钻杆接头的技术标准及用钢及热处理工艺

针对钻杆接头生产中的一些问题，讨论了钻杆接头的强度，硬度和韧性指标，材料选择及冶金质量，热处理中的回火脆性，淬火介质等，提出：（１）除对钻杆接头室温韧性提出要求外，还应考虑低温韧性。     

复合接头钻杆钻井新技术

为了解决现有动力卡瓦牙板的齿尖会对钻杆造成伤害和动力卡瓦对钻杆的施力处会留下齿痕,一旦井内出现较高浓度的硫化氢就会造成钻杆氢脆断裂等问题,研究了复合接头钻杆钻井新技术及钻杆悬挂装置。该装置主要由复合接头钻杆、方瓦座、承载滑块、气缸、支承轴和螺钉等组成,可在井口对钻柱进行轴向承载,取代依靠卡瓦牙板与钻杆径向楔紧来承载钻柱重力的动力卡瓦。现场应用表明,该技术设计先进、结构简单、工作可靠,并且可减轻工人的劳动强度。     

钻杆NC50内螺纹接头裂纹原因分析

为推广应用斜坡吊卡台肩钻杆，对某井钻杆内螺纹接头直角吊卡台肩部位断裂和裂纹事故进行了详细调查研究，并对一根内螺纹接头钻杆进行了失效分析。失效分析内容主要包括裂纹宏观分析和微观分析，钻杆接头材料化学成分、力学性能和金相组织试验分析，钻杆在钻井过程中受力条件分析等。通过失效分析，认为钻杆接头为早期疲劳失效，钻杆内螺纹接头直角吊卡台肩部位产生早期疲劳断裂和裂纹的原因是该部位结构尺寸不合理，应力集中严重。在钻井过程中钻柱会承受交变的拉伸、扭转、弯曲、震动等疲劳载荷，很容易在应力集中严重的内螺纹接头直角吊卡台肩部位产生疲劳断裂和裂纹。要从根本上防止钻杆接头断裂，建议采用斜坡吊卡台肩钻杆。     

钻杆接头的技术标准与用钢及热处理工艺

针对钻杆接头生产中的一些问题，讨论了钻杆接头的强度、硬度和韧性指标，材料选择及冶金质量，热处理中的回火脆性、淬火介质等，提出：（1）除对钻杆接头室温韧性提出要求外，还应考虑低温韧性。对内螺纹接头应提出横向韧性要求。建议接头韧性采用APISpec5D中对钻杆管体规定的数值。认为APISpec7中接头强度和硬度要求不对应，建议最低硬度由285HB改为295HB；（2）钻杆接头用钢应兼顾机械性能和可焊性。在保证淬透性的情况下应适当降低碳含量。为保证韧性，建议采用纯净钢；（3）接头用钢热处理对易产生回火脆，通过重新调质及回火后快冷可解决这一问题。为进一步提高接头性能，可采用水溶性淬火介质。     

Mannesman公司推荐的钻杆接头承载计算方法

介绍联邦德国曼内斯曼公司经过室内和矿场验证后推荐的一整套钻杆与接头在组合受力时承载能力的计算方法、图表和图表的使用方法。该套计算式主要考虑到钻杆和接头受内压、交变应力和拉力时所能承受扭矩的情况,得出钻杆接头的最小紧扣扭矩、最大紧扣扭矩和推荐紧扣扭矩,以及钻杆本体的承载能力。     

偏心钻杆接头的设计

介绍一种适应于钻斜井和定向井的偏心钻杆接头，它可在钻柱旋转过程中产生凸轮效应，同时，对偏心钻杆接头的安装方式提出了初步建议。     

可防溅钻井液的螺旋式双作用方钻杆接头

针对油田现有的方钻杆防溅钻井液接头使用寿命短和防溅效果不明显等缺陷, 研制了可防溅钻井液螺旋式双作用方钻杆接头。在钻井泵停泵接单根时, 该接头的阀体受弹簧和螺旋滑道的作用, 阀体边旋转边关闭; 开泵时阀体受泵压和弹簧的作用力, 当泵压达到一定值后, 阀体便停留在一固定位置工作。新型防溅钻井液接头在胜利油田多口油井的钻井中使用, 显示了使用寿命长和防溅效果显著等特点。     

