钻探管材用丝扣油简介

自从发现丝扣油和上扣系数（COEFFICIENTS OFMAKEUP）是钻杆接头强度、螺纹耐磨性和产生断裂的重要因素，近些年来在石油和地质矿产钻探工作中，人们开始重视并研究了钻探管材（包括钻杆、钻铤和套管）用丝扣油类型。如美国石油协会（API）     

ф63.5mm外平钻杆接头抗扭强度数值分析

采用有限单元法对ф63.5mm外平钻杆接头的抗扭强度进行了数值分析,结果表明,该规格的钻杆接头能够承受的最大扭矩约为6 030 Nm,分析结果与试验结果一致。在此扭矩下,钻杆最大等效应力出现在公接头锥扣大端螺纹处,值为960.29 MPa,约等于钻杆材料的屈服强度960MPa。母接头此时的最大等效应力为801.9 MPa,位于母接头锥扣的小端螺纹处。分析结果合理地解释了在钻杆实际使用过程中公接头经常先断裂的原因。     

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%。     

摩擦系数对钻杆锥螺纹接头连接性能的影响

研究钻杆锥螺纹接头结构在施加载荷后的受力特点及变形情况,推导出了锥螺纹预紧力随螺纹端面摩擦系数与螺旋副之间摩擦系数变化关系式。建立了螺纹机构的接触有限元分析模型,分析了在多组摩擦系数影响下的连接螺纹最大等效应力变化;并找出了连接螺纹最大等效应力随摩擦系数的变化规律。结果表明,螺纹在受载时的最大等效应力对摩擦系数的变化相当敏感,从而为钻杆螺纹的合理设计和加工工艺提供了依据。     

高压割缝钻杆咬扣掳扣的原因分析及加工工艺改进

综合分析了高压割缝钻杆接头螺纹咬扣掳扣的主要原因,并从设计、选材、热处理、加工工艺、运输及现场施工操作使用规范等方面提出了防止掳扣的措施。     

自动钻机主动钻杆可靠性研究

针对煤矿井下自动钻机用主动钻杆联接螺纹磨损快、使用周期短的问题,对主动钻杆接扣过程进行分析,发现主动钻杆与被接钻杆间是硬性固定,接扣时在轴线方向没有活动余量,当动力头旋转速度与推进速度不匹配时,就会导致螺纹产生磨损。通过对主动钻杆螺纹部分热处理工艺的优化,提高了螺纹的表面硬度及耐磨性;通过对动力头旋转与推进管路进行改进,用增加旋转及推进溢流的方式减少硬接扣情况的发生。现场应用表明,改进后主动钻杆使用周期延长8倍,可靠性明显提高。     

旋风铣丝器的试制和使用情况

1978年新疆地矿局第六地质大队钻探工程由大口径钻进改为小口径金刚石钻进，使用的φ50mm钻杆由外丝英制尖扣改为内丝公制方扣，钻杆各种接头螺纹也同时改型。改型后的螺距大（8mm），丝底深（1.5mm），加工工艺要求高。队修配间开始加工用手工操作，不但劳动强度大，生产效率低，而且螺纹质量也不能保证。1979年，队修配间设计制作了旋风铣丝器，使加工一个螺纹接头由过去的20min缩短为5min左右，不但提高了工效，减轻劳动强度，还保证了产品质量。     

顶板高位大直径水平长钻孔配套钻具研制

针对煤矿井下顶板高位大直径水平定向长钻孔施工中常规钻杆出现粘扣、弯曲、断裂等问题,分析了钻杆柱的工作状态,建立了顶板高位大直径长钻孔钻杆柱受力模型和有限元分析模型,明确了钻杆失效的主要原因,通过优化螺纹牙型和接头连接形式,研制了73 mm高韧性高强度钻杆,解决了定向钻孔扩孔钻进时钻杆断裂、粘扣等问题,满足了顶板高位大直径定向长钻孔的施工要求。     

