水平定向钻施工过程中，孔内钻杆承受着压(导向孔钻进时)、拉(回扩钻进与拉管时)、弯、扭等多种荷载的综合作用，是处在复杂的应力状态下进行工作的，并经常和孔壁岩石、砂砾石摩擦损耗，使其强度降低，特别是在长距离、大口径的管道铺设施工中，钻杆所受的力更大更复杂。钻杆质量的好坏直接影响着工程质量，如果在孔内发生钻杆折断和掉落事故，可能造成工程失败，拖延工期，影响经济效益。

当施工中出现以下现象，我们可以判断出钻杆断裂：

（1）扭力、给进力或回拖力骤然降低;

（2）泥浆泵压力明显下降;

（3）探测仪器接受信号无明显改变、变化迹象;

（4）钻杆旋转，钻头信号无旋转。

01 钻杆断裂原因

1、非开挖钻杆使用时间太长,表面损伤较多,接近或超出疲劳寿命，未能及时保养或更换；

2.钻杆材质、厚度、热处理、机加工不符合要求，钻进技术参数不当，导致钻杆断裂；

3.扩孔器型号选择不合理，未能根据实际地质条件进行配套的选型，使得钻进扭矩增大，钻杆磨损增加而断裂；

4.钻杆在孔径严重超径孔段断脱。由于泥浆护壁达不到要求，在强风化破碎带、砂砾层、砂性土地层中，泥浆失水量大，泥浆中的自由水在压差作用下大量渗入孔壁，造成孔壁垮塌。引起孔壁严重超径，使得钻孔自由空间加大，在轴向压力作用下，钻杆柱弯曲变形增大，钻杆在旋转和扭力的共同作用下很容易折断；

5.变径接头、丝扣联接处攻丝不到位，丝扣不能完全咬合，造成在钻进及扩孔施工过程中丝扣受理不均匀引起断杆事故;

6.钻孔轨迹曲率半径过小，在给进或回拖过猛的情况下，容易造成钻杆断裂。回拉扩孔作业时，扩孔器往往突然受到较大的阻力而被卡住，还在不停的施加扭力或回拖力，钻杆将承受巨大的扭力和拉力，从而导致钻杆断裂。

7、钻杆在扩孔阶段承受拉、扭复合应力，受频繁交变应力的影响，易出现绳甩效应，导致钻杆断裂。

02 预防措施

引起钻杆断裂和掉落的原因主要是钻杆质量不合格、施工时扭矩过大以及地层条件过于复杂等。为预防并解决该问题的发生，我们可以采取下列措施：

（1）定期检查。钻杆使用一段时间后，就应检查钻杆的磨损、弯曲、表面划痕等情况，要及时淘汰磨损过度、明显弯曲及表面划痕较深的钻杆。

（2）规范操作。施工过程中要严格按照钻杆所允许的拉力、扭矩和曲率半径来使用钻杆。钻进及扩孔时给进或回拖力要保持适中，进入裂隙发育、砂砾石、坚硬岩石等地层，压力要适当减小，转速要相应提高。如出现卡钻现象要迅速减小给进力或回拖力，避免钻杆受到较大强度的扭力。

（3）增加预防措施。通过在扩孔器前端设置扶正器，减小扭矩减轻交变应力对钻杆的影响，降低钻杆断裂的发生概率。若施工过程中发生钻杆断裂状况，可采用公锥或母锥打捞回收断裂钻杆。

（4）泥浆的选择。在砂层、卵砾石层中钻进时应使用优质泥浆，确保孔壁稳定，防止坍塌、掉块和钻孔超径等孔内事故发生。泥浆在钻杆外壁形成泥皮，起润滑作用，能减小钻进扭矩，减少钻杆磨损，对保护钻杆起到非常重要的作用。

（5）优化扩孔级配。对于扩孔分级不合理的问题，科学进行扩孔分级。施工监理和业主应当督促施工单位合理分级，对于直径超过400mm的管道，扩孔应分级、多次扩孔，根据钻机、泥浆系统、钻杆规格、地质情况等，确定扩孔级差。

（6）丝扣油的使用。质量好的丝扣油能有效防止钻杆粘扣、减小卸扣扭矩、减少扣面磨损。

（7）防止钻杆失稳。钻杆是力学中的细长杆，在受压力作用下有失稳的趋势。因此，在导向孔施工阶段要对处于自由状态的钻杆进行约束1-3=1-1*9/10+2*9-7=3，防止在造斜顶进过程中钻杆失稳而弯曲失效。钻杆失稳情况多发生在钻机夹持器至入地点之间的钻杆段，应尽量缩短该段长度，或采取适当的约束措施。为防钻杆失稳，一般应使钻杆自由段长度小于钻杆直径的20倍。

（8）导向孔偏差控制。导向孔实际曲线与设计穿越曲线的偏差不应大于1%，且偏差应符合相关规定。导向孔施工完毕后，必须由监理或业主进行验收，验收合格后才能进行扩孔。