钻杆摩擦焊缝开式连续回火炉温度场仿真分析与实验研究

以钻杆摩擦焊缝开式连续回火炉的温度场为分析对象,采用有限元分析软件ABAQUS对炉内部温度场进行模拟仿真,得出空载时炉内各结点温度场参数。回火炉内部温度场由炉顶至炉口形成温度梯度,但其炉内部分区域温度均匀,满足钻杆摩擦焊缝的回火要求。同时通过多组K型热电偶对炉内主要坐标点进行实验研究,与仿真结果的相对误差为0.58%～1.2%。根据温度场分布数据,可为连续回火生产线新工艺的改进提供可参考的理论基础。     

钻杆回火处理自动化装置的设计与探讨

为提高钻杆热处理生产效率,降低劳动强度,降低成本,设计了钻杆回火自动化装置。该装置是将原来钻杆由人工送进回火,改进为采用感应线圈自动送进回火,实现钻杆轴向随感应线圈自动定位,钻杆自动送进,以及四感应线圈同时加热方式。该装置经实际应用,实现了钻杆的无人化、自动化操作,提高劳动效率3～4倍。     

热处理工艺对钻杆焊缝力学性能的影响

针对钻杆接头断裂的问题,对摩擦焊接钻杆焊缝热处理工艺进行了深入分析,拟定了一组焊缝热处理工艺参数。经过试验和相关性能检测,发现造成焊缝强度偏低、冲击韧性值过高的主要原因是回火工艺不合理,故对回火工艺进行优化改进。改进结果表明:通过调整回火温度,能有效提高试件的焊缝屈服强度及抗拉强度;管体侧热影响区硬度有所提高,焊区硬度分布均匀,波动幅度较小;优化工艺试件焊区组织晶粒更为细密,呈现优良的综合机械性能。     

钻杆接头裂纹分析

某油田钻井公司在钻进中发现钻杆接头刺水，经对失效接头作理化实验分析，认为该钻杆接头在热处理工艺中回火不彻底，产生回火脆性。当出现二次淬火马氏体时，极易产生裂纹，无法阻抗裂纹的扩展，导致高压冲洗液从裂纹中刺水。     

深孔用高钢级绳索取心钻杆分区热处理工艺试验研究

为改善绳索取心钻杆受力工况,延长钻杆使用寿命,满足深孔及特深孔钻探施工要求,开展了对绳索取心钻杆体进行分区热处理工艺的试验研究。试验选用高钢级薄壁管材,通过对钻杆两端300 mm左右的区间内进行盐浴淬火及高温回火处理,保证了调质区域的机械性能,硬度和金相组织均匀性良好,同时热处理过渡带影响区域小。试制加工的特深孔绳索取心钻杆具有两端部螺纹连接段刚性强、杆体中部韧性好的特点。该钻杆在山东莱州西岭村矿区完成了2845.55 m深孔的钻进施工,使用情况良好。     

直连绳索取心钻杆分区热处理技术研究

为了提高绳索取心钻杆的性能,对直连绳索取心钻杆的受力情况、结构特点以及传统处理工艺进行分析,提出了分区热处理的工艺。通过对两端进行热加工处理,使钻杆中间管体区域和两端热处理螺纹区域性能出现差异,提高两端综合强度的同时改善螺纹部分的受力状态,可使钻杆柱既具有高强度又兼具柔性,大幅提高钻杆机械性能以及耐磨性。其中调质硬度HRC33~38能在保证管体延伸率与正火、回火基本一致的情况下,强度提高37.7%,硬度提高40%,抗冲击性提高46.7%。调质硬度HRC38~42时,材料的耐磨性提高9.1%。更适合全液压钻机施工及深孔钻进,为钻探施工提供了钻机、钻杆配套性的优选方案。     

钻杆摩擦焊后焊缝温度对焊缝中频回火组织转变的影响

针对摩擦焊接型钻杆自动线连续流加工需要决定钻杆摩擦焊后焊缝是否应立即中频回火问题,采用了充分的焊后中频回火工艺试验参数进行制样分析。研究表明,在目前的中频回火设备条件下,摩擦焊后立即回火会导致钻杆焊缝温度过高,产生相变,直接形成珠光体、铁素体及黄块组织,微观组织决定宏观力学性能,该组织直接降低钻杆焊缝综合力学性能,易使钻杆焊缝过早发生断裂而掉钻,直接降低钻杆的使用寿命。通过对钻杆焊缝焊后各冷却温度对焊缝中频回火组织转变的影响研究,确定了生产线采用焊后缓存装置,使钻杆焊后冷却至100℃以下再自动流转至中频回火,能够很好地消除钻杆焊缝的条块状马氏体组织及过烧现象,钻杆摩擦焊缝组织性能优良,极大地保证了产品质量。     

低碳马氏体强韧化在钻杆接头制造中的应用研究

文本概述了低碳马氏体应用于钻杆接头强韧化的理论依据,对主要性能指有力标与回火索氏体组织进行了试验和对比分析.讨论了试验钢种及其热处理工艺特点.并介绍了在绳索取心钻杆接头上应用的生产效果.研究表明,采用低碳合金钢经热处理获得板条马氏体组织是钻杆接头强韧化的新途径,以其取代中碳合金钢调质处理具有明显的优越性和广泛的应用前景.     

