钻铤接头丝扣的加工对上扣扭矩的影响

根据试验数据,丝扣的表面光洁度影响上扣扭矩。钻铤用户可通过规定丝扣表面光洁度—与通常规定台肩表面光洁度相同—获得经济利益。数据表明,车床加工的丝扣比用专用刀具和刚度好的、精密的铣床所滚铣的丝扣更合乎要求。现场损坏在钻井工业中,常见的一个问题是钻铤接头发生损坏。其损坏包括:台肩磨损、丝扣伸长、母扣膨胀、丝扣产生裂纹或疲劳断裂。为了解决这些问题。许多研究工作已对下列各方面进行探索:材料的改进、丝扣结构、应力释放槽、合适的上扣扭矩值和丝扣油等。钻铤接头的损坏,尤其是台肩损坏的一个较普通的解释是钻铤接头上扣扭矩不足。     

如何合理选择钻铤扣型

我国各油田使用的钻铤,有一些是符合API标准的,但在选择扣型时未执行有关规定,这是造成钻铤丝扣损坏严重,修扣量大和事故多的主要原因。本文介绍了API Spec7标准的有关规定。     

钻铤上加工外部应力槽可降低联结丝扣的折断事故

在弯曲状态下旋转的钻铤,由于疲劳破坏,联结丝扣的折断事故是经常发生的。由此要进行昂贵的打捞作业,有时不得不将该井报废。预防这些事故,对于提高钻速,节约投资是有重大意义的。D·伟勒尔和E·秋提出了一种用来降低钻铤联结丝扣折断的新方法。这就是所谓     

无丝扣扶正器

美国恩内机械工具和工程公司研制了一种无丝扣钻柱扶正器。这种扶正器用两个锁紧环固定在钻铤上(参阅附图)。这种新工具有如下的优点:     

非API钻铤螺纹强度分析

石油钻井过程中用的钻铤螺纹基本上都是符合API标准规范的。但是,随着随钻地质导向测量系统等产品系列化研制,为达到设计要求的目标,经常需要对钻铤螺纹的尺寸和扣型进行改动,钻铤螺纹很难符合API规范。为保证改动后的钻铤满足强度等技术指标要求,需要对非API标准规范的钻铤螺纹进行弯曲强度比、最小上扣扭矩和最大狗腿度等进行计算。为解决此类问题,文章针对非API钻铤应满足的强度指标进行了较为详细的分析及应用计算,得出一些有益的结论,对随钻测井仪器结构设计人员具有较好的借鉴意义。     

川渝地区某超深井钻铤外螺纹断裂失效分析

某Φ279.4 mm钢制钻铤在川渝地区某超深井服役过程中紧扣时,在距钻铤外螺纹端面2～4 cm处发生断裂。通过对断口进行宏观形貌观察及断口和台阶面特征、金相组织、硬度分析,并结合钻铤材料的力学性能试验,对失效钻铤外螺纹断裂原因进行试验分析。结果表明:钻铤螺纹齿牙之间附着大量沉积物,台肩处大量大尺寸磨损坑,多处裂纹源在齿根底部形成,集中在最末完全扣前3～5扣处,在拉伸应力以及扭矩交变载荷的共同作用下,裂纹缓慢扩展,形成初始断口,当钻铤断裂截面处不足以承载交变载荷以及扭矩作用时,发生断裂。     

大庆油田深井钻具失效原因与预防

对１９２起钻具失效事故的统计分析后得出：钻具失效主要发生在泉头组，登娄库组和侏罗系地层，占总事故的９０％以上。钻铤柱失效占８８．４％，而４０ｍ以下钻铤柱失效占５３．３％。失效的主要原因是地层含有大量砾石层，引起钻具振动导致钻具疲劳破坏；钻具连接螺纹扣型不合理；钻具加工质量和材质不合格。通过分析和现场试验，建议φ１７８ｍｍ钻铤用Ｎｃ５０扣，φ１５９ｍｍ钻铤用Ｎｃ４６扣，采用φ１５９ｍｍ钻铤满眼钻具组     

钻铤螺纹联接处载荷分布规律研究

根据弹性力学理论，通过对钻铤接头螺纹的受力分析，分别建立了上扣扭矩、轴向外载和内外水压力作用下的螺纹载荷计算模型。依据此模型，详细分析了钻铤螺纹的载荷分布规律，提出了改进钻铤接头受力状态，减少应力集中的主要措施。     