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     

地质管材螺纹间隙及其计算

地质管材螺纹广义地说应包括所有井下钻具的连接螺纹。即：套管（及其接头）螺纹；岩心管（及其连接接头）螺纹；钻杆（及其接头）螺纹；钻头螺纹；扩孔器螺纹。目前，国内外广泛地以特殊梯形扣用于地质管材连接。其原因是：它与矩形扣相比较，特殊梯形扣能增大螺纹强度，便于加工，延长刀具寿命，增加密封面；与V型扣相比较，特殊梯形螺纹强度保持率高，耐磨，不易滑扣，易于拧卸。     

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。     

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。     

绳索取心钻杆负角度螺纹扭矩计算分析和测试研究

分析了绳索取心钻杆负角度螺纹受力状态,以静力学和材料力学为基础计算了用于深孔绳索取心钻探的CNHT绳索取心钻杆螺纹应力情况和抗扭能力。同时,针对不同锥度和牙高的负角度螺纹进行了理论计算和静扭测试比对,理论计算结果与测试结果非常接近,确定了该计算方法的准确性,优化总结出抗扭能力较强的负角度螺纹参数。     

深井中钻铤螺纹联接的强度研究

改进了文献〔１〕中的理论模型并利用一种修正的弹簧模型，通过对石油钻柱接头螺纹的受力分析，分别建立了上扣扭矩、轴向外载作用下螺纹载荷分布的计算模型，详细分析了螺纹载荷分布规律，指出了螺纹锥度、不同润滑脂的润滑所产生的摩擦系数、螺纹牙的弹性系数对螺纹联接的载荷分布规律的影响关系，给出了改善接头受力状态、减小应力集中的主要措施。还通过一种简单的力学模型得到了螺纹联接的极限轴向外载。     

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。     

大口径深孔钻具选用原则及建议

为了适应深孔钻探的需要,减少孔内事故的发生,阐述了深孔钻具的选用原则,对钻铤、钻杆、转换接头、方钻杆的选用方法进行了具体介绍,并就经常遇到的钻柱切口问题、临界钻压和转速问题提出了建议,为施工单位进行合理的钻具选用和组合提供了参考。     

模型试验在钻杆柱研究中的应用

在忽略钻头、钻铤和主动钻杆几何尺寸,且不考虑接头影响条件下,以相似理论为基础,运用模型试验,对钻杆柱的扭应变进行了分析研究。通过对φ50、φ89钻杆在相同边界条件下的实验分析,得到2种钻杆之间扭应变差异的规律,可为认识钻杆的全面性提供有力的保障,为钻杆的优化设计提供重要的参考依据,对工程钻进具有一定的指导意义。     

国产绳索取心钻杆设计与制造技术的分析

介绍了国内外绳索取心钻杆的生产现状,论述了绳索取心钻杆的结构、各种管材的性能、钻杆和接头的选材、螺纹的优化设计和一些特殊工序,最后以φ89 mm绳索取心钻杆为例,根据不同的设计方案,列出了相应的技术参数供大家参考。     

套铣管技术在水文钻具事故处理中的应用

在峰峰集团梧桐庄煤矿地面注浆孔施工时,因在扫孔过程中操作不当,使粗径钻铤脱扣跑钻,造成脱扣钻铤被卡事故。事故发生后,虽然对钻铤脱扣事故钻具采取了相应的措施进行处理,但均未成功。后引用了石油专用套铣管技术进行事故的处理,取得了非常理想的效果。介绍了事故处理难点及套铣管处理技术措施。     

基于有限元法的钻杆柱纵向振动分析

钻杆的纵向振动对钻杆失效有较大影响。采用ANSYS软件对2000 m以内钻杆柱的纵向振动进行了分析,得到了不同钻具规格、不同钻铤长度、不同钻杆柱长度的固有频率,获得了钻杆柱纵向振动的前五阶固有振型。结果表明,钻杆柱的固有频率受钻杆规格和钻铤长度影响很小,受钻杆柱长度影响较大。