石油钻杆作为钻井作业的核心承载部件，在钻进过程中需承受扭矩、拉力、压力及地层研磨等多重作用，极易出现外壁磨损、接头磨损、螺纹损伤等问题。若磨损钻杆未及时更换，可能引发钻杆断裂、井眼坍塌、钻井液泄漏等严重事故，甚至导致井眼报废。因此，需通过科学的检测方法，从外观、尺寸、性能等多维度判断磨损程度，精准界定 “可修复” 与 “需更换” 的边界。下面从磨损类型识别、判断标准、检测方法、更换原则四个维度，详细梳理石油钻杆磨损后的更换判断流程，为钻井现场作业提供指导。

一、先识磨损类型：明确不同部位磨损的风险差异

石油钻杆的磨损集中在管体、接头、螺纹三大核心部位，不同部位的磨损机制与危害程度不同，需先分类识别，再针对性判断。

（一）管体外壁磨损：常见且直接影响强度

管体外壁磨损多由钻杆与井壁、套管的摩擦，或地层中坚硬颗粒（如石英砂、砾石）的研磨导致，表现为外壁局部或均匀磨损、出现沟槽或麻点。根据磨损形态可分为两类：

均匀磨损：外壁整体厚度均匀减薄，常见于直井段或钻井液含砂量较高的工况，初期对强度影响较小，但长期磨损会导致管体抗扭、抗拉强度下降；

局部磨损：外壁出现局部沟槽、凹陷或麻坑，常见于水平井段（钻杆与井壁接触面积大）、狗腿度较大的井段（钻杆弯曲导致局部受力集中），局部磨损易形成应力集中点，大幅降低钻杆抗疲劳性能，是钻杆断裂的主要诱因。

（二）接头磨损：影响密封与连接可靠性

钻杆接头（包括公接头与母接头）是连接相邻钻杆的关键部位，磨损主要集中在接头台肩、密封面及螺纹牙形：

台肩磨损：接头端面（台肩）因连接时的扭矩作用或钻井振动出现磨损，导致台肩密封性能下降，易引发钻井液泄漏；

密封面磨损：接头密封面（如金属密封环、O 型圈槽）磨损，破坏密封结构，可能导致高压钻井液从接头处溢出，污染井眼或引发安全事故；

螺纹磨损：螺纹牙顶、牙侧出现磨损、变形或崩齿，导致螺纹连接强度下降，钻进时可能出现接头松脱，甚至钻杆脱落。

（三）螺纹磨损：直接威胁连接安全性

钻杆螺纹是传递扭矩与拉力的核心结构，磨损主要表现为螺纹牙形变形、牙面磨损、螺纹间隙增大，严重时会出现螺纹粘扣（金属粘连导致螺纹损坏）。螺纹磨损会导致以下问题：

连接扭矩无法达到设计要求，钻进时易出现接头松动；

螺纹牙形无法有效咬合，抗拉强度下降，可能在提钻时断裂；

螺纹间隙增大，钻井液渗入螺纹间隙，引发螺纹腐蚀，加速磨损。

二、核心判断标准：依据行业规范与设计要求定边界

判断石油钻杆磨损后是否更换，需遵循国家与行业标准（如 API Spec 5D《钻杆规范》、SY/T 5292《石油天然气钻采设备 钻杆》），结合钻杆设计参数与钻井工况，从磨损量、性能衰减、安全风险三个层面设定判断阈值。

（一）管体磨损：以壁厚减薄量与局部损伤为核心指标

根据 API Spec 5D 标准，管体磨损后的更换判断需关注以下指标：

壁厚减薄量：钻杆管体的小剩余壁厚不得低于原始壁厚的 80%。例如，原始壁厚为 12.7mm 的钻杆，磨损后小壁厚需≥10.16mm；若壁厚减薄超过 20%，管体抗拉强度会下降 30% 以上，无法承受钻井时的拉力与扭矩，必须更换；

局部磨损深度与面积：局部磨损沟槽的深度不得超过原始壁厚的 15%，且单个磨损区域的面积不得超过管体表面积的 5%。例如，原始壁厚 12.7mm 的钻杆，局部磨损深度需≤1.9mm；若局部磨损深度超过 2mm，或磨损区域出现明显凹陷（深度＞3mm），会形成应力集中，易引发疲劳断裂，需更换；

磨损后的圆度偏差：管体磨损后若出现椭圆变形，圆度偏差（大直径与小直径之差）不得超过公称直径的 2%。例如，公称直径 139.7mm 的钻杆，圆度偏差需≤2.8mm；若圆度偏差过大，钻杆在井眼中旋转时易出现偏心振动，加剧磨损与疲劳损伤，需更换。

