鉆桿接頭螺紋檢驗(yàn)

gb/t9253.1－1999 石油鉆桿接頭螺紋 代替gb/t9253.1－1988 threadsonrotaryshoulderedconnectionsforpetroleumindustry 1范圍 本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了數(shù)字型(nc)、內(nèi)平型(lf)、貫眼型(fh)和正規(guī)型(reg)石油 鉆桿接頭螺紋(即帶臺肩連接螺紋，簡稱螺紋)的牙型、基本尺寸、公差和 標(biāo)記。 由于數(shù)字型螺紋的牙型和錐度較內(nèi)平型、貫眼型和正規(guī)型螺紋更合理。在 新產(chǎn)品設(shè)計(jì)時推薦選用數(shù)字型螺紋。 本標(biāo)準(zhǔn)適用于井下工具和鉆柱結(jié)構(gòu)件的連接。 2引用標(biāo)準(zhǔn) 下列標(biāo)準(zhǔn)所包含的條文，通過在本標(biāo)準(zhǔn)中引用而構(gòu)成為本標(biāo)準(zhǔn)的條文。 本標(biāo)準(zhǔn)出版時，所示版本均為有效。所有標(biāo)準(zhǔn)都會被修訂，使用本標(biāo)準(zhǔn)的 各方應(yīng)探討使用下列標(biāo)準(zhǔn)最新版本的可能性。 gb/t4749－1993石油鉆桿接頭螺紋量規(guī)。 3定義和

某油田先后出現(xiàn)多起鉆桿接頭螺紋粘扣事故,且都為新鉆桿,給油田造成了較大的經(jīng)濟(jì)損失。為了避免此類事故的再次發(fā)生,結(jié)合現(xiàn)場調(diào)查,通過對鉆桿粘扣的接頭螺紋形貌進(jìn)行宏觀觀察,及對接頭材料的力學(xué)性能、化學(xué)成分、金相組織進(jìn)行了全面的試驗(yàn)分析。結(jié)果表明,該次螺紋大面積粘扣與接頭材質(zhì)無關(guān),而是井隊(duì)在接立柱過程中,立柱中心軸線與入井鉆桿軸線同心度偏差較大,在螺紋旋合時引起偏斜對扣,造成接頭螺紋碰傷,以及高速引扣,引起公母螺紋牙齒相互干涉,造成螺紋面的擠壓磨損,塑性變形,最終導(dǎo)致大面積的接頭粘扣。最后根據(jù)失效原因,提出了相對應(yīng)的改進(jìn)措施和建議。

為了提高設(shè)計(jì)效率和設(shè)計(jì)水平,利用pro/toolkit開發(fā)模塊和visualc++程序語言,進(jìn)行了pdc鉆頭螺紋部分的參數(shù)化設(shè)計(jì)技術(shù)研究。針對pro/engineer特征再生容易出現(xiàn)失敗的情況,設(shè)計(jì)了預(yù)先檢測功能,有效地防止了特征的再生失敗。實(shí)現(xiàn)了pdc鉆頭螺紋部分的參數(shù)化設(shè)計(jì),為進(jìn)一步的cae/cam打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。對其他螺紋的二次開發(fā)也有借鑒意義。

以接觸非線性有限元理論為基礎(chǔ),建立了鉆桿接頭螺紋非線性有限元分析模型。運(yùn)用大型通用有限元分析軟件研究了鉆桿接頭螺紋外徑對其強(qiáng)度的影響規(guī)律。研究結(jié)果表明,適當(dāng)增大螺紋外徑,可以有效改善接頭螺紋內(nèi)部的應(yīng)力分布狀態(tài),接頭螺紋整體強(qiáng)度提高約32%。

