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摘要：本文主要研究井下作业工具的可靠性对安全生产的影响，首先对井下工具的可靠性设计进行简单介绍，了解井下工具可靠性设计的基本情况，重点分析井下工具选用遵循的原则，在此基础上深入研究井下工具的失效原因及修复措施，希望通过本文的研究能够更加全面的掌握关于井下工具设计选用的基本情况，同时也为后期更好的修复井下工具提供参考。
关键词：井下作业工具；可靠性；失效原因
1引言
随着石油产业规模的不断扩大，井下石油钻井作业受到人们越来越多的关注。在井下钻井作业中，井下工具的质量及工作状态直接影响到钻井作业的顺利进行。石油钻井作业环境复杂、工作难度比较大，对于井下工具要求比较高，因此在现阶段加强对于井下作业工具的可靠性对安全生产的影响的研究具有重要的现实意义，能够更加全面的了解井下工具的可靠性设计、工具选用原则以及导致工具失效的主要原因，针对井下工具使用的实际情况研究制定合理的措施对井下工具进行修复，保障石油钻井井下作业的可靠进行。
2井下工具的可靠性设计
目前针对石油钻井井下工具的可靠性设计有多种不同的方法，比如耐环境设计法、维修性设计法、概率设计法、预防故障设计法、安全设计法等。其中概率设计法是应用最为广泛的一种可靠性设计方法。
所谓概率设计法就是将工具设计中涉及到的各种变量作为随机变量进行处理，保障井下工具总体满足条件指定的指标，达到标准的可靠性要求。概率设计法不同与常规设计法中对于经验确定的安全系数的引用，而是将工具可靠性与安全系数联系在一起，根据具体情况合理的调整设计工具时涉及到的零部件的形状大小，避免了常规设计的盲目性和保守性，可靠性更高。概率设计法又可以细分为应力-强度模型求可靠性、疲劳强度概率法设计、数据统计法、静强度概率法设计等，其中应力-强度干涉模型主要研究强度的分布情况，分析计算干涉区域内出现强度失效情况的概率。静强度概率则是通过分析确定不同的工具零部件的可靠性指标来确定每个零件的具体失效形式，进而确定不同零部件材料的强度标准差等数据，利用这些数据来确定其设计参数，根据参数设计井下工具。统计数据则是以经验数据和模拟数据来进行推演分析。疲劳强度概率法的设计分为两种模式，一种是以规定寿命为目标来设计工具，确保其可靠性能够满足寿命要求。另外一种是按照井下工具使用条件，比如结构条件和给定载荷等，以此为设计要求分析测量工具的可靠性寿命。具体的设计方法的选择可以根据实际情况进行确定。
3井下工具选用遵循的原则
3.1井下工具的实用性
井下作业环境复杂，不同的石油钻井对于工具的要求也不同，因此在选择井下工具时必须考虑工具的实用性。以井下封隔器为例，这是一种石油开采中常用的井下工具，技术成熟，应用范围广泛，常见的类型包括自封式Z、压缩式Y、扩张式K、组合式和楔入式X等多种形式，各个形式的封隔器有根据具体的应用要求产生不同的型号衍生，其应用原理、特点及使用性能各有不同。
3.2结构性能稳定可靠
井下工具在使用中必须保障性能稳定可靠，否则可能会造成运行故障，影响到井下作业的效果及成本。比如说井下封隔器必须满足能上能下、能放能取，且封堵严密、阻隔持久。而隔水器则要满足能投的进又可以取得出的基本要求。除此之外，井下工具都要满足耐腐蚀、耐高温、耐压力而且结构简单、操作方便等基本的使用要求。
3.3与现有设备工具相匹配
在井下作业时有些情况需要用到多种不同的设备，尤其是会出现于地面操作配合的情况。因此在选择井下设备时要充分考虑设备的适配情况，与现有工具相匹配这样才能更好的发挥不同设备工具的性能，实现井下作业的目的。也有利于保障施工作业的安全。
4井下工具的失效原因及修复措施
近年来随着石油产业规模的不断扩大，石油钻井作业的要求也不断提高，使用的井下工具种类越来越丰富，常用的主要有钻井、修井、打捞、固井、采油、震击等工具，分别用来处理钻井、注水、修井、测井等不同的作业需求。石油井下作业环境复杂，井下工具在使用中容易出现故障，导致工具失效，影响到正常的井下作业，因此研究井下工具的失效原因及修复措施是十分必要的。
4.1结垢危害原因及其修复
