可防濺鉆井液的螺旋式雙作用方鉆桿接頭

偏心鉆桿接頭的設(shè)計(jì)

隨著鉆井技術(shù)的進(jìn)步,要求鉆桿接頭可傳遞更大的扭矩以適應(yīng)各種復(fù)雜的工作環(huán)境,因此對(duì)其抗扭性能研究變得尤為重要。為此,設(shè)計(jì)了一種新型雙臺(tái)肩鉆桿接頭。與一般的雙臺(tái)肩鉆桿接頭相比,新型鉆桿接頭增加了外螺紋接頭和內(nèi)螺紋接頭圓柱孔部分的長(zhǎng)度,使得鉆桿接頭可以保證鉆桿在井下傳遞更大的扭矩而不發(fā)生失效。利用有限元軟件建立了api標(biāo)準(zhǔn)接頭和新型雙臺(tái)肩鉆桿接頭的有限元分析模型。由有限元計(jì)算結(jié)果可知,新型雙臺(tái)肩鉆桿接頭的抗扭能力明顯高于api標(biāo)準(zhǔn)接頭,可傳遞更大的扭矩。油田中應(yīng)用也表明新型雙臺(tái)肩鉆桿接頭的性能優(yōu)于api標(biāo)準(zhǔn)接頭。

分析了某井一批雙臺(tái)肩鉆桿接頭開裂失效事故。試驗(yàn)分析表明,裂紋主要位于外螺紋臺(tái)肩面附近的頸部和第1~3牙螺紋根部,具有沿晶、分枝擴(kuò)展特征。掃描電鏡斷口形貌和能譜分析結(jié)果證實(shí)該批鉆桿接頭屬于h2s應(yīng)力腐蝕開裂,導(dǎo)致接頭開裂的主要原因是鉆桿接頭材料強(qiáng)度和硬度偏高,鉆桿接頭內(nèi)徑偏大,使失效部位的應(yīng)力水平增大,且鉆桿接頭本身承受扭矩過(guò)大。分析結(jié)果對(duì)雙臺(tái)肩接頭的研究開發(fā)和使用具有很好的參考價(jià)值。

鉆桿工具接頭的抗扭強(qiáng)度普遍低于管體,為滿足使用需要,考慮選擇非api雙臺(tái)肩高抗扭矩接頭。為此,使用i-deas和marc兩個(gè)大型有限元分析軟件,在sgiindig02impactr10000型工作站進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真,對(duì)s-135鉆桿接頭雙臺(tái)肩齒面與臺(tái)肩部位應(yīng)力分布進(jìn)行分析,并將計(jì)算結(jié)果與api標(biāo)準(zhǔn)接頭進(jìn)行對(duì)此。結(jié)果表明,雙臺(tái)肩工具接頭的抗扭能力是api標(biāo)準(zhǔn)接頭的1.5倍。

針對(duì)石油鉆井關(guān)鍵產(chǎn)品高強(qiáng)度鉆桿接頭的使用要求,在保證強(qiáng)度指標(biāo)要求非常高的前提下,研究摸索增加高溫正火后再調(diào)質(zhì)的工藝方法,以改善接頭材料原始微觀帶狀組織和纖維結(jié)構(gòu),細(xì)化晶粒,提高鉆桿接頭的沖擊功,使該產(chǎn)品力學(xué)性能達(dá)到api標(biāo)準(zhǔn)的要求。