金剛石繩索取心是一種高效優(yōu)質(zhì)、快速經(jīng)濟(jì)、應(yīng)用廣泛的鉆探技術(shù)。我國繩索取心鉆桿螺紋強(qiáng)度低,使用壽命短,鉆桿折斷事故時有發(fā)生,不能滿足深孔鉆進(jìn)的需要。以接觸非線性有限元理論為基礎(chǔ),運(yùn)用大型通用有限元分析軟件研究了鉆桿接頭螺紋螺距及螺紋長度等參數(shù)對螺紋強(qiáng)度的影響規(guī)律,并實(shí)現(xiàn)了對螺距和螺紋長度等的優(yōu)化。研究結(jié)果表明,適當(dāng)增大螺距及螺紋總長度,可以有效改善接頭螺紋內(nèi)部的應(yīng)力分布狀態(tài),優(yōu)化后的接頭螺紋整體強(qiáng)度提高約15.4%。

鉆桿接頭是鉆桿失效的主要部位,而影響接頭受力的主要因素為接頭螺紋。利用ansys有限元軟件對螺紋的三種主要形式(臺肩、錐度以及牙型)作了分析比較,為千米鉆機(jī)鉆桿的設(shè)計(jì)提供了重要的參考依據(jù)。

近年來,油井氣鉆采、地?zé)峋_發(fā)和水文水井鉆探作業(yè)不斷發(fā)展,超深度、超高壓、超高溫等各種復(fù)雜苛刻工況條件也隨之增多,對水文、石油鉆具接頭螺紋的要求就更加嚴(yán)格,更加需要進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化的設(shè)計(jì)生產(chǎn)和使用。文章就與鉆具相關(guān)的鉆具螺紋類型及規(guī)格進(jìn)行了總結(jié)歸類,對鉆具選配中的注意事項(xiàng)進(jìn)行了闡述。

某公司生產(chǎn)的鉆桿接頭外螺紋在加工時出現(xiàn)裂紋,采用顯微組織觀察對開裂原因進(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程中偏析區(qū)產(chǎn)生組織過熱現(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,并在隨后的變形過程中形成裂紋導(dǎo)致開裂。

大頭根徑 d1 小頭扣尖 直徑 d2 應(yīng)力減載 槽直徑 d3 椎體長度 l 鏜孔直徑 d0 端面扣尖 直徑 d1 扣長不 小于 l1 應(yīng)力減載 槽扣長 lx 外徑 d 內(nèi)徑 d 倒角 d0 2a311：4560.80866.67547.62552.276.268.361.42392.166.779.425.42 3 /8reg 2311：4569.60576.253.93561.788.977.7970.948104.879.495.331.890.8827/8reg 3311：4582.29388.88865.07574.495.290.4983.636111.185.710838.1103.5831/2reg 4311：45110.868117.46390.46

0引言隨著各項(xiàng)鉆探新工藝的不斷推廣和使用,api系列井內(nèi)鉆柱構(gòu)件和井下工具在煤田地質(zhì)勘探中得到了越來越廣泛的應(yīng)用,而連接鉆柱構(gòu)件的api鉆具接頭螺紋,更是起著不可或缺的重要作用。

常用鉆頭、鉆桿接頭、鉆鋌螺紋尺寸表 序 號 鉆頭、鉆桿、 鉆鋌規(guī)格 螺紋 代號 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 長度 (mm) 內(nèi)螺紋有 效螺紋最 小長度 （mm） 內(nèi)螺紋 錐體 長度 (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 -

鉆桿內(nèi)螺紋接頭失效分析

2009年元月江蘇石油勘探局鉆井處外部項(xiàng)目作業(yè)的一口井,在掛φ177.8mm尾管時發(fā)生一起φ127mms135鉆桿接頭外螺紋斷裂,事故得到及時有效的處理。結(jié)合鉆桿的生產(chǎn)、現(xiàn)場使用和取樣分析的情況,對此次φ127mms135鉆桿接頭外螺紋斷裂的機(jī)理和原因進(jìn)行了分析,找到了導(dǎo)致斷裂的原因,并對下一步預(yù)防此類事故提出了相應(yīng)的技術(shù)措施。

偏心鉆桿接頭的設(shè)計(jì)

