钻杆接头敷焊耐磨带技术

文章介绍了等离子弧焊的原理、设备及关键技术；总结了等离子弧焊的主要特点；提出增加送丝机，组成既可送粉焊接又可送丝焊接的两用设备。     

石油钻杆接头耐磨带堆焊材料的发展及应用

分析了石油钻杆接头耐磨带的工作原理、性能特点与影响因素,评述了石油钻杆接头耐磨带堆焊材料的发展,介绍了石油钻杆接头耐磨带堆焊材料的应用。材料特性是影响耐磨带性能的核心影响因素。"材料控制性能"理论,在钻杆接头耐磨带技术发展过程中起到积极的推动作用。ARNCO耐磨带的优越性被应用所验证,国产PT100耐磨带的主要技术指标超过碳化钨耐磨带。必须加快步伐开发价格合理、性能优良的新型耐磨带堆焊材料。     

钻杆接头耐磨带焊接材料的选择及应用

综述了钻杆接头耐磨带焊接材料的选用原则及工程应用。结果表明,钻杆接头耐磨带焊接材料的选用可以采用“性能匹配”原则,即在保证耐磨带具有一定高硬度（比如不低于HRC55）条件下,尽量减小套管的被动磨损,同时允许钻杆接头耐磨带适度磨损。钻杆接头耐磨带焊接材料的种类较多,采用的工艺方法各具特色;国外知名品牌焊接材料性能优良,钻杆接头耐磨带焊接材料的国产化工作已经取得阶段性成果。国产化焊接材料生产的钻杆接头耐磨带已在各类钻井工程中成功应用,其各项性能指标已经达到国外知名品牌水平,发挥了良好的经济和社会效益。     

对提高钻杆接头喷焊质量的探讨

<正> 用等离子喷焊的方法,在钻杆接头上堆焊一层环形耐磨带,对提高钻杆接头使用寿命起到了重要作用。但目前,焊层的耐磨性和质量还存在着一些问题。据调查,用Fe04焊粉堆焊的钻杆在冀中地区打两口井,进尺不足7000m,需要重焊的钻杆多达90％以上。另有一种用不明牌号的焊粉堆焊的钻杆,使用中出现脱焊和严重龟裂现象达6.7％。     

钻杆接头的技术标准及用钢及热处理工艺

针对钻杆接头生产中的一些问题，讨论了钻杆接头的强度，硬度和韧性指标，材料选择及冶金质量，热处理中的回火脆性，淬火介质等，提出：（１）除对钻杆接头室温韧性提出要求外，还应考虑低温韧性。     

钻杆接头和转换接头材料及热处理工艺的研究

针对国产石油钻杆接头和转换接头质量不高、现场断裂失效事故频繁这一问题,进行了失效分析及国内外接头解剖分析,开展了接头材料及热处理工艺研究,推荐能够确保接头质量的用钢系列及相应的热处理工艺。生产应用表明,经济效益较好。     

等离子喷焊技术在钻杆接头修复中的应用

等离子喷焊技术，被广泛用于改善机械零件的表面性能、增加表面的硬度和耐磨性。四川石油管理局川南矿区地处山区，所钻气井一般深为3500m，岩层复杂坚硬，钻具磨损严重。用等离子喷焊技术修复钻杆接头，在钻杆接头外表面上喷焊一道宽为40mm、硬度为45~55HRC的金属保护环带，可提高接头的使用寿命。采用该技术喷爆的近1000只接头，经7口井试验及几年来的使用证明，使用寿命延长了一倍以上。保护环带被磨损后，还可以在原位置重新喷焊2~4次，从而进一步提高接头使用寿命。     