空氣鉆井因效率高、鉆速快而被廣泛應(yīng)用于油氣田開采,但高速氣流在鉆桿內(nèi)的顫振及漩渦沖蝕易導(dǎo)致鉆桿的失效與斷裂,尤其是鉆桿公母接頭內(nèi)不連續(xù)處。國(guó)內(nèi)外學(xué)者大都從有限元角度研究鉆桿自身的應(yīng)力分布,而對(duì)桿內(nèi)流體流動(dòng)對(duì)鉆桿接頭應(yīng)力荷載方面的研究甚少。筆者基于計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)方法,建立了空氣鉆井鉆桿接頭處流場(chǎng)的數(shù)學(xué)模型,通過(guò)數(shù)值模擬研究,得出了不同深度鉆桿接頭處的壓強(qiáng)、流速及剪切應(yīng)力分布。

api鉆桿接頭螺紋檢驗(yàn) 1、總則 本文適用于apisspec7-2、apispec5dp標(biāo)準(zhǔn)，并依據(jù)本廠制 定的內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)，或以訂貨合同規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)條件協(xié)議作為生產(chǎn)的 鉆桿接頭螺紋的檢驗(yàn)，包括螺紋尺寸要求及質(zhì)量要求。 2、工作程序 檢驗(yàn)人員應(yīng)嚴(yán)格按照?qǐng)D紙規(guī)定檢驗(yàn)產(chǎn)品。 3、檢驗(yàn)項(xiàng)目 外觀檢查、錐度、螺距、齒高、緊密距、內(nèi)外螺紋長(zhǎng)度、臺(tái)肩面 倒角直徑、螺紋軸線與臺(tái)肩面垂直度、臺(tái)肩面平整度、內(nèi)螺紋鏜孔直 徑、大鉗吊卡長(zhǎng)度、外徑、內(nèi)徑。 4、檢驗(yàn)前的準(zhǔn)備 量具準(zhǔn)備 檢驗(yàn)前根據(jù)所檢產(chǎn)品規(guī)格，準(zhǔn)備相應(yīng)的量具、量規(guī)和單向儀，并 對(duì)量具和單向儀進(jìn)行有效性的檢查及校對(duì)。 待檢產(chǎn)品準(zhǔn)備 檢查前螺紋表面的乳液、鐵屑等異物用壓縮空氣吹干凈，螺紋起始 端的翻邊必須去除。 5、檢驗(yàn)頻度與質(zhì)量要求 外觀檢驗(yàn) 5.1.1采用視覺、手感等方法進(jìn)行檢驗(yàn) 5.1.2檢驗(yàn)頻度：每件 5.1.3質(zhì)量要求 從

某公司生產(chǎn)的鉆桿接頭外螺紋在加工時(shí)出現(xiàn)裂紋,采用顯微組織觀察對(duì)開裂原因進(jìn)行了分析。結(jié)果表明:該接頭外螺紋開裂的主要原因是碳化物的聚集偏析造成鍛造過(guò)程中偏析區(qū)產(chǎn)生組織過(guò)熱現(xiàn)象,碳化物尖端和基體的結(jié)合部位由于熱應(yīng)力和機(jī)械應(yīng)力產(chǎn)生的應(yīng)力集中而萌生裂紋源,并在隨后的變形過(guò)程中形成裂紋導(dǎo)致開裂。

常用鉆頭、鉆桿接頭、鉆鋌螺紋尺寸表 序 號(hào) 鉆頭、鉆桿、 鉆鋌規(guī)格 螺紋 代號(hào) 螺紋 牙型 螺 距 (mm) 錐 度 傾 斜 角 外螺紋 錐體大 端大徑 (mm) 外螺紋 錐體 長(zhǎng)度 (mm) 內(nèi)螺紋有 效螺紋最 小長(zhǎng)度 （mm） 內(nèi)螺紋 錐體 長(zhǎng)度 (mm) 內(nèi)螺紋 鏜孔大 端直徑 (mm) 內(nèi)螺紋錐 體在端面 小徑 (mm) 1φ89鉆鋌23/8if/nc26 v0.065 6.351:64°45′48″73.05076.279.492.174.667.78 2φ73鉆桿/ φ105鉆鋌 27/8if-nc31 -211/2106.351:64°45′48″86.13188.992.1104.887.780.86 3φ89鉆桿/ φ121鉆鋌/ φ127鉆鋌 31/2if-nc38 -