（二）接头磨损：以密封性能与连接强度为关键依据

接头磨损的更换判断需结合密封测试与连接强度检测，遵循以下标准：

台肩密封测试：将接头连接至额定扭矩后，进行水压密封测试（测试压力为钻井液工作压力的 1.5 倍），若台肩处出现渗漏（30 分钟内压降超过 0.5MPa），说明台肩磨损严重，需更换接头或整根钻杆；

密封面损伤：若接头密封面（如金属密封环）出现划痕（深度＞0.2mm）、凹陷或变形，无法通过研磨修复（研磨后密封面平整度偏差需≤0.05mm），需更换接头；

螺纹磨损量：螺纹牙顶磨损量不得超过牙顶原始高度的 25%，螺纹牙侧磨损量不得超过牙侧厚度的 20%。例如，API 标准螺纹牙顶高度为 1.5mm，磨损后需≥1.125mm；若螺纹磨损超过阈值，或出现螺纹粘扣、崩齿（超过 2 个连续牙形损坏），无法保证连接强度，需更换接头或钻杆。

（三）螺纹磨损：以连接可靠性与抗疲劳性能为判断核心

螺纹磨损后的更换需通过螺纹检测与疲劳性能评估确定：

螺纹通止规检测：使用 API 标准螺纹通止规（如 NC50 螺纹通止规）检测螺纹，若止规能顺利旋入螺纹（旋入深度超过 3 牙），说明螺纹磨损导致尺寸超差，连接后无法保证扭矩传递，需更换；

螺纹间隙测量：用塞尺测量螺纹牙侧间隙，若间隙超过 0.15mm（原始间隙为 0.05-0.1mm），说明螺纹磨损严重，易出现钻井液渗入与腐蚀，需更换；

疲劳寿命评估：对于已出现轻微螺纹磨损的钻杆，通过疲劳测试设备模拟钻井工况（交变应力、扭矩），若疲劳寿命低于设计寿命的 50%（如设计寿命为 100 次循环，实测寿命＜50 次），需更换，避免在钻井过程中断裂。

