新型石油钻铤联接螺纹减应力区的研究

石油钻铤联接螺纹失效是钻具失效的主要形式。钻铤联接螺纹疲劳失效是由于交变弯曲应力引起的,这些交变应力集中在联接螺纹消失处附近。减少联接螺纹弯曲应力可以延长钻具联接螺纹的疲劳寿命。文章提出并研究了一种新的钻铤联接螺纹减应力区,它是通过在钻铤本体上设置减应力区,来解决钻铤联接螺纹疲劳失效问题。与以前减应力区不同的是,新的减应力区轮廓线为连续的光滑的二次曲线、圆弧线、抛物线和椭圆线。这可以避免在减应力区出现应力集中和出现“细脖子”现象。并且这些曲线在机械加工上是可行的。用有限元法优化了减应力区的几何形状,分析了减应力区的开口位置、开口深度和开口宽度等几何参数对应力释放效果的影响。并对减应力区的强度进行了分析。     

钻铤接头的强度分析及延长使用寿命的措施

钻铤接头因应力集中和受钻井液腐蚀而引起应力疲劳和腐蚀疲劳,在公接头螺纹根部产生应力腐蚀疲劳断裂。为提高钻铤使用寿命,可对接头根部螺纹进行冷滚压,提高其疲劳强度,也可在钻铤接头处涂防腐剂,提高其抗腐蚀疲劳能力。     

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。     

石油钻铤接头螺纹磷化处理装置研究

针对石油钻铤接头螺纹磷化现状和需求,对一种全封闭式循环磷化处理装置的实现方案、自动控制等关键技术进行了详细的研究与设计。该系统为全封闭结构,采用脱脂除锈液、表调液、磷化液、钝化液、清洁液等各种工艺液体连续循环;磷化效率高,磷化质量可靠;能减少对环境的污染;磷化液不易被污染,使用寿命长;药品利用率高,磷化成本低,对操作人员身体无损伤。采用PLC可编程控制器实现装置中加热器、电机、阀门等的自动控制,自动化程度高,操作简单、可靠。通过改变PLC程序,可适应不同的磷化工艺,灵活方便,有利于磷化工艺的优化设计,具有广阔的应用前景。     

气体钻井钻铤磨损后的安全性分析

气体钻井中,由于缺少钻井液润滑,钻铤与井壁容易发生剧烈摩擦碰撞,导致钻铤快速磨损,严重时造成钻具失效。首先,分析了钻铤磨损形貌,发现主要有均匀磨损、一侧偏磨和两侧偏磨3种情况。然后,针对气体钻井钻铤磨损较为严重的问题,基于川东北地区LJ-1井NC61-90钻铤磨损失效数据和剩余强度、剩余强度率、强度校核、安全系数方法,建立了磨损后钻铤的有限元模型,对钻铤均匀磨损、一侧偏磨和两侧偏磨后的剩余强度、剩余强度率和安全系数进行了计算分析。结果表明:钻铤磨损后剩余强度降低较快,磨损较严重钻铤的强度和安全系数较低,其原因为磨损钻铤壁厚局部变薄,且在钻井过程中承受非均匀载荷。建议气体钻井采用低转速的空气锤钻井工艺,也可适当使用气体钻井专用稳定器,并加强对磨损钻铤的管理。      

典型钻铤连接螺纹断裂失效分析及防范措施

本文着重介绍了94年新疆石油管理局三起典型钻铤失效事故，分析了钻铤工作条件和受力状况及失效的原因，在失效分析基础上提出了钻铤早期失效的防范措施。     

钻铤螺纹清洗系统设计与应用

针对钻铤螺纹遭受较为严重的污垢腐蚀问题,采用高压水射流原理,设计了钻铤螺纹清洗系统.介绍了系统的组成和工作原理.现场使用表明:该系统能有效避免有害物质对钻铤螺纹的腐蚀破坏,提高了钻铤检验质量和效率,改善了工作环境,减轻劳动强度,取得了较好的经济和社会效益.     

