偏心鉆桿接頭的設計

隨著鉆井技術的進步,要求鉆桿接頭可傳遞更大的扭矩以適應各種復雜的工作環境,因此對其抗扭性能研究變得尤為重要。為此,設計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生失效。利用有限元軟件建立了api標準接頭和新型雙臺肩鉆桿接頭的有限元分析模型。由有限元計算結果可知,新型雙臺肩鉆桿接頭的抗扭能力明顯高于api標準接頭,可傳遞更大的扭矩。油田中應用也表明新型雙臺肩鉆桿接頭的性能優于api標準接頭。

分析了某井一批雙臺肩鉆桿接頭開裂失效事故。試驗分析表明,裂紋主要位于外螺紋臺肩面附近的頸部和第1~3牙螺紋根部,具有沿晶、分枝擴展特征。掃描電鏡斷口形貌和能譜分析結果證實該批鉆桿接頭屬于h2s應力腐蝕開裂,導致接頭開裂的主要原因是鉆桿接頭材料強度和硬度偏高,鉆桿接頭內徑偏大,使失效部位的應力水平增大,且鉆桿接頭本身承受扭矩過大。分析結果對雙臺肩接頭的研究開發和使用具有很好的參考價值。

鉆桿工具接頭的抗扭強度普遍低于管體,為滿足使用需要,考慮選擇非api雙臺肩高抗扭矩接頭。為此,使用i-deas和marc兩個大型有限元分析軟件,在sgiindig02impactr10000型工作站進行計算機仿真,對s-135鉆桿接頭雙臺肩齒面與臺肩部位應力分布進行分析,并將計算結果與api標準接頭進行對此。結果表明,雙臺肩工具接頭的抗扭能力是api標準接頭的1.5倍。

針對石油鉆井關鍵產品高強度鉆桿接頭的使用要求,在保證強度指標要求非常高的前提下,研究摸索增加高溫正火后再調質的工藝方法,以改善接頭材料原始微觀帶狀組織和纖維結構,細化晶粒,提高鉆桿接頭的沖擊功,使該產品力學性能達到api標準的要求。

空氣鉆井因效率高、鉆速快而被廣泛應用于油氣田開采,但高速氣流在鉆桿內的顫振及漩渦沖蝕易導致鉆桿的失效與斷裂,尤其是鉆桿公母接頭內不連續處。國內外學者大都從有限元角度研究鉆桿自身的應力分布,而對桿內流體流動對鉆桿接頭應力荷載方面的研究甚少。筆者基于計算流體動力學方法,建立了空氣鉆井鉆桿接頭處流場的數學模型,通過數值模擬研究,得出了不同深度鉆桿接頭處的壓強、流速及剪切應力分布。

api鉆桿接頭螺紋檢驗 1、總則 本文適用于apisspec7-2、apispec5dp標準，并依據本廠制 定的內控標準，或以訂貨合同規定的標準與技術條件協議作為生產的 鉆桿接頭螺紋的檢驗，包括螺紋尺寸要求及質量要求。 2、工作程序 檢驗人員應嚴格按照圖紙規定檢驗產品。 3、檢驗項目 外觀檢查、錐度、螺距、齒高、緊密距、內外螺紋長度、臺肩面 倒角直徑、螺紋軸線與臺肩面垂直度、臺肩面平整度、內螺紋鏜孔直 徑、大鉗吊卡長度、外徑、內徑。 4、檢驗前的準備 量具準備 檢驗前根據所檢產品規格，準備相應的量具、量規和單向儀，并 對量具和單向儀進行有效性的檢查及校對。 待檢產品準備 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、檢驗頻度與質量要求 外觀檢驗 5.1.1采用視覺、手感等方法進行檢驗 5.1.2檢驗頻度：每件 5.1.3質量要求 從

某公司生產的鉆桿接頭外螺紋在加工時出現裂紋,采用顯微組織觀察對開裂原因進行了分析。結果表明: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產生組織過熱現象,碳化物尖端和基體的結合部位由于熱應力和機械應力產生的應力集中而萌生裂紋源,并在隨后的變形過程中形成裂紋導致開裂。

常用鉆頭、鉆桿接頭、鉆鋌螺紋尺寸表 序 號 鉆頭、鉆桿、 鉆鋌規格 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) 內螺紋有 效螺紋最 小長度 （mm） 內螺紋 錐體 長度 (mm) 內螺紋 鏜孔大 端直徑 (mm) 內螺紋錐 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 -

通過化學成分分析、力學性能測試、組織結構分析和高溫高壓模擬試驗,對127mm(5″)s135鉆桿接頭內壁出現劃痕、凹槽和腐蝕三種失效形式,鉆桿的腐蝕速率和腐蝕產物進行分析研究。結果表明:該鉆桿接頭的材料性能符合相關標準要求,鉆桿接頭腐蝕機理是氧腐蝕,腐蝕產物主要是fe3o4和feooh,劃痕和凹槽是由于使用不當和卡槽所致。

