出相应的解决措施是促进钻井工程发展的关键所在。
一、定子失效机理
（一）机械失效
机械失效的主要问题出现在定子橡胶基体上，在工作的过程中，由于作用力过大，超出了橡胶基体的设计应力和变形极限，导致故障出现。其中主要的原因有：（1）马达工作的环境经常处在超高压的状态下；（2）马达工作的过程中出现滞动的次数过多；（3）过盈配合的现象经常出现的马达定转子之间的配合上。
（二）疲劳失效
疲劳失效是由于转子的旋转导致的，其选装对橡胶产生的作用率，会由于高频交变载荷作用的原因而作用在定子橡胶上，进而就会导致定子橡胶疲劳失效的产生。
（三）热失效和滞后失效
其中热失效，是由于定子橡胶基体工作环境的温度长时间地超过额定温度，导致故障的出现。影响定子橡胶基体温度的主要因素有：（1）井内温度；（2）由于转子旋转而产生的的内应力，从而由此产生的之后热量；（3）前两者综合作用产生的热量。滞后失效产生的原因，是定子橡胶内产生了滞后热量，从而导致橡胶的力学性能急剧衰减。
（四）化学失效
化学失效出现的是由于定子橡胶和某种化学物质接触而导致的，直接产生的后果就是橡胶的化学性能明显地下降，产生收缩或者是膨胀的现象最终致使定子化学失效。其中最有可能引起化学反应的就是钻井液，它包含多种化学物质，会破坏橡胶的分子链。
二、延长定子寿命的措施
（一）根据马达的实际状况做到与服务的井况向匹配
由于螺杆钻具马达自身的特殊性，使得和其他配套工具相比，螺杆钻具马达拥有着相对较短的寿命。为了相对延长其使用寿命，在现阶段马达制造水平的基础上，优先选取本区块最佳型号的马达，合理地对各井断的钻具进行组合，利用各种科学的信息对钻具的寿命进行评估，利用参数对钻具和相应的井段进行匹配，实现钻具马达使用寿命的最大化。
（二）采取措施严格控制马达的现场操作
充分了解螺杆钻具的工作特性，在現场操作的过程中，除了要重视压降个流量的变化之外，还要加强对其他因素的控制：
（1）在钻井的过程中，及可能地将压降控制在推荐压降的最大值左右，尽量保持持平或者是略低；
（2）马达的最大推荐压降值不是一成不变的，要将马达转速所处的实际情况作为参考值，随时做出适当的调整。当马达的转速较低时，应当适当地调高最大推荐压降值；当马达的转速较高时，应当适当地调低最大推荐压降值。
（三）合理选择马达定子橡胶的材料
由于马达定子橡胶自身的特性，使得它对环境温度和钻井液的化学性质都十分地敏感，所以对马达定子橡胶的材料选择就显得十分重要。马达定子橡胶的才来哦主要分为两种，分别是普通丁腈橡胶（NBR）和氢化丁腈橡胶（HNBR）。其中丁腈橡胶主要由腈基化合物、加强材料、催化剂、妖姬和增塑剂构成，它的特点是具有较好的物理性能和耐油性，成本较低，能够适应井下环境温度120℃。氢化丁腈橡胶在制作的过程中，通过加入氢使得丁腈橡胶分解，对橡胶的物理性能进行了改善，具有很强的抗拉强度、耐高温性能、抗撕裂能力，虽然成本较高，但是可以经受住150℃甚至更高的温度。对于材料的选择，还应当根据实际情况而定。
（四）加强定子橡胶内衬套检测手段，提高修复定子橡胶的质量
在现在的检修水平之下，由于马大定子内腔的复杂性，很难对马达定子内腔的质量进行细致地检测，特别是由于长时间地使用导致的定子表面由疲劳失效二引起的微裂纹，是非常难以发现的。现在的简单方法，只能够进行简单地冲洗，对于故障的检测只能通过肉眼进行观察，再通过马达试压进行检验。如果马达的压力压力值达到要求就被认定为合格，而马大钉子表面的微裂纹就可能成为导致马达体腔失效的重大隐患。所以，加强定子橡胶内衬套的检测手段是十分重要的，具体的措施如下：
