定向穿越井中外螺纹接头粘扣原因分析

某钻井队在河流穿越施工过程中,先后出现几起钻杆接头螺纹粘扣事故。为了查明此次事故产生的原因,对钻杆接头螺纹宏观形貌、化学成分、接头材料的力学性能、金相组织进行全面的分析。结果表明:此次螺纹接头材质、材料的力学性能均符合标准要求,井队在接立柱过程中,立柱中心轴线与入井钻杆轴线不同心,在螺纹旋合过程中发生错扣是导致接头螺纹粘扣的主要原因。根据失效原因提出了相应改进措施和建议。     

钻杆接头螺纹粘扣原因分析

某油田先后出现多起钻杆接头螺纹粘扣事故,且都为新钻杆,给油田造成了较大的经济损失。为了避免此类事故的再次发生,结合现场调查,通过对钻杆粘扣的接头螺纹形貌进行宏观观察,及对接头材料的力学性能、化学成分、金相组织进行了全面的试验分析。结果表明,该次螺纹大面积粘扣与接头材质无关,而是井队在接立柱过程中,立柱中心轴线与入井钻杆轴线同心度偏差较大,在螺纹旋合时引起偏斜对扣,造成接头螺纹碰伤,以及高速引扣,引起公母螺纹牙齿相互干涉,造成螺纹面的挤压磨损,塑性变形,最终导致大面积的接头粘扣。最后根据失效原因,提出了相对应的改进措施和建议。     

某51/2 FH双台肩钻杆内螺纹接头断裂原因分析

对钻杆内螺纹接头断口及其断口附近螺纹根部的小裂纹采用宏观观察、金相检测、SEM形貌观察、EDS能谱等手段进行分析后认为:该钻杆主要是由于上扣扭矩偏小,造成螺纹面挤压,同时承受弯曲时,螺纹根部弯曲应力增大,使钻杆内螺纹接头在螺纹根部萌生疲劳裂纹,导致疲劳失效发生。     

某51/2FH双台肩钻杆内螺纹接头断裂原因分析

对钻杆内螺纹接头断口及其断口附近螺纹根部的小裂纹采用宏观观察、金相检测、SEM形貌观察、EDS能谱等手段进行分析后认为:该钻杆主要是由于上扣扭矩偏小,造成螺纹面挤压,同时承受弯曲时,螺纹根部弯曲应力增大,使钻杆内螺纹接头在螺纹根部萌生疲劳裂纹,导致疲劳失效发生。     

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。     

双台肩钻杆接头三维力学分析

建立了双台肩钻杆接头的三维有限元模型,利用显式动力学有限元方法分析了双台肩钻杆接头在上扣扭矩、轴向拉力和弯矩作用下的力学特性。相比二维轴对称模型,三维有限元模型可以考虑螺纹的螺旋升角,有效地模拟螺纹接头的上扣特性。计算结果表明,上扣扭矩的作用使得接头在螺纹牙、主台肩、副台肩处产生一定的预紧力,从而实现公扣、母扣间的过盈配合;轴向拉力使得螺纹牙上的接触压力上升而主台肩、副台肩上的接触压力下降,这一方面加重了螺纹牙的负担,另一方面也影响了接头的密封性能;在弯矩的作用下,钻杆接头的应力分布呈现出明显的非对称特性。此外,在上扣扭矩和轴向拉力作用下,各螺纹牙的承载很不均匀,两端的几牙螺纹承担了大部分的载荷,而中间段螺纹牙仅承担了小部分载荷。     

谈谈钻井管材的丝扣油

<正> 为诞长钻杆接头螺纹使用寿命,保持接头螺纹的旋紧度,必须使用合适的丝扣油,作为接头公母螺纹表面之间的润滑剂和抗磨剂。在一定的螺纹旋紧度情况下,它有阻止接头螺纹再行旋紧或松扣的作用。因此,合理使用丝扣油在油井钻进工作中极为重要。     

中原油田研制成功适用小井眼钻井的NT29螺纹钻杆

随着小井眼井数量的不断增多和钻深的不断增加,对钻杆的要求也越来越高。川东北地区小井眼深井钻井,急需钻杆接头直径为95．0mm、抗扭性能强、密封性能好的特殊钻杆。为此,中原油田设计出了NT29钻杆接头螺纹及量规。该螺纹具有高抗扭、密封性能好、拆卸扣速度快、抗疲劳强等特点,     

G105钢级钻杆外螺纹接头裂纹原因分析

某油田在定向钻井作业过程中有多根G105钢级钻杆外螺纹接头出现断裂和裂纹。对该井钻杆使用情况进行调查研究,并对1根螺纹牙底有裂纹的外螺纹接头进行失效分析。失效分析内容主要包括断口观察、钻杆接头材料化学成分分析、力学性能及金相组织分析,并通过有限元方法模拟分析API标准NC31接头受到复合载荷时的应力分布状态,比较NC31接头标准外径与增大外径时外螺纹接头螺纹牙受力情况。分析结果表明:接头螺纹牙底裂纹为疲劳裂纹,钻杆接头外螺纹大端第1~3牙为应力集中区域。由于在该定向井造斜点附近井眼全角变化率较大,存在较大的结构弯曲,使接头承受较大的交变复合载荷,最终在接头螺纹应力集中区萌生疲劳裂纹,导致失效。     