高抗扭强度钻铤螺纹设计及有限元分析

研制的高抗扭强度钻铤螺纹与API标准钻铤螺纹相比,只是在外螺纹小端增加了一段光滑的圆柱面。该结构可在达到上扣扭矩时,使螺纹内、外台肩同时顶紧,形成2道密封面,不仅增加了螺纹的受力截面积,而且提高了钻铤螺纹连接强度和抗扭强度,大大降低了密封面发生刺漏的几率。有限元分析和现场使用表明,使用高抗扭强度钻铤螺纹是延长钻铤寿命、减少井下事故的一种有效措施。     

高抗扭双台肩钻铤在长庆天然气钻井的配套与应用

为了减少钻井施工中钻铤的早期失效,长庆管具公司研发、推广了具有自主知识产权的双台肩螺纹钻具;根据钻具在井下的受力状况和钻铤的弯曲比数据,通过给钻铤增加一个受力台阶减小了钻铤的弯曲应力,同时也降低了钻具在井下自动上扣对钻具螺纹造成的损伤;2008年长庆钻井在陕北气田靖中东、靖南区块、苏里格的7个钻井队推广了双台阶螺纹结构的钻铤,全年共钻井20口,进尺54539m,未发生一次钻具失效。从使用的效果证明,双台肩螺纹结构钻铤对降低钻铤的失效效果显著,有极高的推广价值。     

钻铤螺纹应力分散槽结构改进

介绍了API Spec 7标准、SY/T 5144标准、GB/T 22512.2标准中关于钻铤螺纹应力分散槽结构方面的发展历史。指出原有结构使公、母螺纹啮合的完整扣数目减少,降低其承载能力,并使弯曲强度比增加。提出了螺纹应力分散槽结构的改进方法,减少了应力集中,提高了钻铤螺纹的使用寿命。     

弯接头在复杂井中的应用

针对深井复杂井的对扣震击作业,用弯钻杆易发生工具偏移量不够以及对扣震击过程易发生钻杆折断的难题,在打捞钻具组合中加入弯接头并在下部接一定数量钻铤,凭借其刚性大、强度高的优点,增强了工具偏移量的稳定性和对扣后打捞工具承受震击、扭转的能力,保证了偏移量,提高了对扣成功率,拓宽了震击频次范围,加快了事故处理进展。     

钻挺的弯曲振动和进动的实例研究

文章阐述了井眼底部钻具总成(BHA)弯曲振动的两个主要原因:①钻铤的进动。②钻压波动与初始弯曲BHA的弯曲振动之间的线性耦合。 文中阐述了这些机理,并把其导致的后果诸如钻铤的磨损、丝扣联接部位的疲劳给予定值。文中给出了正进动和反进动的速率公式及井壁上切向速度的公式。对弯矩的井下测量表明对预测和鉴别弯曲振动及过程很有价值。井下采集的数据资料可用于图解说明关于弯曲振动、正进动、反进动和钻头跳动之间线性耦合的实例。这些资料、数据是用一套井下振动测量系统在壳牌油田的一次测试中获得的。     

公螺纹应力减轻槽效果分析

在钻井过程中,钻具疲劳失效事故频繁发生,其失效部位主要集中在螺纹接头处,如何减轻集中在接头处的应力,国内外有关学者提出了在螺纹部位加工应力减轻槽以降低公扣最末完全扣和母扣根部的应力集中,该方法经现场应用后,效果显著。以?177.8mm钻铤公螺纹接头作为研究对象,用有限元方法对加工有不同应力减轻槽的钻铤公螺纹接头进行了分析计算,得出了4种不同公螺纹结构在相同的边界条件和载荷作用下最末完全扣处的应力集中情况。计算结果表明,带有应力减轻槽的公螺纹具有较小的应力集中,特别是API标准应力减轻槽的应力集中最小,因此抗疲劳性能最佳,建议采用这种应力减轻槽结构。     