增加定子内腔内窥镜检测的工序，将其至于清洗工序和马达试验工序之间，作为现有的维修工艺的补充。在对马达定子内腔进行清洗之后，使用电子内窥镜对定子内腔进行细致地观察，针对每一个部位都进行放大和照相，以方便对每一个部位表面进行细致地分析，根据相应的标准判断损坏的程度，再制定相应的修补措施，尽可能低降低误判的几率。
总结
伴随着钻井工作的不断发展，钻具应用到实际工程工作中的数量越来越多，钻具的使用寿命及其稳定性受到越来越多的关注。马达是螺杆钻具最重要的部件，没有马达，螺杆钻具局不能进行钻井工作，同时定子马达本身的特性有决定着它是螺杆钻具中最薄弱的一个部件，对于环境的变化和化学的刺激十分敏感。仔细分析钻具出现故障的几率可以发现，马达定子部件出现的故障是影响最严重，也是最不可控的。本文通过对不同的失效原因的分析，从四个不同的角度提出了一些延长定子寿命的措施，希望能够对钻井工程的发展有所帮助。
参考文献
[1]王霞，朱臣昌，陈玉祥，侯铎.纳米CaCO_3与聚氯乙烯对采油螺杆泵定子橡胶材料（NBR）的改性研究[J].弹性体，2007年04期.
[2]高德利.钻井科技发展的历史回顾现状分析与建议[J].石油科技论坛，2004年02期.
[3]王薇，王中光，冼爱平，尚建库.CBGA结构热循环条件下无铅焊点的显微组织和断裂[J].金属学报，2006年06期.
【关键词】螺杆钻具；马达；钉子；失效机理；措施
引言
伴随着钻井工程的不断发展，钻具寿命的稳定性受到广泛地关注。钻具的寿命稳定性，和钻具使用的成功率，对于工程的正常施工以及施工进度有着重要的影响。仔细分析钻具出现故障的几率可以发现，马达定子部件出现的故障是影响最严重，也是最不可控的。导致这种现象的主要原因有是三个：一是马达属于钻具的动力源，没有马达钻具不能工作；二是马达中定子内衬的力学性能和耐用程度都比较薄弱；三是定子橡胶使用之后对其进行检测十分困难。所以，对钻具马达定子失效的深入研究时十分必要的，及时地制定出相应的解决措施是促进钻井工程发展的关键所在。
一、定子失效机理
（一）机械失效
机械失效的主要问题出现在定子橡胶基体上，在工作的过程中，由于作用力过大，超出了橡胶基体的设计应力和变形极限，导致故障出现。其中主要的原因有：（1）马达工作的环境经常处在超高压的状态下；（2）马达工作的过程中出现滞动的次数过多；（3）过盈配合的现象经常出现的马达定转子之间的配合上。
（二）疲劳失效
疲劳失效是由于转子的旋转导致的，其选装对橡胶产生的作用率，会由于高频交变载荷作用的原因而作用在定子橡胶上，进而就会导致定子橡胶疲劳失效的产生。
（三）热失效和滞后失效
其中热失效，是由于定子橡胶基体工作环境的温度长时间地超过额定温度，导致故障的出现。影响定子橡胶基体温度的主要因素有：（1）井内温度；（2）由于转子旋转而产生的的内应力，从而由此产生的之后热量；（3）前两者综合作用产生的热量。滞后失效产生的原因，是定子橡胶内产生了滞后热量，从而导致橡胶的力学性能急剧衰减。
（四）化学失效
化学失效出现的是由于定子橡胶和某种化学物质接触而导致的，直接产生的后果就是橡胶的化学性能明显地下降，产生收缩或者是膨胀的现象最终致使定子化学失效。其中最有可能引起化学反应的就是钻井液，它包含多种化学物质，会破坏橡胶的分子链。
二、延长定子寿命的措施
（一）根据马达的实际状况做到与服务的井况向匹配