接头热处理力学性能可靠性分析

通过对石油转换接头和钻杆接头力学性能的可靠性分析，提出在接头的生产热处理中，除依据钢的化学成分外，还应控制钢的实际淬透性，并给出稳定和提高接头力学性能可靠性的控制措施。     

某G105钻杆接头损坏原因分析

为了找出某油田G105钻杆内、外螺纹接头损伤原因,对现场使用的失效钻杆接头进行了宏观分析、理化性能检验、金相及显微组织分析。结果表明,受损的钻杆内、外螺纹接头的化学成分和力学性能均满足API SPEC 5DP—2009标准要求,钻杆接头主要的失效原因为粘着磨损,是在上扣过程中扭矩过大造成的,同时,螺纹脂涂抹不均匀、钻杆接头镀层质量欠佳也是造成粘着磨损的因素。     

Ф127塔标钻杆

为满足深井、超深井安全快速钻井的需要，塔里木油田研制了Ф127mm塔标钻杆。该钻杆设计的是新型加厚过渡区结构，改善了应力分布，降低了应力集中系数，提高了钻杆防刺漏性能；加大了接头内径，降低了钻柱内压力损耗；提高了接头材料屈服强度和螺纹基面节径，增加了接头连接强度。该钻杆具有低循环压耗、高疲劳寿命的特点，对提高钻速、预防失效、提高水力破岩能力、延长钻头寿命有显著的作用，满足了塔里木油田超深复杂井强化钻井的需要。     

管端除锈设备自动控制设计

介绍了一种新型螺旋埋弧焊管管端除锈设备的构造和功能,阐述了其工作原理,并基于西门子S7—200 PLC 设计了除锈设备的全自动控制工艺。经过实际生产应用证明,管端除锈设备的自动控制设计提高了工作效率,维修、维护方便,故障率降低,更有利于HSE现场管理,避免了人工操作的不稳定因素,降低了劳动力成本,保证了管端除锈质量的稳定,同时,避免了母材划伤,提高了除锈质量,在同行业中具有很好的推广应用价值。     

钻杆无损检测工艺技术研究与应用

进行钻杆管体探伤对防止钻杆刺漏及断裂事故的发生具有十分重要的意义。针对钻杆管体探伤常规方法的不足．研制了一种电磁检测系统，设计了多种传感器的计算机处理系统，实现了管体横向缺陷检测及壁厚损失的综合检测，对加厚区应用了一种水浸轮式探伤的超声检测系统，从而有效地实现了钻杆无损检测。该检测系统探伤分辨率高、效率高、结构简单、现场适应性强，现已成功应用于大庆油田钻杆检测，取得了良好的效果。     

钻杆接头多轴疲劳寿命

在实际钻井过程中,钻杆接头以螺纹连接处的疲劳破坏为主,导致钻井成本显著增加。现有对钻杆接头的研究主要集中于钻杆接头的静力学特性分析,少有涉及钻杆接头的疲劳破坏的研究。基于虚功原理、Von Mises屈服准则及接触非线性理论,考虑螺纹升角的影响,建立了钻杆接头的三维有限元计算模型,分析了钻杆接头的上扣特性及其在复合载荷作用下的力学特性。基于材料S-N曲线,综合考虑尺寸系数、应力集中系数、表面加工系数及表面强化系数的影响,确定了钻杆接头的弯曲疲劳S-N曲线理论模型,通过对比验证建立了满足工程要求的钻杆接头疲劳有限元计算模型。运用多轴疲劳算法,计算了钻杆接头在复合交变载荷下的疲劳寿命,分析了残余应力和表面质量对疲劳寿命的影响。研究结果表明,在上扣扭矩或复合载荷作用下,钻杆接头最大Mises应力均出现在公扣第1有效啮合螺纹牙根处;弯曲井段API钻杆接头的疲劳寿命较小,建议开发适合超深井、水平井、大位移井及大斜度井的专用钻杆接头;残余应力与表面质量对钻杆接头的疲劳寿命影响较大,在钻杆接头螺纹根部引入可控的残余压应力和改善表面质量可以大幅提高其疲劳寿命。     