钻杆接头的技术标准与用钢及热处理工艺

针对钻杆接头生产中的一些问题，讨论了钻杆接头的强度、硬度和韧性指标，材料选择及冶金质量，热处理中的回火脆性、淬火介质等，提出：（1）除对钻杆接头室温韧性提出要求外，还应考虑低温韧性。对内螺纹接头应提出横向韧性要求。建议接头韧性采用APISpec5D中对钻杆管体规定的数值。认为APISpec7中接头强度和硬度要求不对应，建议最低硬度由285HB改为295HB；（2）钻杆接头用钢应兼顾机械性能和可焊性。在保证淬透性的情况下应适当降低碳含量。为保证韧性，建议采用纯净钢；（3）接头用钢热处理对易产生回火脆，通过重新调质及回火后快冷可解决这一问题。为进一步提高接头性能，可采用水溶性淬火介质。     

钻杆接头断裂失效原因分析与预防

钻杆接头断裂形貌、原材料化学成分、金相组织、力学性能和断口处EDS微观能谱分析表明,热处理调质工艺参数不合理使材料组织没有完全转变为回火索氏体组织,导致钻杆接头的强度偏低,在较大的扭矩和钻压下钻杆接头发生塑性断裂。提出了预防钻杆接头断裂的措施。     

可防溅钻井液的螺旋式双作用方钻杆接头

针对油田现有的方钻杆防溅钻井液接头使用寿命短和防溅效果不明显等缺陷, 研制了可防溅钻井液螺旋式双作用方钻杆接头。在钻井泵停泵接单根时, 该接头的阀体受弹簧和螺旋滑道的作用, 阀体边旋转边关闭; 开泵时阀体受泵压和弹簧的作用力, 当泵压达到一定值后, 阀体便停留在一固定位置工作。新型防溅钻井液接头在胜利油田多口油井的钻井中使用, 显示了使用寿命长和防溅效果显著等特点。     

钻杆接头多轴疲劳寿命

在实际钻井过程中,钻杆接头以螺纹连接处的疲劳破坏为主,导致钻井成本显著增加。现有对钻杆接头的研究主要集中于钻杆接头的静力学特性分析,少有涉及钻杆接头的疲劳破坏的研究。基于虚功原理、Von Mises屈服准则及接触非线性理论,考虑螺纹升角的影响,建立了钻杆接头的三维有限元计算模型,分析了钻杆接头的上扣特性及其在复合载荷作用下的力学特性。基于材料S-N曲线,综合考虑尺寸系数、应力集中系数、表面加工系数及表面强化系数的影响,确定了钻杆接头的弯曲疲劳S-N曲线理论模型,通过对比验证建立了满足工程要求的钻杆接头疲劳有限元计算模型。运用多轴疲劳算法,计算了钻杆接头在复合交变载荷下的疲劳寿命,分析了残余应力和表面质量对疲劳寿命的影响。研究结果表明,在上扣扭矩或复合载荷作用下,钻杆接头最大Mises应力均出现在公扣第1有效啮合螺纹牙根处;弯曲井段API钻杆接头的疲劳寿命较小,建议开发适合超深井、水平井、大位移井及大斜度井的专用钻杆接头;残余应力与表面质量对钻杆接头的疲劳寿命影响较大,在钻杆接头螺纹根部引入可控的残余压应力和改善表面质量可以大幅提高其疲劳寿命。     

钻杆生产技术的发展与展望

介绍了钻杆生产技术的发展及现状, 指出目前国内外钻杆的生产均采用摩擦焊接方法,钻杆的失效形式主要是疲劳断裂、腐蚀疲劳和超载, 失效部位主要是钻杆管体加厚过渡区、钻杆接头螺纹和焊缝区。据此详细阐述了摩擦焊钻杆管体和接头的生产工艺与技术要求, 以及焊接工艺流程和技术要求, 指明通过严格控制管体坯料和接头坯料的冶金工艺, 改善钻杆管体加厚过渡带形状等可有效提高钻杆的使用寿命。最后就钻杆的发展方向提出了建议。     

钻杆接头抗扭强度及材料韧性指标研究——系列专题之八

近年来由于深井、定向井等逐年增多,钻杆内螺纹接头纵裂破坏成为常发事故。钻杆接头的各种纵向开裂属于低应力脆性断裂。当接头横向材料韧性不足时,任何表面损伤及缺陷如摩擦热裂纹等,都可作为裂纹源向纵深扩展。应用失效评估图技术估算表明,横向材料V型缺口夏比试样室温冲击功大于100J时,将显著减少钻杆内螺纹接头纵裂破坏,失效案例统计数据验证了这一结果。     