井下工具结垢以水垢为主，一旦出现工具结垢的情况就会堵塞工具的孔径，影响到工具的流通性，同时由于水垢的覆盖，会对工具造成一定程度的腐蚀，而且水垢在工具表面附着以后会增加工具表面的粗糙程度，降低工具的密封性能。导致井下工具结垢的原因主要有两个方面，其一是井下水中的结晶和矿物质沉淀，附着在工具表面形成水垢，其二是井下作业过程中，井下温度以及压力变化，使得物质在工具表面凝结，形成水垢。
目前针对井下工具水垢问题主要有物理清除和化学清除两种不同的方法，物理清除是利用刮管器刮除工具表面的水垢，虽然能够起到较好的清除效果，但是操作程序相对复杂。而化学清除则是利用药剂对工具进行浸泡，通过药剂与结垢附着物之间的化学反应来清除水垢，操作简单有效。但是药剂反应过程中也可能会对工具造成侵蚀，只有材质较高的井下工具才能使用这种方法。
4.2腐蚀失效危害原因及修复
井下工具在使用中会出现多种不同类型的腐蚀，比如长时间与钻井液接触会导致工具表面变薄，产生均匀自然腐蝕，两种工具的金属属性不同会产生电位差，形成电腐蚀。而井中进入氧气就会与金属产生反应，出现锈蚀。冲击腐蚀则是由于高度气流或者液流冲刷破坏导致。一旦井下工具出现腐蚀问题，其性能就会受到影响，甚至出现安全事故。针对工具腐蚀失效问题，一方面是要做好工具采购选用的监督控制，确保使用工具质量符合要求，另一方面可以采用镀铬的方式对腐蚀失效的工具进行修复。
4.3磨损原因及修复
工具使用过程中难免会产生摩擦，长时间的摩擦就会导致工具磨损，最终造成工具疲劳断裂，导致疲劳断裂的原因又分为材料缺陷、工具腐蚀疲劳和大面积腐蚀导致的脆性断裂三种。针对井下工具磨损问题，一方面要提升工具质量性能，另一方面要合理选择工具及操作方式，延长工具使用寿命。
5结语
通过本文分析可知，在井下作业过程中会用到诸多不同的井下工具，这些工具的性能直接影响到井下作业的安全及效率。在井下工具设计选择时必须遵循一定的原则及科学的的设计方法，保障工具的可靠性。本文提出的措施能够有效解决井下工具操作使用中可能会出现的各种失效情况，保证井下工具的正常使用，更好的满足井下作业的需求，保障井下作业的高效安全进行，实现良好的经济社会效益。
参考文献：
[1]南加瑞，李照红，王利娜，等.井下作业工具的安全可靠性研究[J].中国科技纵横，2015，（13）：153-153，155.
[2]曹健.井下作业工具的可靠性对安全生产的影响[J].中国化工贸易，2015，（36）：79-79.
[3]廖丽凯.井下作业工具的可靠性对安全生产的影响[J].化工管理，2017，（31）：135.
关键词：井下作业工具；可靠性；失效原因
1引言
随着石油产业规模的不断扩大，井下石油钻井作业受到人们越来越多的关注。在井下钻井作业中，井下工具的质量及工作状态直接影响到钻井作业的顺利进行。石油钻井作业环境复杂、工作难度比较大，对于井下工具要求比较高，因此在现阶段加强对于井下作业工具的可靠性对安全生产的影响的研究具有重要的现实意义，能够更加全面的了解井下工具的可靠性设计、工具选用原则以及导致工具失效的主要原因，针对井下工具使用的实际情况研究制定合理的措施对井下工具进行修复，保障石油钻井井下作业的可靠进行。
2井下工具的可靠性设计
目前针对石油钻井井下工具的可靠性设计有多种不同的方法，比如耐环境设计法、维修性设计法、概率设计法、预防故障设计法、安全设计法等。其中概率设计法是应用最为广泛的一种可靠性设计方法。
所谓概率设计法就是将工具设计中涉及到的各种变量作为随机变量进行处理，保障井下工具总体满足条件指定的指标，达到标准的可靠性要求。概率设计法不同与常规设计法中对于经验确定的安全系数的引用，而是将工具可靠性与安全系数联系在一起，根据具体情况合理的调整设计工具时涉及到的零部件的形状大小，避免了常规设计的盲目性和保守性，可靠性更高。概率设计法又可以细分为应力-强度模型求可靠性、疲劳强度概率法设计、数据统计法、静强度概率法设计等，其中应力-强度干涉模型主要研究强度的分布情况，分析计算干涉区域内出现强度失效情况的概率。静强度概率则是通过分析确定不同的工具零部件的可靠性指标来确定每个零件的具体失效形式，进而确定不同零部件材料的强度标准差等数据，利用这些数据来确定其设计参数，根据参数设计井下工具。统计数据则是以经验数据和模拟数据来进行推演分析。疲劳强度概率法的设计分为两种模式，一种是以规定寿命为目标来设计工具，确保其可靠性能够满足寿命要求。另外一种是按照井下工具使用条件，比如结构条件和给定载荷等，以此为设计要求分析测量工具的可靠性寿命。具体的设计方法的选择可以根据实际情况进行确定。