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。     

从钻铤事故谈钻铤螺纹的选型与加工

两起事故钻铤的断口均属钻铤连接螺纹处弯曲强度比不足引发的疲劳折断。通过对钻铤连接螺纹区域的工作应力定性分析，导出了内、外螺纹上各自的危险截面，提出了对钻铤平衡连接的理解。认为随意改变钻铤螺纹的规格和类型，不随钻铤外径磨损及时根据弯曲强度比减小钻铤螺纹的规格，是现场两种常见的因弯曲强度比不足导致钻铤早期疲劳失效的原因。经对数字型（NC）螺纹和正规型（REG）、贯眼型（FH）、内平型（IF）螺纹各自的应力集中系数Kf的比较，建议使用NC螺纹以降低应力集中，提高钻铤连接螺纹的疲劳寿命。还对影响Kf值的螺纹表面形状精度、粗糙度、表面组织进行了讨论，提出了提高螺纹表面质量的相应措施，以延长钻铤使用寿命。     

高强度钻铤螺纹的研制及应用

在分析钻铤螺纹失效部位及原因的基础上，研制了高强度钻铤螺纹，它与普通钻铤螺纹相比，只是在外螺纹小端增加了一段光平的锥体。当钻铤上扣到规定扭矩时形成第二台肩，第二台肩和第一台肩同时顶紧，螺纹最小截面积可增加４３％，增加了螺纹承载能力。现场使用表明，使用高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。     

有限元法在钻铤螺纹结构优化中的应用

在空气钻井中,经常发生由钻铤螺纹断裂引起的下部钻具组合失效事故。在现场资料分析基础上,运用UG软件建立了钻铤螺纹联接模型,然后通过有限元软件分析了钻铤螺纹应力分布,得出了钻铤螺纹在不同工况、结构条件下的等效应力分布情况,并对钻铤螺纹结构优化设计过程进行了相应说明。通过算例分析,得出了应力减轻槽的过渡圆角R1=8 mm,R2=15 mm为最优值。     

水下套管悬挂器螺纹连接强度分析

为保证油田的正常钻采作业,分析了水下套管悬挂器螺纹的连接强度。结果表明,套管悬挂器与套管螺纹连接组合中,最大应力出现在螺纹最后1扣,此处最容易发生屈服;内压对螺纹连接强度有较大影响,一定的内压值可以提高螺纹连接的强度;内压为20MPa时,套管挂与套管螺纹等效应力最大;内压大于20MPa时,内压对等效应力的影响有逐渐降低的趋势;随着压力等级的递增,套管螺纹等效应力在整个螺纹段更加均匀。     

钻铤螺纹疲劳裂纹的超声波检测

在钻井过程中，钻铤螺纹容易产生疲劳裂纹，最终导致连接失效。文本介绍了采用小角度直探头超声探伤法检测钻铤螺纹处可能存在的疲劳裂纹，预防井下钻具事故的发生。     

钻铤螺纹连接疲劳失效研究

钻铤螺纹连接失效是钻铤失效的主要形式，在整个钻具失效事故中占很大比重。从分析螺纹载荷分布和螺纹应力分布入手，得出造成钻铤螺纹连接疲劳失效的原因是螺纹连接载荷分布极不均匀和应力局部集中，并据此提出了通过降低啮合区螺纹牙高度和采用不同摩擦系数的螺纹脂使载荷分布更合理、加工应力减轻槽改善应力分布和对螺纹表面进行处理预防钻铤连接疲劳失效的工艺技术措施。     

石油化工装置钢结构梁柱高强螺栓连接设计

根据笔者多年从事石油化工装置的设计经验,重点介绍钢结构梁柱高强螺栓连接的特点、设计 计算及连接构造等。     

埕北303井158.8mm钻铤断落原因探讨

通过对埕北303井311.2mm、215.9mm井眼158.8mm钻铤多次断落井内及落鱼断口的外观检查,从钻具结构,钻铤弯曲强度比的计算等方面分析,探讨钻铤断落的原因,并提出钻具探伤方面应注意的问题,以避免今后同类事故的发生。