非标大水眼高强度钻杆水力破岩技术

塔里木盆地新生界及中生界地层发育,埋深5000m以内,砂泥岩巨厚,但成岩年代较晚,压实程度较低,地层可钻性相对较好,是水力破岩的重点井段。研究出非标大水眼高强度钻杆,以此降低沿程水力消耗,在相同施工泵压下提高钻头水功率及喷射速度,提高水力破岩效果。现场应用表明,该钻具具有良好的提速效果,钻井周期较设计缩短20．54d,用期缩短率38．76％,机械钻速提高2．63m/h,提高率43．62％,在超深井上部井段实现了优快钻进。     

液压动力钻杆排放猫道设计与应用

针对目前我国钻机用钻杆坡道、钻杆猫道、钻杆排放架都是独立部件,需要单独运输,搬家车次多,组装和拆卸需要吊车,不具备向钻台自动送入单根及下放钻杆(或甩钻)功能的状况,设计了一种液压动力钻杆排放猫道。该钻杆排放猫道以液压为动力,能实现低位排放钻杆、钻杆送入钻台接单根等功能,送单根上钻台和引回猫道既可在控制房内手动操作,也可在钻台进行远程遥控操作,能减轻工人劳动强度,缩短接单根时间,降低建井周期和成本。     

钻杆内螺纹接头纵裂与刺穿失效分析

针对某油田一批进口钻杆连续发生１７根钻杆内螺纹接头纵向开裂和刺穿事故，对断口进行Ｘ射线能谱、电镜和金相分析，并采样进行机械性能试验分析，认为材料不是导致接头断裂的主要原因。对断口裂纹源和内螺纹接头综合分析，认为接头连接后，在内螺纹尾部形成的凹槽区钻井液流动比较困难，使凹槽区螺纹缝隙内的氢离子浓度增加而容易产生缝隙腐蚀，腐蚀反应产生的氢沿内、外螺纹连接后的螺旋空间进入螺纹连接之间的表面，继而进入材料中，诱导材料的氢脆敏感性，最后导致材料的氢脆开裂。钻杆在使用过程中，过扭矩使螺纹连接的切向拉应力大幅度增加也促进了接头的氢脆开裂。     

石油钻杆的瞬时液相扩散焊技术研究

针对石油钻杆摩擦焊中存在的缺陷,研究了钻杆瞬时液相扩散焊技术。利用自主研制的钻杆TLP连接设备和铁镍基中间层进行了钻杆35CrMo的焊接,并对接头进行拉伸、弯曲试验和组织分析。结果表明,采用TLP连接技术进行钻杆焊接,接头成形好,接头组织与母材相似并连续生长,接头强度、塑性均达到母材水平。焊后原位热处理,一次成形,效率高。因此,TLP连接技术在石油工业中有着广泛的应用前景。     

钻杆流场诱导腐蚀模拟

钴杆是钻柱系统的重要组成部分,在工作中除要承受多种载荷外,还要受到钻井液等流体的诱导腐蚀,是钻柱系统的薄弱环节,现场实际工作中钻杆失效事故更是频繁发生.而钻杆失效高发区域便为加厚过渡带,传统上的钻杆失效数值模拟分析采用的主要方法是建立钻杆加厚过渡带的力学模型,从该区域受到载荷的情况下分析其等效应力的分布和应力集中系数的...     

DDZ5—18—350牛头钻杆吊卡断裂分析

对ＤＤＺ５－１８－３５０牛头钻杆吊卡三维应力场进行分析后，采用有限元位移法，求解危险截面处不同深度和形态表面角裂纹的应力强度因子，给出了应力强度因子沿裂纹前沿的变化规律。根据有限元数值，拟合出关于角裂纹特征参数的无量纲应力强度因子表达式，为预测带裂纹的牛头钻杆吊卡的承载能力、剩余寿命、确定探伤周期和制定判废标准等提供了必要的断裂分析参数。