矿用高强度钻杆接头加工优化工艺研究

针对2014年钻探分院生产的钻杆在煤矿井下瓦斯抽排放孔施工出现的大批次钻杆质量问题,经系统分析认为接头螺纹存在设计与热处理工艺缺陷。将从接头原料控制、螺纹紧密距优化、螺纹氮化工艺三方面入手解决钻杆质量问题,最终采用锻造接头,近零紧密距螺纹,公接头螺纹氮化方案组合优化工艺生产钻杆接头,其质量已被证明稳定可靠。     

小口径接头螺纹铣削装置

近年来，我在从事钻杆接头加工工艺的设计与生产中，总结钻杆锁接头、接箍等铣削装置及设备存在的问题，结合金刚石钻进用钻杆接头孔小、螺纹为特殊梯形螺纹等特点，设计了一种专为加工钻杆接头的铣丝装置，现将其结构及有关参数介绍如下。一、旋风铣削螺纹原理旋风铣削螺纹，是螺纹加工中生产效率较高的一种方法，具有操作简单、产品质量稳定等优点，适用于大批量的螺纹件生产。图1为旋风铣削螺纹示意图。其主要切削过程     

提高钻杆接头螺纹强度的有效方法研究

以接触非线性有限元理论为基础，建立了钻杆接头螺纹非线性有限元分析模型。运用大型通用有限元分析软件研究了钻杆接头螺纹外径对其强度的影响规律。研究结果表明，适当增大螺纹外径，可以有效改善接头螺纹内部的应力分布状态，接头螺纹整体强度提高约32％。     

大直径定向长钻孔用ф73mm钻杆接头设计及应用

针对煤矿井下大直径定向长钻孔施工时常规钻杆频繁发生断裂及粘扣等问题,分析了钻杆失效原因,通过优选接头材质并借鉴石油管接头的设计经验,开发出双顶结构接头及W-038R螺纹牙型,并利用有限元分析软件、室内试验及现场试验的方式依次对设计开发的W-038R螺纹接头和常规V-040螺纹接头进行对比,结果表明,工况加载条件下W-038R螺纹接头应力分布要明显优于V-040螺纹接头,前者可以满足使用要求,而后者会发生联接失效;室内静扭试验表明,设计的W-038R螺纹接头静扭能力可达22 000 Nm,是V-040螺纹接头1.5倍;现场试验表明,同等施工条件下,W-038R螺纹接头钻杆千米扩孔进尺钻具事故率约为V-040螺纹接头常规外平钻杆的18%。     

对钻杆螺纹过早松旷而报废的初步分析

钻杆螺纹除了起连接作用外，主要是传递扭矩。但频繁的拧、卸却是钻杆螺纹磨损的重要原因。欲延长钻杆螺纹的寿命，除了提高钻杆接头的材质、加工精度及热处理工艺之外，还必须有合理的螺纹公差值和公差范围。这些数值的大小决定着钻杆螺纹拧卸回     

复合载荷下矿用钻杆接头螺纹应力分析

基于有限元分析法建立了钻杆接头模型,对比分析了钻杆双顶结构和无双顶结构的钻杆接头在上扣扭矩、轴向载荷、弯曲扭矩复合载荷作用下螺纹接触面的受力状态和应力分布情况。结果表明：复合载荷作用下2种结构接头受拉面螺纹应力大于受压面螺纹,双顶结构螺纹应力小于无双顶结构;无双顶结构的受压面螺纹应力分布呈现两头大、中间小的不均匀状态,双顶结构螺纹应力分布较为稳定。     

钻杆螺纹接头六面体网格划分方法

为了提高钻杆接头有限元分析的精度,提出了一种钻杆螺纹接头六面体网格划分方法。通过同边界条件下的仿真结果与试验结果对比,该方法能大大改善螺纹接头网格质量,提高仿真精度和效率。     

组装工艺对铝合金钻杆性能的影响及自动化组装装置研制

为了满足日益增长的深部钻探对钻杆的性能要求,需要研制可以适应极端工况的轻质高强度钻杆。铝合金钻杆具有密度小、比强度高、耐腐蚀性强等优点,但耐磨性和螺纹强度不足。在实际使用过程中,铝合金钻杆需配合钢接头一起使用,主要由钢接头承受拧卸力。目前国内外的铝合金钻杆组装技术主要有预扭矩法、热组装技术和冷组装技术。热组装技术在实际应用中表现出更适合深孔钻井铝合金钻杆的特性,但组装过程中的高温会降低铝合金杆体螺纹部位的强度。本文对铝合金钻杆杆体与钢接头热组装过程中的实际温度进行了测量试验,试验结果表明外冷却可以避免铝合金钻杆杆体螺纹部位较长时间处于较高温度,而内冷却可以使螺纹部位的最高温度降低25℃左右。对螺纹连接部位做轴向拉伸有限元分析,通过公式拟合得出螺纹根部最大应力与轴向拉力之间的关系,公式计算表明热组装过程中存在的高温会使铝合金钻杆最大轴向拉力下降约65 kN。由试验与模拟结果可见内外冷却机构对于热组装装置的重要性,作者结合前期工作,介绍一套全尺寸铝合金钻杆杆体和钢接头自动化过盈热组装装置的研制。     

矿用钻杆的失效修复及分体式设计应用

基于露采钻机钻杆的失效形式及原因分析,改进了两端内、外锥形螺纹接头的材质和结构,重新制作并替代了失效钻杆的螺纹接头,与钻杆管体重新联接,提出了失效钻杆修复工艺方案。结合修复工艺方案,从结构改进设计角度,提出了分体式钻杆的设计方案,并针对其特点和应用效果进行了说明和分析。失效钻杆修复工艺和分体式钻杆具有一定的推广应用价值。     

直径67mm内丝钻杆及接头螺纹断裂分析及改进

直径６７ｍｍ内丝钻杆及接头螺纹断裂分析及改进济南钢铁总厂水文公司王继新济铁矿山大帷幕堵水工程Ｄ２８号孔，钻杆母扣、接头蘑菇头母螺纹断裂后处理时间占该孔钻进时间的８．４７％，严重影响了钻进效率。如何减少和消灭钻杆、接头螺纹的折断事故，是该工程钻探生产中...     

