宝钢钻杆的生产技术实践

钻杆是油井管中服役条件最苛刻,使用性能、质量可靠性要求最高的产品。通过对炼钢、加厚、热处理、矫直、摩擦焊等工序的持续研究,宝钢对影响钻杆质量的关键技术指标,如材质的纯净度、内加厚过渡区Miu长度、韧性、直度等进行了持续改进与提高,满足了不断发展的钻井技术的迫切需求。     

回火温度对抗硫钻杆钢析出相形貌及力学性能的影响

通过光学显微镜(OM)、透射电镜(TEM)观察及硬度、拉伸性能测试,研究了抗硫钻杆钢中析出相的析出行为。结果表明:抗硫钻杆钢中析出相的形貌及结构尺寸具有多重特征,表现出对回火温度的依赖性。580℃回火温度下,铁素体基体上析出微米量级的棒状及纳米量级的球形析出相,抗硫钻杆钢强度因而较高。回火温度升高到625℃,析出相形貌逐渐向球形演变,并且其体积分数增加,抗硫钻杆钢强度、塑性同时提高,强度达到150 ksi钢级,表现出良好的强度/韧性匹配。回火温度680℃下,析出相沿晶界析出并逐渐聚集,导致抗硫钻杆钢强度急剧降低。抗硫钻杆钢的强/韧性匹配依赖于析出相—位错交互作用和析出相—基体变形协调两种机制的相互竞争。     

钻杆接头双台肩抗扭应力分析

钻杆工具接头的抗扭强度普遍低于管体,为满足使用需要,考虑选择非API双台肩高抗扭矩接头。为此,使用I-DEAS和MARC两个大型有限元分析软件,在SGIINDIG02IMPACTR10000型工作站进行计算机仿真,对S-135钻杆接头双台肩齿面与台肩部位应力分布进行分析,并将计算结果与API标准接头进行对此。结果表明,双台肩工具接头的抗扭能力是API标准接头的1.5倍。     

石油钻杆加厚过渡区失效分析及有限元分析的研究现状

石油钻杆在服役环境中要受到介质腐蚀和高温、高压等方面的影响,其受力状态十分复杂,以致失效事故频发,对失效钻杆进行失效分析与评价有助于减少或延缓钻杆失效事故的发生。介绍了石油钻杆加厚过渡区失效分析与有限元分析的研究现状。指出下一步应着重研究超长Miu长度钻杆的失效特征、失效机理与失效原因,以及采用三维有限元技术对在拉伸、弯曲、扭转复合载荷作用下的钻杆加厚过渡区进行系统的力学分析。     

钻杆外螺纹接头断裂失效分析

结合服役工况条件,通过理化性能检测,对某钻井过程中发生的钻杆外螺纹接头断裂失效事故原因进行了分析。结果表明,钻杆外螺纹接头的断裂失效主要是由于钻井过程中钻杆外螺纹接头锥面斜坡附近位置堆积了大量岩屑,堵塞了泥浆循环通道,导致泥浆循环不畅,在钻柱旋转过程中,钻杆外螺纹接头与堆积岩屑之间发生剧烈摩擦作用而导致其局部温度迅速升高,钻杆接头承载能力大幅度下降,在拉伸和扭转载荷作用下发生塑性断裂失效。     

镀镍钻杆内壁腐蚀原因

某油田在钻杆下井作业前的检测中发现2支镀镍钻杆内壁腐蚀严重,为了查明此次钻杆腐蚀的原因,对钻杆内壁腐蚀产物进行了形貌宏观和微观分析,微区成分分析。结果表明,镀镍钻杆内镀层存在漏镀与显微孔洞是钻杆产生腐蚀的主要原因;原油中的H2S溶解于水形成氢硫酸加速钻杆腐蚀,且氯离子的存在使得局部腐蚀进一步加剧。建议规范生产流程,改善镀层质量,避免镀层中存在漏镀或孔洞等缺陷,提高钻杆的抗腐蚀能力。     

G105钢制钻杆腐蚀失效的原因

某φ127mm G105钢质钻杆表面在服役过程中发生了严重的局部腐蚀。通过力学性能分析、宏观及微观腐蚀形貌观察,并结合能谱(EDS)和X射线衍射(XRD)等方法研究了该钻杆腐蚀失效的原因。结果表明:钻杆管体表面发生严重了点蚀且呈条带状分布;在钻杆管体和接头的过渡区也发生了严重的点蚀;引起点蚀的主要原因是氧腐蚀、Ca2+等离子引起的垢下腐蚀;氯离子的存在加速了钻杆的局部腐蚀。     