通過(guò)化學(xué)成分分析、力學(xué)性能測(cè)試、組織結(jié)構(gòu)分析和高溫高壓模擬試驗(yàn),對(duì)127mm(5″)s135鉆桿接頭內(nèi)壁出現(xiàn)劃痕、凹槽和腐蝕三種失效形式,鉆桿的腐蝕速率和腐蝕產(chǎn)物進(jìn)行分析研究。結(jié)果表明:該鉆桿接頭的材料性能符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求,鉆桿接頭腐蝕機(jī)理是氧腐蝕,腐蝕產(chǎn)物主要是fe3o4和feooh,劃痕和凹槽是由于使用不當(dāng)和卡槽所致。

文章介紹了等離子弧焊的原理、設(shè)備及關(guān)鍵技術(shù);總結(jié)了等離子弧焊的主要特點(diǎn);提出增加送絲機(jī),組成既可送粉焊接又可送絲焊接的兩用設(shè)備。

在每年發(fā)生的鉆桿失效事故中約40%是其內(nèi)螺紋接頭直角臺(tái)肩根部的疲勞開裂。對(duì)鉆桿接頭水眼結(jié)構(gòu)及其疲勞強(qiáng)度的研究發(fā)現(xiàn),內(nèi)螺紋接頭水眼結(jié)構(gòu)尺寸明顯影響直角臺(tái)肩根部的應(yīng)力水平,直角臺(tái)肩根部的壁厚是影響該部位疲勞強(qiáng)度的主要因素。鑒于api標(biāo)準(zhǔn)和我國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)均沒有規(guī)定內(nèi)螺紋接頭的內(nèi)徑尺寸這一狀況,應(yīng)用力學(xué)計(jì)算、有限元分析及全尺寸疲勞試驗(yàn)方法優(yōu)化設(shè)計(jì)了鉆桿內(nèi)螺紋接頭合理的水眼結(jié)構(gòu)尺寸,現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查均表明這種合理結(jié)構(gòu)接頭的直角臺(tái)肩根部不再發(fā)生疲勞刺漏,其疲勞強(qiáng)度大于鉆桿管體。

為了解決現(xiàn)有動(dòng)力卡瓦牙板的齒尖會(huì)對(duì)鉆桿造成傷害和動(dòng)力卡瓦對(duì)鉆桿的施力處會(huì)留下齒痕,一旦井內(nèi)出現(xiàn)較高濃度的硫化氫就會(huì)造成鉆桿氫脆斷裂等問題,研究了復(fù)合接頭鉆桿鉆井新技術(shù)及鉆桿懸掛裝置。該裝置主要由復(fù)合接頭鉆桿、方瓦座、承載滑塊、氣缸、支承軸和螺釘?shù)冉M成,可在井口對(duì)鉆柱進(jìn)行軸向承載,取代依靠卡瓦牙板與鉆桿徑向楔緊來(lái)承載鉆柱重力的動(dòng)力卡瓦?，F(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用表明,該技術(shù)設(shè)計(jì)先進(jìn)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠,并且可減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。

鉆桿接頭是石油鉆柱的重要組成部分,而耐蝕性是鉆桿接頭性能的重要指標(biāo)。通過(guò)硫酸銅點(diǎn)滴試驗(yàn),研究了磷化液的游離酸度、總酸度、酸比、磷化時(shí)間和溫度對(duì)鉆桿接頭磷化膜耐蝕性的影響,得出各參數(shù)的最佳范圍。結(jié)果表明:控制磷化液的游離酸度12～15點(diǎn),總酸度140～170點(diǎn),酸比10～11,磷化溫度75℃左右,磷化時(shí)間20～25min,所得磷化膜耐腐蝕性能最佳。

某井鉆桿在使用中發(fā)生接頭脹大和脫扣事故。采用化學(xué)成分分析、力學(xué)性能測(cè)定、宏觀和微觀組織檢驗(yàn)、尺寸測(cè)量及鉆桿的力學(xué)分析等方法對(duì)其進(jìn)行了分析和討論。結(jié)果表明,鉆桿接頭材質(zhì)符合標(biāo)準(zhǔn)要求,鉆桿接頭在使用過(guò)程中脹大失效的原因主要是井下扭矩超過(guò)了鉆桿接頭的承載能力所致。