文章介紹了等離子弧焊的原理、設備及關鍵技術;總結了等離子弧焊的主要特點;提出增加送絲機,組成既可送粉焊接又可送絲焊接的兩用設備。

在每年發生的鉆桿失效事故中約40%是其內螺紋接頭直角臺肩根部的疲勞開裂。對鉆桿接頭水眼結構及其疲勞強度的研究發現,內螺紋接頭水眼結構尺寸明顯影響直角臺肩根部的應力水平,直角臺肩根部的壁厚是影響該部位疲勞強度的主要因素。鑒于api標準和我國行業標準均沒有規定內螺紋接頭的內徑尺寸這一狀況,應用力學計算、有限元分析及全尺寸疲勞試驗方法優化設計了鉆桿內螺紋接頭合理的水眼結構尺寸,現場試驗和現場調查均表明這種合理結構接頭的直角臺肩根部不再發生疲勞刺漏,其疲勞強度大于鉆桿管體。

為了解決現有動力卡瓦牙板的齒尖會對鉆桿造成傷害和動力卡瓦對鉆桿的施力處會留下齒痕,一旦井內出現較高濃度的硫化氫就會造成鉆桿氫脆斷裂等問題,研究了復合接頭鉆桿鉆井新技術及鉆桿懸掛裝置。該裝置主要由復合接頭鉆桿、方瓦座、承載滑塊、氣缸、支承軸和螺釘等組成,可在井口對鉆柱進行軸向承載,取代依靠卡瓦牙板與鉆桿徑向楔緊來承載鉆柱重力的動力卡瓦。現場應用表明,該技術設計先進、結構簡單、工作可靠,并且可減輕工人的勞動強度。

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。通過硫酸銅點滴試驗,研究了磷化液的游離酸度、總酸度、酸比、磷化時間和溫度對鉆桿接頭磷化膜耐蝕性的影響,得出各參數的最佳范圍。結果表明:控制磷化液的游離酸度12～15點,總酸度140～170點,酸比10～11,磷化溫度75℃左右,磷化時間20～25min,所得磷化膜耐腐蝕性能最佳。

某井鉆桿在使用中發生接頭脹大和脫扣事故。采用化學成分分析、力學性能測定、宏觀和微觀組織檢驗、尺寸測量及鉆桿的力學分析等方法對其進行了分析和討論。結果表明,鉆桿接頭材質符合標準要求,鉆桿接頭在使用過程中脹大失效的原因主要是井下扭矩超過了鉆桿接頭的承載能力所致。

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

在擰卸鉆桿時為了保護動力頭鉆桿接頭,防止其磨損,通常的做法是在該接頭處聯接一個保護接頭。設計了一種防松器,在卸扣時防止保護接頭與動力頭鉆桿接頭脫開。這種防松器結構簡單,使用方法簡便。

現用防濺鉆井液的方鉆桿接頭結構單一，防濺效果差。主要存在兩點不足：①采用直接關閉方式，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，個彈簧起作用，閥座對閥體的撞擊力大，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現場應用表明可大大改善這種狀況。

鉆桿接頭和轉換接頭失效的形式主要有過量變形、斷裂和表面損傷三類。其中斷裂失效表現為過載斷裂、低應力脆斷、應力腐蝕、氫脆斷、疲勞和腐蝕疲勞斷裂。它們產生的原因和破壞發生的特點都不一。文內以5個例證分別進行分析,并提出預防的措施。

運用有限元分析軟件solidworkssimulation,對螺桿樁機鉆桿內、外六方接頭建立了有限元模型,在對其進行靜力學分析的基礎上,以兩種接頭的兩種工況為例,進行強度和疲勞分析對比,提出了鍛熱淬火代替傳統調質熱處理的工藝,提高了零件的強度,節約了材料成本。

鉆桿接頭的優化處理需要從很多方面進行考慮,這就要求在材料和熱處理方面必須進行嚴格的規定。這樣才能保證接頭的韌性和強度要求,達到延長壽命的要求。本文結合鉆桿接頭的損壞原因作了一些分析,提出了相應的處理方法,并對鉆桿接頭進行優化設計,來達到增加鉆桿疲勞壽命的的目的。

疲勞損壞是導致礦用鉆桿接頭失效的主要原因之一。以準50的六方形鉆桿接頭為研究對象,采用solidworks建立接頭主要零部件的三維模型,導入ansys對其進行有限元分析。利用42crmo材料的s-n曲線,得到鉆桿接頭的疲勞壽命、應力集中分布情況,為合理地使用礦用鉆桿和進一步的優化設計、改進結構提供了理論依據。