钻杆内加厚过渡区应力分布的有限元分析

对G-105Φ127mm×9.17mmIEU钻杆内加厚过渡区结构在拉伸和弯曲载荷作用下应力分布与应力集中系数的有限元进行了分析计算,结果表明:宝山钢铁股份有限公司钢管分公司生产的钻杆MIU=103.7～161.9mm,R>300mm,在拉伸应力作用下,应力集中系数Kt=1.011～1.06;在弯曲应力作用下,应力集中系数Ktb<1。     

G105油井钻杆失效分析

通过力学性能测试、显微组织和断口分析,并结合钻杆的受力状态,对127 mm G105油井钻杆的刺漏失效原因进行分析。结果表明,钻杆材质符合行业标准要求,失效原因是钻井液中的氧气对钻杆内表面造成严重腐蚀,在交变应力作用下,钻杆内加厚过渡带消失处的腐蚀坑底部首先萌生裂纹,并迅速扩展,最终导致钻杆发生早期腐蚀疲劳失效。     

石油钻杆加厚过渡区失效分析

对钻杆加厚过渡区失效事故进行分析,确定了钻杆加厚过渡区的失效特征、失效机理与原因,为预防钻杆失效提供了理论基础和技术依据。分析结果表明,钻杆加厚过渡区的失效特征是钻杆刺穿;失效机理为腐蚀疲劳;失效原因为钻杆管体由于应力集中与腐蚀集中,在内加厚过渡区消失点内外壁萌生腐蚀疲劳裂纹,裂纹逐渐扩展,裂纹部位的壁厚也逐渐减薄,当剩余壁厚不足以承受钻杆内壁压力的时候,钻杆内壁的高压钻井液冲破剩余壁厚,最终形成钻杆刺穿孔洞。     

宝钢钢管产品技术的发展

全面总结了宝钢各主要钢管机组的配置和特点;介绍了Φ140 mm全浮动芯棒连轧管生产线和Φ114mm Accu Roll轧管机组的装备改造,以及Φ460 mm PQF连轧管机组的整体情况;回顾了宝钢油井管、锅炉管和焊接管线钢管等产品的品种开发历程,并详细介绍了代表性产品的应用实例。     

钻杆接头螺纹卸扣扭矩影响因素研究

研究钻杆接头上扣/卸扣扭矩的计算方法;根据计算公式,总结影响钻杆接头螺纹卸扣扭矩的因素;提出提高卸扣扭矩的建议。分析认为:卸扣扭矩与上扣扭矩的比值R与螺纹导程有直接关系,同样尺寸结构设计的多线螺纹比单线螺纹的卸扣扭矩小;可通过减小螺纹导程、增加辅助扭矩结构、提高螺纹脂摩擦因数和优化锥度等手段,提高钻杆接头螺纹卸扣扭矩;建议特殊接头螺纹的导程扭矩占比不高于0.16,R≥0.68。     

铰接式柔性钻杆的参数化设计

柔性钻杆是超短半径水平井钻井工具的重要组成部分,其结构设计的好坏直接影响钻井工具的工作性能.根据柔性钻杆的强度条件以及与导向筛管的几何关系,得到了满足不同井眼曲率半径的柔性钻杆结构参数;考虑球头柱键与凹槽的接触非线性及柔性钻杆的材料非线性特性,采用有限单元法建立了单节柔性钻杆有限元模型;对不同结构参数的柔性钻杆进行了仿...     

石油钻杆裂纹分析

通过管体无损探伤检验和人工表面检验,并利用扫描电镜和能谱仪对石油钻杆缺陷试样进行微观检验,结果表明连铸坯大型夹杂物是导致钻杆裂纹的主要因素。根据钢管塑性变形理论分析了裂纹形成过程,提出了减少裂纹的措施。     

H2S对钻具的危害和内涂层技术的应用

本文介绍了在钻井过程中硫化氢对钻具的危害、发生硫化氢腐蚀和氢脆开裂的机理,并着重论述了内涂层技术在防止硫化氢腐蚀和氢脆开裂的应用,以及高抗硫涂层的开发情况。