矿用中心通缆式钻杆关键技术研究

为使矿用中心通缆钻杆能由孔口向孔底输送电力信号的同时,又能建立孔口与孔底设备之间的双向和高速的信息通道,对煤矿中心通缆式钻杆进行了外管设计、内部结构设计以及在中心通缆式钻杆上对于信号传输过程有影响的关键点进行了研究,详细阐述了煤矿用中心通缆式钻杆的设计、热处理、加工制造以及中心通缆式钻杆的密封性和导电性对其性能的重要作用。该煤矿用中心通缆式钻杆的应用为煤矿井下定向长钻孔的钻进提供了技术装备,为煤矿安全高效开采提供保障。     

地质钻杆中频感应加热热处理工艺的应用分析

介绍了利用中频感应加热原理对地质钻杆进行整体热处理工艺,并通过对比数据分析了中频感应热处理技术比普通热处理技术所具有的优点。分析结果表明,相对于采用普通热处理,采用中频感应加热进行热处理的地质钻杆,金属显微组织晶粒细,综合机械性能好,钻杆性能更均匀,钻杆表面氧化很少,外观质量好,抗疲劳性能高,生产成本低。     

新型钻杆在瓦斯抽采中的研究及应用

避免瓦斯事故最有效办法就是提高钻孔的成孔率,增大瓦斯抽采确保瓦斯应抽尽抽。瓦斯钻杆的质量是决定钻孔成孔率的关键设备。通过对国内外瓦斯钻杆研究状况进行调研,分析对比现有钻杆技术领域的不足之处,通过系列试验确定钻杆最佳热处理参数、改进的摩擦焊接工艺和最佳工艺参数,研制出一种新型瓦斯钻杆。新型瓦斯钻杆已在杜儿坪煤矿、马兰煤矿等进行产品应用,有效及时抽放瓦斯,大大降低了卡钻丢钻机率,降低耗材22%,具备良好的经济和社会效益。     

回火温度对钻杆接头性能的影响

在对绳索取心钻杆接头断裂现象分析的基础上,开展了对钻杆接头热处理工艺的研究。经研究改进了热处理工艺,调整了表面处理方式,使钻杆接头断裂现象较调整工艺前有明显减少,延长了钻杆接头的使用寿命,提高了勘探施工效率,减少和预防了孔内事故的发生。     

石油钻杆接头水基淬火的研究

对石油钻杆接头水淬热处理技术进行了研究分析。介绍了水基淬火和油基淬火后石油钻杆接头的硬度、硬度均匀性的对比试验;不同条件下的淬火液对钻杆接头冷却速度的影响。研究表明,水基淬火方式能更好地提高钻杆接头马氏体化程度,从而提高淬火质量。     

解决三棱钻杆断裂问题的研究

分析影响三棱钻杆断裂的因素,如三棱接头热处理的控制、三棱钻杆焊接参数的控制、两端螺纹同轴度的控制。通过设计三棱接头焊接工装,调整钻杆加工工艺,保证钻杆的加工质量,提高钻杆使用的可靠性。     

高钢级绳索取心钻杆管材残余应力的初步研究

有观点认为管材的残余应力是绳索取心钻杆非正常损坏的诱因之一。据此采用环切法对不同热处理和矫直工艺的冷拔绳索取心管材制造过程中的残余应力进行了检测比对,认为冷拔管材制造环节产生的残余应力是存在的,也是可控的。只要制造工艺措施得当,可以将高钢级合金管材的残余应力控制在可接受范围内;合格管材出厂时存在较高残余应力造成的钻杆折断等事故较为罕见。应从管材制造、钻杆加工、现场使用等方面入手,努力降低钻杆断裂事故。     

瓦斯抽放钻杆加工工艺探讨

研究分析了瓦斯抽放钻杆的主要失效原因,从钻杆材料、摩擦焊、热处理三方面入手,通过对钻杆工艺的试验和改进,来提高钻杆质量,延长使用寿命,扩大社会效益。     

螺旋钻杆的有限元分析及运动仿真

以某矿现有旋转钻机为研究对象,运用有限元分析软件ANSYS WorkBench对钻杆进行了受力分析及参数优化,获得了钻杆质量最小时钻杆轴内径和螺旋叶片厚度值。运用ADAMS软件建立了钻杆钻进系统刚-柔体模型,通过对钻进过程的运动仿真,得到了钻杆在钻进工作中的接触及变形情况,并分析了钻杆完全钻进过程中的屈曲行为。研究结果为钻机的改进及钻进效率的提高提供了理论参考。     

钻杆螺纹失效分析及改进措施

介绍了钻杆接头螺纹的失效类型,采用弹性有限元方法建立了钻杆联接螺纹分析模型;讨论了钻杆断裂的具体失效原因,针对钻杆断裂的原因,在结构上提出了增加应力减荷槽和切削公扣大端第1牙高度的改进方案。     

水射流辅助硬质合金钻头切割岩石过程的刀具温度分析

〖HT5H〗摘〓要：〖HT5K〗通过对硬质合金钻头切削岩石过程中热量转换、传递过程分析,建立了前刀面的温度方程。根据对水射流与刀片间传热过程的热力学分析分别建立了水射流与刀片表面对流换热微分方程组和热源与刀片间的稳态导热微分方程,推导出水射流对刀片的换热功率表达式和刀片内温度场表达式。研究表明,在无水射流情况下,钻头切削岩石前刀面温度变化与切削速度vq的平方根成正比;水射流的存在可以大幅降低刀具的温度,水射流对刀片的换热功率Φ与射流压力p的四次方根成正比,刀片平均温度的变化与p－1/4成正比。一定条件下的试验结果表明,采用水射流辅助硬质合金钻头切削岩石,当射流大于适当压力,钻头破损程度大幅下降,从而有效地提高钻头寿命。