新型钻杆动力钳的研制

针对大开口齿轮结构形式的钻杆动力钳在扭矩大时,齿轮开口容易变形,引起打滑而咬伤钻具,使用寿命短,不同规格的钻具需要更换颚板,给操作者带来诸多不便等问题,研制了一种新型钻杆动力钳。该动力钳主要由动力钳、吊装架、移动装置3部分组成,另配有液压动力站。它采用扭矩钳+旋扣钳组合的结构形式,扭矩钳采用油缸增力卡紧,油缸力臂小转角大扭矩缓慢松扣或紧扣。试验结果表明,新型动力钳的方案可行,结构合理,工作可靠,主要技术指标达到了设计要求。     

动力钳开口齿轮组结构优化设计与模态分析

开口齿轮是钻杆动力钳钳头部分的重要传动部件。目前,开口齿轮组的结构设计方法单一,造成体积较大。针对开口齿轮组的结构与布局,通过选取合适的结构参数作为输入变量,依据齿轮啮合条件和接触、弯曲疲劳强度等构造约束条件,以总体尺寸为优化目标,采用改进的粒子群算法(PSO)对开口齿轮组进行结构优化设计。分别将优化前后结构建模并导入ANSYS Workbench,通过模态分析对优化结果进一步论证。结果表明:采用改进PSO方法优化后的模型体积更小,同时各阶固有频率得到提高,说明该方法能够有效指导钻杆动力钳的开口齿轮结构设计,具有良好的工程应用价值。     

钻杆套管两用动力钳的研制及应用

为了提高原钻杆动力钳的使用效率,在其上增加套管钳功能,实现一钳两用的目的,研制了钻杆套管两用动力钳。该动力钳是在原钻杆动力钳的基础上增加套管动力钳功能。设计了上、下钳间隙调节气缸,使其性能参数能满足钻井及下套管施工需求。在两用动力钳上安装的扭矩控制记录仪,可测量、显示、记录和控制钻杆上扣时扭矩,以保证钻杆、套管上扣时的最佳拧接扭矩。在大庆油田的推广应用中,该动力钳均收到较好的应用效果。由于受结构尺寸的限制,该两用动力钳不适用于大于φ203.2mm的套管。     

钻杆螺纹缺陷检测装置的研制

针对目前钻杆螺纹缺陷检测方法存在的问题,提出用角度可调式超声波斜探头来检测钻杆螺纹缺陷的方法,并开发出钻杆螺纹缺陷检测装置。该装置利用计算机系统的功能,对接收到的回波波形先完成模数转换,再执行数字化处理,实时显示数字化的回波波形,同时具有记录、存储、计算分析能力,还可与计算机联机实现通讯及打印输出。现场应用表明,钻杆螺纹缺陷检测装置能够适应非开挖穿越现场及油田钻井现场工况,检测结果重复性好,装置性能稳定可靠。     

钻杆管体体积型缺陷的有限元分析

利用有限元软件 ,采用三维线性静态方法 ,对常用的 12 7mmIEU钻杆在常见的 11种蚀坑类型下的应力分布进行了计算。计算结果显示钻杆管壁常见蚀坑的应力集中系数在 1 5～2 5之间 ,拉伸和弯曲载荷作用下蚀坑应力分布基本一致 ,弯曲载荷的分析完全可以采用拉伸载荷结果来替代。对一系列的计算结果通过最小二乘法拟合出蚀坑应力集中系数随蚀坑深度和宽度的数学关系表明 ,拟合曲线与计算结果有非常好的一致性     

石油钻杆摩擦焊焊缝缺陷分析

石油钻杆摩擦焊焊接接头冲击韧性低的原因是焊后热处理金相组织不理想和焊缝区存在灰斑及FeS·MnS复合夹杂物缺陷。在试验基础上,对上述两种焊缝压缺陷的形貌、成因、危害及预防措施作了探讨。     

石油钻杆摩擦焊焊缝中灰斑的成因及预防

摩擦焊缝中的灰斑,实质上是一层不与母材产生牢固结合的氧化膜,它会大幅度降低焊缝的机械性能。灰斑的生成与焊接总量,焊接振动,焊接端面锈蚀和顶锻压力施加情况有关。缩短焊接量、减少振动,焊前清洗端面以及适时适量施加顶锻力对预防和减少摩擦焊焊缝灰斑有良好效果。     

钻杆加厚部位缺陷分析及检测设备研究

钻杆加厚部位刺漏失效给钻井工程造成严重损失,主要原因是钻杆加厚部位结构设计不合理,或存在尖角、突起,使加厚过渡区形成涡流,导致钻杆刺穿。介绍了钻杆加厚部位缺陷检测仪的测量原理及结构,为防止缺陷钻杆下井提供技术支持。     