1·問題的提出在地質(zhì)勘探中,鉆機(jī)通過(guò)鉆桿和各種管接頭將扭矩和軸向壓力傳到鉆頭,從而對(duì)巖層不斷地進(jìn)行破碎。因此鉆桿管接頭除了外表面不斷與孔壁巖層發(fā)生摩擦外,還承受巨大的彎曲扭轉(zhuǎn)及沖擊力的作用,而且管接頭的絲扣處還容易產(chǎn)生磨損變形。根據(jù)鉆具的工作條件,要求鉆桿的接頭必須具備強(qiáng)度高、韌性好、表面耐磨性高、抗彎力強(qiáng)。因此鉆桿接頭一般采用合金結(jié)構(gòu)鋼(如

在擰卸鉆桿時(shí)為了保護(hù)動(dòng)力頭鉆桿接頭,防止其磨損,通常的做法是在該接頭處聯(lián)接一個(gè)保護(hù)接頭。設(shè)計(jì)了一種防松器,在卸扣時(shí)防止保護(hù)接頭與動(dòng)力頭鉆桿接頭脫開。這種防松器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,使用方法簡(jiǎn)便。

現(xiàn)用防濺鉆井液的方鉆桿接頭結(jié)構(gòu)單一，防濺效果差。主要存在兩點(diǎn)不足：①采用直接關(guān)閉方式，夾在閥體與閥座之間的干涉物滯留其中，影響密封效果；②只有1，個(gè)彈簧起作用，閥座對(duì)閥體的撞擊力大，使用兩三口井后閥體和閥座的耐磨硬鍍層被破壞，喪失密封作用。牡丹江建材石油機(jī)械廠趙厚良等于2004年研制出的可防濺鉆井液的螺旋式雙作用方鉆桿接頭經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用表明可大大改善這種狀況。

鉆桿接頭的優(yōu)化處理需要從很多方面進(jìn)行考慮,這就要求在材料和熱處理方面必須進(jìn)行嚴(yán)格的規(guī)定。這樣才能保證接頭的韌性和強(qiáng)度要求,達(dá)到延長(zhǎng)壽命的要求。本文結(jié)合鉆桿接頭的損壞原因作了一些分析,提出了相應(yīng)的處理方法,并對(duì)鉆桿接頭進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),來(lái)達(dá)到增加鉆桿疲勞壽命的的目的。

專利號(hào)：zl200620044752．9 專利權(quán)人：寶山鋼鐵股份有限公司 設(shè)計(jì)人：趙鵬

在擰卸鉆桿時(shí)為了保護(hù)動(dòng)力頭鉆桿接頭,防止其磨損,通常是在該接頭處聯(lián)接一個(gè)保護(hù)接頭。作者設(shè)計(jì)了一種防松器,防止保護(hù)接頭與動(dòng)力頭鉆桿接頭脫開。這種防松器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,使用方法簡(jiǎn)便。

鉆桿接頭螺紋退刀尺寸是指外螺紋接頭的臺(tái)肩面到螺紋消失前第一個(gè)完整螺紋之間的距離。gb9253．1－88規(guī)定退刀尺寸應(yīng)小于或等于12．7mm內(nèi)螺紋，鉆桿接頭內(nèi)螺紋的錘孔尺寸為16±2mm，以保證內(nèi)、外螺紋嚙合良好。經(jīng)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，從日本nkk公司進(jìn)口的所有φ127mm鉆桿接頭外螺紋退刀尺寸都大于12．7mm，鏜孔尺寸為16～18mm。而apispec7k規(guī)定鉆桿接頭內(nèi)螺紋最小鏜孔尺寸為15．9mm。鑒于此，建議對(duì)我國(guó)的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)作相應(yīng)修改，與api標(biāo)準(zhǔn)保持一致。