基于ANSYS绳索取心钻杆和连接接头的应力分析

对绳索取心钻探施工的工况进行了分析,利用ANSYS软件对绳索取心钻杆以及连接接头的应力状态进行了三维模拟,提出了不同工况条件下,钻杆柱最大应力出现的位置。所得的结论对预防钻杆折断事故、优化接头螺纹设计、确定合理钻进参数有一定的参考意义。     

用于非煤矿山凿岩连接套加工的内旋风铣设计与改造

连接套是非煤矿山凿岩钎具的一个重要组成部分,连接套的螺纹加工质量直接关系到连接套的使用寿命。旋风铣是与普通车床配套的高速铣削螺纹装置,因其加工时的速度快、精度高、表面粗糙度好等诸多优点,已受到业内越来越多的重视。介绍了在普通车床上进行的溜板、滚珠丝杠、挂轮箱、刀杆及铣轴箱等机械方面的改造方法,同时简要介绍了西门子S7-200系列PLC为控制主件的包含西门子MM440变频器、步进电机主电机等电气元件的控制电路设计。最终实现了普通车床到专用于凿岩连接套的波形内螺纹加工的旋风铣床的改造,很好地解决了凿岩连接套的波形内螺纹加工问题。     

斜梯形锥螺纹联接强度计算方法探讨

介绍了螺纹的种类和分类方法以及斜梯形锥螺纹的主要应用场合,并着重介绍了斜梯形锥螺纹联接强度的计算方法、斜梯形锥螺纹与三角形锥螺纹的受力强度比较。分析了斜梯形锥螺纹牙形承受轴向拉力的能力要比三角形锥螺纹要强的原因。     

中心通缆钻杆及其在煤矿井下定向钻进中的应用

针对煤矿井下定向钻技术对钻杆的随钻测量通讯和强度要求,钻杆采用中心通缆方式,可实时传输钻孔随钻测量信号。采用高强度管材、特种螺纹丝扣结构、摩擦焊技术,可提高钻杆抗拉、压、弯、扭强度。并根据现场使用中存在的问题给出了解决方法。大佛寺煤矿随钻测量应用实例说明中心通缆钻杆满足最大孔深1200 m的随钻测量通讯和钻杆强度要求,朱仙庄梳状孔应用实例说明中心通缆钻杆满足最小弯曲半径54 m定向孔施工,哈沙图煤矿定向钻孔应用实例说明中心通缆钻杆满足急倾斜58°煤层定向孔施工。     

采煤机电动机紧固螺纹孔的修复工艺

通过对DY150无链牵引采煤机电动机紧固螺纹的失效分析 ,应用合理的工艺方法 ,提高了螺纹强度 ,避免了螺纹孔的频繁修理。     

MDY150型采煤机底托架螺纹孔修复工艺

通过对MDY150型采煤机底托架紧固螺纹孔的失效分析 ,指出传统修复工艺存在的问题 ,合理地改进了修复工艺 ,提高了螺纹强度 ,避免了螺纹孔的频繁修理     

非标准矩形螺纹环塞规的设计

螺纹量规是螺纹加工中应用最广泛、最实用的检测工具。通过实例介绍了非标准矩形螺纹环规和塞规的设计方案、设计思路、设计步骤及计算方法,对设计螺纹量规具有一定的参考价值。     

松软煤系地层深孔绳索取心钻探实践

长春市高家窝棚—双泉眼矿区为松软煤系地层,采用绳索取心液动冲击回转钻进方法,选择加大钻孔孔壁与钻杆环状间隙的钻孔结构;经实验选择以粘土、共聚物、植物胶、铵盐、腐植酸钾、磺化沥青、聚丙烯酸钾等材料配制的冲洗液,并加强冲洗液的日常维护管理;配备离心式除泥机;套管丝扣连接处涂抹松香(粘结剂),并用薄钢板焊接补强丝扣连接处,防止套管脱扣等技术措施,成功地完成了2个深孔的钻孔施工,终孔深度分别为1112.45 m(ZK6405孔)和1359.95 m(ZK3201孔),岩心采取率达到100%,煤心样品没有燃烧破坏现象,较好地满足了地质的要求。     

一种大直径反井钻杆接头螺纹参数的优化研究

采用有限元分析和正交试验相结合的方法对反井钻井用大直径钻杆的接头螺纹参数进行了优化研究。研究结果表明,外螺纹小端大径、锥度、牙侧角和锥部长度等参数对接头螺纹强度有显著影响,得到了各参数作用的主次顺序和不考虑交互作用条件下各参数的最优值。     

螺纹拧紧扭矩的理论分析

螺纹的拧紧直接关系到机械的安全性,主要针对螺纹在拧紧的过程中螺桩从机匣壳体中被拔出,或螺桩和螺母中的螺纹发生较大变形导致失效的情况,通过对拧紧过程中摩擦的分析,阐述了螺纹拧紧力矩的计算方法。