3井下工具选用遵循的原则
3.1井下工具的实用性
井下作业环境复杂，不同的石油钻井对于工具的要求也不同，因此在选择井下工具时必须考虑工具的实用性。以井下封隔器为例，这是一种石油开采中常用的井下工具，技术成熟，应用范围广泛，常见的类型包括自封式Z、压缩式Y、扩张式K、组合式和楔入式X等多种形式，各个形式的封隔器有根据具体的应用要求产生不同的型号衍生，其应用原理、特点及使用性能各有不同。
3.2结构性能稳定可靠
井下工具在使用中必须保障性能稳定可靠，否则可能会造成运行故障，影响到井下作业的效果及成本。比如说井下封隔器必须满足能上能下、能放能取，且封堵严密、阻隔持久。而隔水器则要满足能投的进又可以取得出的基本要求。除此之外，井下工具都要满足耐腐蚀、耐高温、耐压力而且结构简单、操作方便等基本的使用要求。
3.3与现有设备工具相匹配
在井下作业时有些情况需要用到多种不同的设备，尤其是会出现于地面操作配合的情况。因此在选择井下设备时要充分考虑设备的适配情况，与现有工具相匹配这样才能更好的发挥不同设备工具的性能，实现井下作业的目的。也有利于保障施工作业的安全。
4井下工具的失效原因及修复措施
近年来随着石油产业规模的不断扩大，石油钻井作业的要求也不断提高，使用的井下工具种类越来越丰富，常用的主要有钻井、修井、打捞、固井、采油、震击等工具，分别用来处理钻井、注水、修井、测井等不同的作业需求。石油井下作业环境复杂，井下工具在使用中容易出现故障，导致工具失效，影响到正常的井下作业，因此研究井下工具的失效原因及修复措施是十分必要的。
4.1结垢危害原因及其修复
井下工具结垢以水垢为主，一旦出现工具结垢的情况就会堵塞工具的孔径，影响到工具的流通性，同时由于水垢的覆盖，会对工具造成一定程度的腐蚀，而且水垢在工具表面附着以后会增加工具表面的粗糙程度，降低工具的密封性能。导致井下工具结垢的原因主要有两个方面，其一是井下水中的结晶和矿物质沉淀，附着在工具表面形成水垢，其二是井下作业过程中，井下温度以及压力变化，使得物质在工具表面凝结，形成水垢。
目前针对井下工具水垢问题主要有物理清除和化学清除两种不同的方法，物理清除是利用刮管器刮除工具表面的水垢，虽然能够起到较好的清除效果，但是操作程序相对复杂。而化学清除则是利用药剂对工具进行浸泡，通过药剂与结垢附着物之间的化学反应来清除水垢，操作简单有效。但是药剂反应过程中也可能会对工具造成侵蚀，只有材质较高的井下工具才能使用这种方法。
4.2腐蚀失效危害原因及修复
井下工具在使用中会出现多种不同类型的腐蚀，比如长时间与钻井液接触会导致工具表面变薄，产生均匀自然腐蝕，两种工具的金属属性不同会产生电位差，形成电腐蚀。而井中进入氧气就会与金属产生反应，出现锈蚀。冲击腐蚀则是由于高度气流或者液流冲刷破坏导致。一旦井下工具出现腐蚀问题，其性能就会受到影响，甚至出现安全事故。针对工具腐蚀失效问题，一方面是要做好工具采购选用的监督控制，确保使用工具质量符合要求，另一方面可以采用镀铬的方式对腐蚀失效的工具进行修复。
4.3磨损原因及修复
工具使用过程中难免会产生摩擦，长时间的摩擦就会导致工具磨损，最终造成工具疲劳断裂，导致疲劳断裂的原因又分为材料缺陷、工具腐蚀疲劳和大面积腐蚀导致的脆性断裂三种。针对井下工具磨损问题，一方面要提升工具质量性能，另一方面要合理选择工具及操作方式，延长工具使用寿命。
5结语
通过本文分析可知，在井下作业过程中会用到诸多不同的井下工具，这些工具的性能直接影响到井下作业的安全及效率。在井下工具设计选择时必须遵循一定的原则及科学的的设计方法，保障工具的可靠性。本文提出的措施能够有效解决井下工具操作使用中可能会出现的各种失效情况，保证井下工具的正常使用，更好的满足井下作业的需求，保障井下作业的高效安全进行，实现良好的经济社会效益。
参考文献：
[1]南加瑞，李照红，王利娜，等.井下作业工具的安全可靠性研究[J].中国科技纵横，2015，（13）：153-153，155.
[2]曹健.井下作业工具的可靠性对安全生产的影响[J].中国化工贸易，2015，（36）：79-79.
[3]廖丽凯.井下作业工具的可靠性对安全生产的影响[J].化工管理，2017，（31）：135.