��������������˲��������̽��

四川目前生产的天然气中含硫天然气占７１％，而含硫天然气对高强度钻杆会产生硫化物应力腐蚀玻裂，因此，在含硫气井进行钻杆测试时，应重视钻杆的安全问题。文章探讨了高强度钻杆硫化物应力腐蚀玻裂的机理和影响钻杆脆断时间的各种因素，并提出在一定的条件下，高强度钻杆在含硫气并中进行测试是安全的。采用向钻杆内加缓蚀剂或内涂层钻杆，防硫油管测试，钻杆测试更加安全。建议继续开展高强度钻杆硫化物应力腐蚀玻裂时间的试验研究，以确定合理的钻杆测试安全时间。     

螺杆钻具井下磨铣管柱受力分析及改进设计

针对螺杆钻具磨铣钻削井下桥塞、水泥塞及类似钻削工作中管柱在井下所产生的巨大反扭矩的危害,在对磨铣钻削管柱进行受力分析的基础上,提出了改进方案,即"井下防扭装置"和"磨铣钻削管柱的配置",有效地降低了反扭矩带来的危害,改善了磨铣钻削管柱的受力状况。现场2口井的实际应用说明,改进后的管柱在应用上更为安全可靠,钻削用时比简易管柱缩短1/4~1/3。     

塔里木油田钻杆技术的探索与实践

塔里木油田钻井条件苛刻,钻杆失效事故频繁发生。针对塔里木油田钻杆使用的实际难题,在现有钻杆标准基础上开展了多项钻杆技术研究,探索出适应于塔里木油田的钻杆订货技术条件,并研制出适应于塔里木油田苛刻工况钻井要求的非标钻杆。为避免钻杆事故的发生,提高了钻杆分级检测标准,制定了严格的现场探伤周期规定,加强了入井钻杆质量的控制。这些措施对于塔里木油田降低钻杆失效率,延长钻杆使用寿命具有重要意义,对于其它油田也具有借鉴意义。     

埋地钢管沟下涂层更换的高效流水作业

以往埋地钢管沟下涂层更换大修工程多采用手工操作完成,存在工效低,操作条件恶劣,新涂层质量不稳定和材料单耗高等缺陷。为此,近年来开发设计出机械施工机具系统,主要有去除原涂层的高压喷水机、处理钢管表面的摆动喷丸机、施工新涂层的缠绕机或喷涂机和支撑钢管的快速开合式支架。介绍了这些机具的原理、施工程序和组织。现场使用表明,采用机具系统施工比手工操作可提高工效10倍以上,磨料消耗降低45%;若短管清理机具与长管清理机具配套使用,可实现涂层更换的高效流水作业。     

焊管的水基防锈剂研究

分析了影响高频焊管生锈的原因，研制出一种水基高效防锈剂解决了精轧焊管的防腐问题，介绍了其防锈原因理和基本配方，对工业应用的方法和效果作了详细说明。     

φ127塔标钻杆

为满足深井、超深井安全快速钻井的需要,塔里木油田研制了φ127mm塔标钻杆。该钻杆设计的是新型加厚过渡区结构,改善了应力分布,降低了应力集中系数,提高了钻杆防刺漏性能;加大了接头内径,降低了钻柱内压力损耗;提高了接头材料屈服强度和螺纹基面节径,增加了接头连接强度。该钻杆具有低循环压耗、高疲劳寿命的特点,对提高钻速、预防失效、提高水力破岩能力、延长钻头寿命有显著的作用,满足了塔里木油田超深复杂井强化钻井的需要。     

高钢级钻杆强度塑性试验研究

钻杆强度级别提高,其塑性性能会发生变化,因此高屈强比成为影响高钢级钻杆推广应用的主要问题。对X95、G105、S135、V150和HL165系列高钢级钻杆进行了室温拉伸试验,利用真应力-真应变曲线分析了高钢级钻杆强度塑性特征参数的变化规律及屈强比对钻杆安全性的影响。试验结果表明:随着钢级提高,钻杆强度不断增加的同时,工程屈强比和真实屈强比都增大,但后者比前者约小5.5%~7.0%;不同钢级钻杆工程屈强比与其伸长率、冲击功、塑性失稳点应变量、均匀形变容量和静力韧度等塑性韧性指标无对应关系;虽然V150、HL165超高强度钻杆屈强比分别达到0.953和0.941,形变硬化能力略有降低,但仍具有高塑性变形能力、高韧度水平和高断裂强度。研究认为,不宜将工程屈强比作为衡量高钢级钻杆质量的一项硬性指标,良好的综合性能是确保钻杆安全使用的关键。