三、实操检测方法：从现场快速检查到实验室精准测试

在钻井现场，需结合 “快速初步判断 + 精准深度检测” 的流程，通过多种检测方法评估磨损程度，确保判断结果准确可靠。

（一）现场快速检查：初步识别明显磨损

现场作业人员可通过目视、手触、简易工具检测，快速判断钻杆是否存在严重磨损，适合钻杆起钻后的初步筛查：

目视检查：

管体：观察管体外壁是否有明显沟槽、凹陷、麻点，颜色是否异常（如局部发黑可能因磨损发热导致）；

接头：查看接头台肩是否有磨损痕迹（如发亮的摩擦面）、密封面是否有划痕，螺纹是否有变形或崩齿；

螺纹：检查螺纹牙形是否完整，是否有金属粘连（粘扣）或锈蚀痕迹（钻井液渗入导致）。

若发现管体有深度超过 3mm 的沟槽、接头密封面有明显划痕、螺纹崩齿超过 2 牙，可初步判定需更换。

手触检查：

戴手套触摸管体外壁，感受是否有明显凸起或凹陷（局部磨损处会有台阶感）；

触摸接头台肩与密封面，若有明显粗糙感或凹凸不平，说明磨损严重；

用手指触摸螺纹牙侧，若能感觉到明显的间隙增大或牙形不完整，需进一步检测。

简易工具检测：

用卷尺或卡尺测量管体直径，对比原始直径，若直径减小超过 2%（如原始直径 139.7mm，实测＜137mm），说明壁厚减薄严重；

用螺纹通止规快速检测螺纹，若止规旋入深度超过 3 牙，需标记为待更换钻杆；

用便携式水压测试泵对单根钻杆接头进行低压密封测试（压力为 5MPa），若出现渗漏，需进一步检测。

（二）精准深度检测：实验室或现场专业设备测试

对于现场初步判断为 “疑似需更换” 的钻杆，需通过专业设备进行精准检测，确定磨损量与性能衰减程度，为更换决策提供数据支撑：

壁厚检测：

使用超声波测厚仪（精度 ±0.01mm）在管体圆周方向均匀选取 8 个检测点，测量壁厚，取小值与原始壁厚对比，若小值＜原始壁厚的 80%，需更换；

对于局部磨损区域，用超声波测厚仪在磨损中心及周边 5cm 范围内密集检测（每 1cm 一个点），若局部壁厚减薄超过 20%，需更换。

螺纹检测：

使用螺纹轮廓仪（如激光螺纹测量仪）扫描螺纹牙形，生成螺纹牙形曲线，与标准牙形对比，若牙顶磨损量超过 25%、牙侧磨损量超过 20%，需更换；

用扭矩扳手检测接头连接扭矩，若达到额定扭矩（如 NC50 接头额定扭矩为 35kN・m）后，仍无法达到密封要求（水压测试渗漏），说明螺纹或台肩磨损严重，需更换。

力学性能测试：

抗拉强度测试：在万能材料试验机上对钻杆管体取样测试，若抗拉强度低于设计值的 80%（如设计抗拉强度为 800MPa，实测＜640MPa），需更换；

抗扭强度测试：通过扭矩测试设备检测钻杆抗扭性能，若抗扭强度下降超过 30%，无法承受钻井扭矩，需更换；

疲劳测试：在疲劳试验机上模拟钻井过程中的交变应力（如 100-500MPa），若疲劳寿命低于设计寿命的 50%，需更换。

无损检测：

超声波探伤：检测管体内部是否存在因磨损导致的裂纹（局部磨损易引发内部裂纹），若发现长度超过 5mm 的裂纹，需更换；

磁粉探伤：检测接头与螺纹部位是否有表面裂纹（磨损后应力集中易产生裂纹），若发现裂纹，需更换；

渗透检测：检测螺纹牙侧是否有细微裂纹，若渗透剂显示有裂纹痕迹，需更换。

四、更换原则与注意事项：平衡安全与经济性

在判断钻杆磨损是否更换时，需遵循 “安全优先、兼顾经济” 的原则，同时注意更换后的操作规范，避免新问题产生。

（一）更换原则：明确必须更换与可修复的边界

必须更换的情况：

管体壁厚减薄超过 20%，或局部磨损深度超过原始壁厚的 15% 且面积＞5%；

接头密封面磨损无法修复（如划痕深度＞0.2mm），水压测试渗漏；

螺纹磨损超过阈值（牙顶磨损＞25%、牙侧磨损＞20%），或出现粘扣、崩齿超过 2 牙；

检测发现钻杆存在裂纹（长度＞5mm）、疲劳寿命低于设计寿命 50%；

钻杆磨损后已发生过轻微断裂（如螺纹部位出现部分断裂），即使修复也无法保证安全。

可修复的情况（修复后需重新检测合格）：

管体壁厚减薄≤15%，且无局部严重磨损，可通过堆焊（采用耐磨合金焊丝）修复壁厚，修复后需重新检测壁厚与力学性能；

接头台肩轻微磨损（密封测试无渗漏），可通过研磨修复（研磨后台肩平整度偏差≤0.05mm）；

螺纹轻微磨损（牙顶磨损≤20%、牙侧磨损≤15%），可通过螺纹修复工具（如螺纹铰刀）修复牙形，修复后需通过通止规检测与密封测试。

（二）更换注意事项：确保新钻杆适配与安全使用

新钻杆选型适配：

更换的新钻杆需与原有钻杆的规格、材质、强度等级一致（如原有钻杆为 S135 钢级、NC50 螺纹，新钻杆需相同），避免因规格不匹配导致连接问题；

新钻杆需符合 API Spec 5D 标准，具备出厂合格证明，进场前需进行外观检查与水压测试，确保无质量问题。

更换后的检测与磨合：

新钻杆安装前，需检测螺纹与接头密封面，确保无损伤；

首次使用新钻杆时，需降低钻井扭矩（为额定扭矩的 80%）运行 1-2 个循环，进行磨合，避免因螺纹配合不当导致磨损；

磨合后进行水压测试，确保接头密封性能良好，无渗漏。

旧钻杆处理：

需更换的旧钻杆需标记 “报废”，禁止再次投入使用；

对于可回收利用的部件（如接头），需进行无损检测，确认无裂纹与严重磨损后，可修复后重新使用；

报废钻杆需按环保要求处理（如切割后回收钢材），避免环境污染。

总结：多维度检测 + 标准量化，精准判断更换时机

石油钻杆磨损后的更换判断，需结合磨损类型、行业标准、检测数据，从 “外观 - 尺寸 - 性能 - 安全” 四个维度综合评估，既不允许 “超期服役” 引发安全事故，也避免 “过度更换” 造成成本浪费。现场作业中，需先通过快速检查初步筛查，再用专业设备精准检测，严格遵循 API Spec 5D 等标准设定的阈值，明确 “必须更换” 与 “可修复” 的边界，同时注意更换后的适配与磨合，确保钻井作业安全高效。