钻杆疲劳寿命预测技术的研究现状与展望

钻杆是石油天然气钻井的最主要工具,也是失效最为频繁的钻井工具。钻杆的失效绝大多数与疲劳有关,钻杆疲劳寿命预测技术的研究对于控制钻杆失效事故的发生具有重要意义。综述了当前国内外在钻杆疲劳寿命预测技术方面的研究现状及取得的研究成果,针对各种钻杆疲劳寿命预测方法的特点及应用情况进行了详细介绍,并分析了钻杆疲劳寿命预测过程中面临的问题。最后,展望了钻杆疲劳预测技术研究的重点方向和发展前景。     

基于机器学习的石油装备用大截面高强韧马氏体钢智能设计与性能研究

为了满足超深层油气资源开发需求,针对石油装备用强度等级最高的低碳马氏体钢,结合成分性能大数据,基于四种不同机器学习方法分别建立了大截面高强韧低碳马氏体钢成分强度和成分硬度预测模型,分析表明,神经元层数为4、层深为64的人工神经网络模型的性能预测精度和拟合程度最好。采用遗传算法对材料成分进行智能最优化设计,获得CrNiMo和SiMnCrNiMo两种材料系中屈服强度大于1100 MPa、硬度大于42HRC、碳含量小于0.22%的最优成分,材料的端淬硬度分布曲线与预测值基本一致,最大误差小于3HRC。依据优化设计成分进行多批次产品生产制造后结果表明,150 mm直径的构件全截面获得95%以上的细小针状马氏体组织,屈服强度大于1100 MPa,低温冲击吸收能大于45 J,满足服役性能要求,预测结果与生产实验结果具有较高的一致性。将材料大数据与机器学习相结合实现了材料的智能化设计开发,为高性能材料的开发提供了新途径。     

钻柱失效原因中的制造因素分析

结合我国近年来发生的典型钻柱失效案例对油气井钻柱失效原因中的制造因素进行系统研究分析,结果表明,钻柱的失效模式与失效原因是两个不同的概念,钻柱的主要失效模式是疲劳,而钻柱的失效原因则主要包括制造因素、设计因素、使用因素和环境因素四个方面。钻柱制造过程中形成的缺陷主要包括非金属夹杂、折皱、表面脱碳、螺纹成型、加工缺陷和耐磨带堆焊不当等,这些缺陷通过降低疲劳裂纹萌生寿命而诱发钻柱的早期 失效。建议加强钻柱的失效分析工作,减少钻柱失效事故的发生。     

热喷涂用Ni包FeS粉末的化学镀法制备与研究

为防止热喷涂过程中FeS的氧化烧损,采用化学镀方法对平均粒径为31 （m（400目）的FeS粉末进行化学镀镍,制备出了FeS粉末表面完整包覆镍的适合热喷涂的复合粉末.利用正交试验优化出了镀液最佳组分及镀覆的最佳工艺;同时分析了主要工艺条件对镀覆效果的影响;运用XRD、SEM和粉末剖面金相对样品进行形貌观察和分析表征.结果表明,溶液中的镍离子浓度、次磷酸钠浓度、温度以及pH值的增大,都会加快沉积速度;文中试验条件下,可在原始的FeS粉末颗粒表面包覆了一层致密均匀的镍层.     

HVOF喷涂Ni基涂层性能的研究

采用超音速火焰喷涂技术（HVOF）制备了3种镍基涂层，并对涂层的性能进行测试。结果表明：烧结粉末Ni60制备的涂层结合强度达44．6MPa、显微硬度963．8HV，均明显优于包覆粉末Ni包C、Ni包MoS2制备的涂层；Ni包C涂层孔隙率最高，达5．4％，并含有许多的未熔软质相；涂层中的镍起粘结作用，能显著提高涂层的结合强度和显微硬度；起减磨作用的MoS2和C相会明显降低涂层的结合强度。     

高强度低合金结构钢组织性能试验研究

为推动高性能材料在压力容器制造中的应用,提升压力容器整体服役性能,针对不同工艺生产的Q420D、Q460D、Q550D与Q690D这4种典型高强度低合金结构钢的化学成分、显微组织、冲击性能、拉伸性能及硬度等指标进行了试验研究.研究结果表明,Q420D与Q460D显微组织均主要由铁素体+珠光体组成,Q550D与Q690D...     

φ165.1mm钻铤内螺纹接头失效分析

对内螺纹接头失效的钻铤进行了化学成分、力学性能和显微组织分析,并采用扫描电镜和X射线能谱仪对断口形貌及夹杂物成分进行了分析,找出了钻铤内螺纹接头失效的原因。结果表明:该钻铤内螺纹接头失效为早期疲劳失效;导致其疲劳失效的主要原因有钻铤内螺纹根部加工不光滑,使该处在交变载荷作用下应力集中严重,首先萌生微裂纹成为疲劳源;钻铤内螺纹型号和内外径尺寸不合标准要求以及材料中含有数量较多的MnS夹杂物也都大大降低了其疲劳性能,加速了疲劳裂纹的萌生和扩展。     

Φ139.7 mm钻杆内螺纹接头纵向开裂失效分析

通过力学性能测试、化学分析、金相组织和断口分析,并结合受力状态,对某井φ139．7mm钻杆内螺纹接头纵向开裂原因进了行分析。结果表明,钻杆接头纵向开裂失效的原因是内外旋合螺纹之间发生剧烈的摩擦作用导致内螺纹牙项形成“马氏体”白亮层组织,裂纹从白亮层内萌生,由于材料的横向冲击功明显小于纵向冲击功,裂纹沿纵向脆性扩展,最终导致钻杆接头发生纵向开裂失效。     

Ni包石墨对镍基涂层摩擦学性能的影响

用超音速火焰喷涂在45钢表面制备具有Ni包石墨的镍基固体润滑涂层．考察了Ni包石墨对Ni60涂层的摩擦学性能的影响。用SEM观察了喷涂层的磨损表面。探讨了磨损面的形貌与涂层的磨损机理之间的关系。并且分析了速度、载荷对涂层摩擦磨损的影响。结果表明，Ni包石墨喷涂层具有优良的摩擦学性能．明显好于镍基喷涂层，随着Ni包石墨的增加，摩擦系数不断降低，而磨损率呈先下降后上升的变化趋势。Ni包石墨含量为30wt%的涂层磨损性能最优。     

G105钻杆管体刺穿失效分析

通过力学性能测试、显微组织和断口分析,并结合钻杆的受力状态,对127 mm G105钻杆管体刺穿失效原因进行分析.结果表明,钻杆失效原因是热处理工艺不当使得钻杆外表面形成0.35 mm的脱碳层,降低了其力学性能,在钻井过程中的交变应力作用下,表面机械损伤底部首先形成微裂纹并迅速扩展,最终导致钻杆发生早期疲劳失效.