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。     

液压动力钻杆排放猫道设计与应用

针对目前我国钻机用钻杆坡道、钻杆猫道、钻杆排放架都是独立部件,需要单独运输,搬家车次多,组装和拆卸需要吊车,不具备向钻台自动送入单根及下放钻杆(或甩钻)功能的状况,设计了一种液压动力钻杆排放猫道。该钻杆排放猫道以液压为动力,能实现低位排放钻杆、钻杆送入钻台接单根等功能,送单根上钻台和引回猫道既可在控制房内手动操作,也可在钻台进行远程遥控操作,能减轻工人劳动强度,缩短接单根时间,降低建井周期和成本。     

多功能钻杆气动卡瓦的优化设计及应用

针对气动卡瓦的产品系列化和标准化程度不够,并且在承载力方面没有明确的行业标准等问题,对钻杆卡瓦进行了系列化和标准化优化设计。优化设计方案主要从以下2点考虑:(1)在结构允许的情况下,力求加大卡瓦与钻杆的接触长度和面积,以提高卡瓦的承载能力,又不咬伤钻杆。(2)改善卡瓦体与卡瓦牙的装配结构,保证卡瓦有足够的强度,利用有限元软件开展卡瓦受力模型优化设计。在压力试验的基础上,还对优化方案进行了进一步的改进。优化结果表明,多功能钻杆卡瓦的厂内最大试验压力达到并超过了6122kN,卡瓦卡紧管柱可靠、卡瓦及钻杆本体无损伤,承载能力达到了设计指标。     

S135钻杆钢在钻井液中的氧腐蚀行为

基于系统的理论分析和现场腐蚀产物的XRD分析,揭示了S135钻杆钢在3%NaCl溶液中的氧腐蚀机理。为研究腐蚀因素与腐蚀速率的关系,通过室内高压釜动态模拟实验,分别研究了钻井液中含氧量、钻井液温度、钻井液流速和钻井液盐浓度对S135钻杆钢的氧腐蚀速率影响规律。实验研究结果表明(1)3%NaCl盐水钻井液对S135钻杆钢的腐蚀主要是氧去极化作用所致;(2)钻井液含氧量和钻井液流速的增加会加快钻杆钢的氧腐蚀速率,而钻井液温度和含盐量对钻杆钢的氧腐蚀速率具有双重作用。     

钻杆流场诱导腐蚀模拟

钴杆是钻柱系统的重要组成部分,在工作中除要承受多种载荷外,还要受到钻井液等流体的诱导腐蚀,是钻柱系统的薄弱环节,现场实际工作中钻杆失效事故更是频繁发生.而钻杆失效高发区域便为加厚过渡带,传统上的钻杆失效数值模拟分析采用的主要方法是建立钻杆加厚过渡带的力学模型,从该区域受到载荷的情况下分析其等效应力的分布和应力集中系数的...     

钻杆内螺纹接头纵裂与刺穿失效分析

针对某油田一批进口钻杆连续发生１７根钻杆内螺纹接头纵向开裂和刺穿事故，对断口进行Ｘ射线能谱、电镜和金相分析，并采样进行机械性能试验分析，认为材料不是导致接头断裂的主要原因。对断口裂纹源和内螺纹接头综合分析，认为接头连接后，在内螺纹尾部形成的凹槽区钻井液流动比较困难，使凹槽区螺纹缝隙内的氢离子浓度增加而容易产生缝隙腐蚀，腐蚀反应产生的氢沿内、外螺纹连接后的螺旋空间进入螺纹连接之间的表面，继而进入材料中，诱导材料的氢脆敏感性，最后导致材料的氢脆开裂。钻杆在使用过程中，过扭矩使螺纹连接的切向拉应力大幅度增加也促进了接头的氢脆开裂。     

气体钻井用钻杆阀的研制与应用

气体钻井过程中,常规的配套工具无法满足工艺要求,为此而研制的气体钻井用钻杆阀由钻杆阀短节、缓冲垫、密封部件、阀座、销轴、圆柱扭簧和阀板等组成。该阀不仅具有常规单向阀的功能,还可使测斜仪上下顺利通过,不影响测斜作业。现场试验表明,钻井阀开关灵活,密封可靠,提高了气体钻井时接单根的效率和作业的安全性,测斜时不碰、挂测斜仪。     

石油钻杆的瞬时液相扩散焊技术研究

针对石油钻杆摩擦焊中存在的缺陷,研究了钻杆瞬时液相扩散焊技术。利用自主研制的钻杆TLP连接设备和铁镍基中间层进行了钻杆35CrMo的焊接,并对接头进行拉伸、弯曲试验和组织分析。结果表明,采用TLP连接技术进行钻杆焊接,接头成形好,接头组织与母材相似并连续生长,接头强度、塑性均达到母材水平。焊后原位热处理,一次成形,效率高。因此,TLP连接技术在石油工业中有着广泛的应用前景。     

跟管钻具在复杂山地钻井中的应用

在地质条件不稳定的岩土层山地钻井,容易出现塌井。通过为山地钻机配备跟管钻具,有效地解决了这一问题。本文介绍了跟管钻具的工作原理和特点,并进行了试验,取得了良好的实验效果。