钻铤及转换接头的失效与预防

钻铤本体和转换接头体的刚性远远大于接头,所以失效大多发生在接头上。据1988年各油气田钻具失效调查,钻铤失效事故276起,转换接头失效事故16起,合计占钻具失效事故总数的54%;失效部位基本上都是连接螺纹;失效形式主要是断裂,其中钻铤占75.4%,转换接头占62.5%。钻铤和转换接头失效的主要原因有:材料韧性差,降低了疲劳强度,并使裂纹扩展速度加快,发生断裂也比较突然;忽略了API-RP-7G推荐作法中提出的钻铤接头螺纹连接弯曲强度比为3.20~1.90:1的要求,造成因弯曲强度比不够而产生的螺纹疲劳失效;加工时齿根留有刀痕,或成尖角过渡等缺陷,降低了疲劳强度;紧扣时无指示仪表和适当的工具,全凭各人的经验和感觉,使小尺寸钻铤上扣过紧,大尺寸钻铤上扣过松。根据失效原因的分析,作者从订货、加工、检验和使用等方面提出了一系列建议,以预防钻铤和转换接头的早期失效。     

LET扣钻具在塔里木油田的应用

为了降低钻具接头螺纹齿根的应力集中,减少钻铤、稳定器、转换接头等失铲事故的发生,根据降低公扣大端啮合齿高度的设计思路开发了一种新型钻具螺纹ＬＥＴ扣,主要介绍了ＬＥＴ扣的设计、加工及现场试验情况。ＬＥＴ扣钻具的加工、现场使用结果表明,ＬＥＴ锃钻具加工,不影响修扣次数、上卸扣操作及其使用性能,能够显著提高钻具的疲劳寿命,具有一定的推广应用价值。而且ＬＥＴ扣钻具螺纹与ＡＰＩ标准螺纹具有互换性。     

一种新型钻铤接头应力减轻结构的效果分析

石油钻铤失效事故大多发生在外螺纹接头靠近台肩处的最末啮合扣位置,而疲劳断裂与断裂处的应力水平有很大关系,应力水平越高,越容易发生疲劳断裂。因此,如何减小钻铤接头的局部应力集中、改善应力分布,一直是研究的热点问题。在API应力减轻结构的基础上,设计了一种新型应力减轻结构,并进行了实际应用。在考虑摩擦因数的前提下,利用有限元方法,对该新型结构进行了详细分析,对比了API接头、API应力减轻结构和该新型结构的效果,分析了3种结构在台肩面、螺纹牙上的应力分布以及台肩面上的接触力分布。结果表明,该新型结构可以有效地减小钻铤接头局部应力峰值,改善接头的应力分布,从而为改进钻铤接头设计、提高钻铤寿命提供了参考。     

钻头API扣结构强度分析与优化

随着钻井技术与需求的发展,油用钻头的工作环境变得愈加恶劣,承受了更大的载荷,导致钻头丝扣断裂时有发生。针对油用钻头API REG扣结构进行强度分析,基于Abaqus平台建立丝扣结构强度有限元分析与评价方法;针对钻头靠近台肩处2~3个完全扣承载较大的特点,从降低台肩处螺纹牙高度、台肩根部减应力槽设计、增大扣底圆弧半径、变螺距设计、变锥度设计等5个方面优化钻头API扣结构,提高钻头丝扣结构强度,减少甚至避免钻头丝扣断裂事故的发生,满足现场使用需求。     

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近年世界各高压油气深井中普遍使用VAM、2SC、3SB、NS等系列特殊丝扣套管及油管。本文从世界开发油、套管产品的动向简介了特珠丝扣的结构原理,除部析3SB和VAM两种特殊丝扣的优越性以外,并列表对比了6种特殊丝扣的主要性能。又对如何选择、检验、使用等方面提出了具体意见。     

防止у8-3泵凡尔盖压筒的丝扣产生裂纹

经过改造后的8-3泥浆泵液力端密封可靠,工作压力显著提高。但是,在配用的凡尔盖快速拆卸装置上,法兰的梯形丝扣在使用过程中普遍出现比较严重的裂纹。这种丝扣裂纹的形成过程大致是:首先出现在法兰上部铣去1/2扣处的丝扣末端根径R2.5的圆弧处。随后沿螺纹根径圆周方向出现大小不等的掉块。裂纹的长度多数达到丝扣周长的1/2～3/4。