李京川，赵金兰，瞿婷婷，罗华权

(中国石油集团石油管工程技术研究院 陕西 西安 710077)

0 引 言

螺杆钻具是一种把液体的压力能转换为机械能的能量转换装置。当高压液体进入钻具时，使转子在定子中滚动，马达产生的扭矩和转速通过万向轴传递到传动轴和钻头上，达到钻进的目的。螺杆钻具通常由旁通阀、马达节、传动轴和万向轴等部件组成，其服役环境较为恶劣，技术要求较高，近年来油气田发生了一些螺杆钻具失效事故，本文对某井作业中螺杆钻具的传动轴半环断裂失效进行了试验分析。

1 断裂失效概况

某油井进行钻进作业时，螺杆钻具的传动轴半环发生断裂并落井，该螺杆钻具断裂发生时，在该油井中的纯钻时间为15.57 h，循环时间为18.82 h。该断裂螺杆钻具传动轴经过两次保养，传动轴的累积工作时间为260 h，纯钻进时间196 h。传动轴断裂位置示意图如图1所示，失效样品长度约200 mm，其宏观形貌如图2所示。

图1 螺杆钻具传动轴断裂位置示意图

图2 失效样品宏观形貌

该螺杆钻具传动轴断口距离传动轴变径处约20 mm，此处直径大于小头螺纹处的直径，断裂位置不是螺杆工作时的共振点，即不是螺杆钻具传动轴的危险截面[1-4]，且该螺杆钻具传动轴纯钻进时间仅为196 h，即45 r/min×60 min/h×196 h=529 200 r。

该失效螺杆钻具传动轴的规格为Ф124 mm×36.5 mm，生产所依据的标准为SY/T 5383—2010《螺杆钻具》。

2 宏观分析

失效螺杆钻具传动轴断口宏观形貌如图3所示，断口表面分为高、低两个断面，较低断面约占断面的五分之三。……