由于螺杆钻具马达自身的特殊性，使得和其他配套工具相比，螺杆钻具马达拥有着相对较短的寿命。为了相对延长其使用寿命，在现阶段马达制造水平的基础上，优先选取本区块最佳型号的马达，合理地对各井断的钻具进行组合，利用各种科学的信息对钻具的寿命进行评估，利用参数对钻具和相应的井段进行匹配，实现钻具马达使用寿命的最大化。
（二）采取措施严格控制马达的现场操作
充分了解螺杆钻具的工作特性，在現场操作的过程中，除了要重视压降个流量的变化之外，还要加强对其他因素的控制：
（1）在钻井的过程中，及可能地将压降控制在推荐压降的最大值左右，尽量保持持平或者是略低；
（2）马达的最大推荐压降值不是一成不变的，要将马达转速所处的实际情况作为参考值，随时做出适当的调整。当马达的转速较低时，应当适当地调高最大推荐压降值；当马达的转速较高时，应当适当地调低最大推荐压降值。
（三）合理选择马达定子橡胶的材料
由于马达定子橡胶自身的特性，使得它对环境温度和钻井液的化学性质都十分地敏感，所以对马达定子橡胶的材料选择就显得十分重要。马达定子橡胶的才来哦主要分为两种，分别是普通丁腈橡胶（NBR）和氢化丁腈橡胶（HNBR）。其中丁腈橡胶主要由腈基化合物、加强材料、催化剂、妖姬和增塑剂构成，它的特点是具有较好的物理性能和耐油性，成本较低，能够适应井下环境温度120℃。氢化丁腈橡胶在制作的过程中，通过加入氢使得丁腈橡胶分解，对橡胶的物理性能进行了改善，具有很强的抗拉强度、耐高温性能、抗撕裂能力，虽然成本较高，但是可以经受住150℃甚至更高的温度。对于材料的选择，还应当根据实际情况而定。
（四）加强定子橡胶内衬套检测手段，提高修复定子橡胶的质量
在现在的检修水平之下，由于马大定子内腔的复杂性，很难对马达定子内腔的质量进行细致地检测，特别是由于长时间地使用导致的定子表面由疲劳失效二引起的微裂纹，是非常难以发现的。现在的简单方法，只能够进行简单地冲洗，对于故障的检测只能通过肉眼进行观察，再通过马达试压进行检验。如果马达的压力压力值达到要求就被认定为合格，而马大钉子表面的微裂纹就可能成为导致马达体腔失效的重大隐患。所以，加强定子橡胶内衬套的检测手段是十分重要的，具体的措施如下：
增加定子内腔内窥镜检测的工序，将其至于清洗工序和马达试验工序之间，作为现有的维修工艺的补充。在对马达定子内腔进行清洗之后，使用电子内窥镜对定子内腔进行细致地观察，针对每一个部位都进行放大和照相，以方便对每一个部位表面进行细致地分析，根据相应的标准判断损坏的程度，再制定相应的修补措施，尽可能低降低误判的几率。
总结
伴随着钻井工作的不断发展，钻具应用到实际工程工作中的数量越来越多，钻具的使用寿命及其稳定性受到越来越多的关注。马达是螺杆钻具最重要的部件，没有马达，螺杆钻具局不能进行钻井工作，同时定子马达本身的特性有决定着它是螺杆钻具中最薄弱的一个部件，对于环境的变化和化学的刺激十分敏感。仔细分析钻具出现故障的几率可以发现，马达定子部件出现的故障是影响最严重，也是最不可控的。本文通过对不同的失效原因的分析，从四个不同的角度提出了一些延长定子寿命的措施，希望能够对钻井工程的发展有所帮助。
参考文献
[1]王霞，朱臣昌，陈玉祥，侯铎.纳米CaCO_3与聚氯乙烯对采油螺杆泵定子橡胶材料（NBR）的改性研究[J].弹性体，2007年04期.
[2]高德利.钻井科技发展的历史回顾现状分析与建议[J].石油科技论坛，2004年02期.
[3]王薇，王中光，冼爱平，尚建库.CBGA结构热循环条件下无铅焊点的显微组织和断裂[J].金属学报，2006年06期.