壓力表接頭螺紋規(guī)格與壓力表表盤直徑有一定的關(guān)聯(lián)關(guān)系, 一般 壓力表表盤直徑與螺紋關(guān)系如下： y-50y-60y-75y-100y-150型號100ф60 150ф75 ф50 фф表盤直徑×m201.5m14×1.5公制螺紋zg1/4? 尳?、??尸、3/8npt 常用螺紋??尷?就土、??尲、1/2npt英制螺紋 1/4npt 2.5 1.6 精度等級 ~0.1~0,~0.1~0.06,~0.1~0.15,~0.1~0.3,~0.1~0.5,~0.1 ~0.9,測量范圍 ~0.1~1.5,~0.1~2.4,0~0.1,0~0.16,0~0.25,0~0.4,0~0.6, 0~1.0,0~1.6,0~2.5,0~4.0,0~6.0,0~10,0~16,0~25,0~40, 0~60,0~100 ）（mpa 壓力表螺紋接頭形式

壓力表接頭螺紋規(guī)格與壓力表表盤直徑有一定的關(guān)聯(lián)關(guān)系,一般 壓力表表盤直徑與螺紋關(guān)系如下： 型號y-50y-60y-75y-100y-150 表盤直徑ф50ф60ф75ф100ф150 常用螺紋 公制螺紋m14×1.5m20×1.5 英制螺紋 zg1/4"zg3/8"、g3/8"、3/8npt g1/4"zg1/2"、g1/2"、1/2npt 1/4npt 精度等級2.51.6 測量范圍~0.1~0,~0.1~0.06,~0.1~0.15,~0.1~0.3,~0.1~0.5,~0.1~0.9, ~0.1~1.5,~0.1~2.4,0~0.1,0~0.16,0~0.25,0~0.4,0~0.6, 0~1.0,0~1.6,0~2.5,0~4.0,0~6.0,0~10,0~16,0~25,0~40, （mpa）0~60,0~100 壓力表螺紋接頭形式規(guī)格尺寸

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)了一種新型雙臺肩鉆桿接頭。與一般的雙臺肩鉆桿接頭相比,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)用也表明新型雙臺肩鉆桿接頭的性能優(yōu)于api標(biāo)準(zhǔn)接頭。

鉆桿接頭螺紋退刀尺寸是指外螺紋接頭的臺肩面到螺紋消失前第一個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，建議對我國的有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)作相應(yīng)修改，與api標(biāo)準(zhǔn)保持一致。

分析了石油鉆桿接頭螺紋數(shù)控修復(fù)加工的關(guān)鍵問題；提出工件的尋位算法和加工余量的自動分配方法，介紹刀具路徑的動態(tài)校正方法，解決了工件不定位的情況下進(jìn)行數(shù)控加工的問題；實(shí)際應(yīng)用表明，所提出的數(shù)控修復(fù)方法是可行的。

鉆桿螺紋根部疲勞裂紋是鉆桿鉆井服役中產(chǎn)生的常見缺陷類型,是鉆桿螺紋發(fā)生斷裂的重要根源.本文介紹了鉆桿螺紋疲勞裂紋超聲檢測原理,設(shè)計(jì)了專用超聲檢測探頭和檢測裝置,給出了檢測試驗(yàn)結(jié)果,證明了鉆桿螺紋疲勞裂紋超聲檢測的可行性和實(shí)用性

由于傳統(tǒng)鉆桿生產(chǎn)中對接頭螺紋采用的表面滲氮硬化技術(shù)會出現(xiàn)硬度值偏高、不穩(wěn)定及滲氮層深度偏低而導(dǎo)致的鉆桿機(jī)械性能不佳等現(xiàn)象,采用激光淬火代替氮化來提高鉆桿接頭的性能,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,激光淬火后接頭的表面硬度、淬火層深度、耐磨性及抗疲勞等機(jī)械性能得到提高,同時該技術(shù)也能提高鉆桿的使用壽命,且既省時又省工。

直徑６７ｍｍ內(nèi)絲鉆桿及接頭螺紋斷裂分析及改進(jìn)濟(jì)南鋼鐵總廠水文公司王繼新濟(jì)鐵礦山大帷幕堵水工程ｄ２８號孔，鉆桿母扣、接頭蘑菇頭母螺紋斷裂后處理時間占該孔鉆進(jìn)時間的８．４７％，嚴(yán)重影響了鉆進(jìn)效率。如何減少和消滅鉆桿、接頭螺紋的折斷事故，是該工程鉆探生產(chǎn)中...