φ73mm(S135)直连型钻杆的研制及应用

为解决小井眼钻井、小井眼水平井钻井和φ139.7 mm套管开窗侧钻井中输送测井仪器和钻水泥塞的技术难题,研制了φ73 mm(S135)直连型钻杆。其钻杆接头与管体一体化,不需要摩擦焊接,通过减小API规范φ73 mm钻杆的接头外径和设计新型钻杆螺纹,增大了接头外径与井眼的环空间隙,满足在深井中输送测井仪器和钻水泥塞施工的要求,保证了井下安全。现场应用情况表明,该钻杆抗拉、抗扭和密封性能可靠,机械钻速明显提高,钻井施工更加顺利。     

101.6mm煤层气钻井专用钻杆研制与应用

针对煤层气钻井井眼小、曲率大、煤层松散的特点,提出煤层气钻井专用钻杆的设计思路。通过减小接头外径、采用接头与管体等径设计,增大了井眼环空间隙,提升了煤层钻井颗粒的携带能力,提高了井壁稳定性;通过1∶16的锥度设计、非对称牙型角设计、减小螺纹牙高、增大螺纹牙根圆角半径、在双台肩结构基础上增加公接头大端长度,降低了螺纹应力集中,研制出101.6mm高抗扭、高抗疲劳的煤层气钻井专用钻杆。在郑试1平-5H井使用效果良好,在定向造斜和水平钻井过程中均表现优良的使用性能。     

某G105钻杆接头损坏原因分析

为了找出某油田G105钻杆内、外螺纹接头损伤原因,对现场使用的失效钻杆接头进行了宏观分析、理化性能检验、金相及显微组织分析。结果表明,受损的钻杆内、外螺纹接头的化学成分和力学性能均满足API SPEC 5DP—2009标准要求,钻杆接头主要的失效原因为粘着磨损,是在上扣过程中扭矩过大造成的,同时,螺纹脂涂抹不均匀、钻杆接头镀层质量欠佳也是造成粘着磨损的因素。     

优质螺纹VAM系列新家族──TM接头

在高温、高压的油气井中，使用VAM优质螺纹接头取得了较好的效果，但由于中国各油田情况不同，原来的各种优质螺纹已不能满足要求。日本住友公司根据具体情况，并听取了中国专家的意见，在多年积累的生产VAM系列优质螺纹的基础上，中日合作开发了“TM优质螺纹接头”。TM接头具有高的密封性能、防粘扣性能和较高的抗过扭矩性能，上扣扭矩范围宽，接头加工、修理简便，有优越的可操作性和经济性，经评价试验和现场试验都证明了TM接头具有良好的性能。     

对钻井工作的一个设想——用快速钻杆接头取代锥管螺纹接头

作者试图从改变钻杆连接方法出发,寻找解决钻杆上卸扣费时费力问题的新途径,设想把锥管螺纹传递扭矩、承受轴向载荷及密封等三项功能,分别改由螺旋面牙嵌、带有纵向切槽的梯形螺纹及密封胶囊承担,并用“磁牙”防止自动卸扣和用于倒转钻具。作者认为,改用这种快速钻杆接头之后,上卸扣所用时间和力矩仅为现有接头2％和0.5％左右,井口只需一人操作。     

石油钻杆接头上扣扭矩计算方法研究

合理的上扣扭矩对石油钻杆接头性能的正常发挥至关重要,上扣是一个动态过程,除了要克服摩擦力,还要有一部分扭矩做的功转化为应变能储存起来。文章在弹性力学理论的基础上分析钻杆接头二维轴对称有限元模型,提出了新的上扣扭矩计算方法,该方法同时将摩擦力和应变能考虑在内,并以NC-38为例进行说明。结果表明,在二维轴对称有限元模型下综合考虑摩擦力和应变能的上扣扭矩计算方法更加精确,该计算方法不仅适用于钻杆螺纹,还可以推广应用到其他形式的螺纹,使用范围广,具有很高的应用价值。     

大位移井特点（四）

9 高强度本体，配双台肩高抗扭矩接头钻杆的应用 钻超深大位移井，要求钻杆上扣扭矩要达到40．67～54．23kN·m或更高，其钢级应达S-135或Z140，V-150的要求。并且要求尽量大的水眼尺寸，减轻重量并保证在足够大排量下不至过高的泵压，而接头长度加长，外径减小，对减阻减扭有利，且增加钻杆盒的钻杆容量，并保证在倒划眼等恶劣工况条件下可以承受过高扭矩。     

y6-130-1型水龙头中心管对焊修复的初步研究

y6-130-1型水龙头旋转部分的主要零件是中心管。中心管下部有65/8〃左旋钻杆细螺纹与方钻杆保护接头连接。在现场使用中,螺纹部分经常出现剌坏、粘扣、磨损、损坏等现象。因为修理标准中规定不允许焊补修扣,修理时需要将损坏部分车掉,然后往里重新车出螺纹。经多次这样车修后,管体部分的余留长度就越来越短,严重的因φ167毫米部分太短,扣不上大钳而报废。     

气体钻井用Φ139.7 mm钻杆DS55螺纹接头断裂原因分析

在采用气体钻井技术施工过程中,所使用的Φ139.7 mmDS55双台肩大水眼钻杆发生了外螺纹断裂事故。该钻杆是为深井、超深井降低钻井循环压耗进行水力优化开发的钻杆,钻杆接头外径为184 mm,内径为101.6 mm。在钻井液环境下具有良好的降压耗作用。对断裂外螺纹的断口形貌进行了宏观和微观分析,对该外螺纹接头材料的力学性能和金相组织进行了试验分析。结果表明,钻杆外螺纹接头材料符合API SPEC 5DP标准要求。对钻杆接头结构及承载力分析,水力优化的大水眼钻杆螺纹的抗拉和抗扭强度低于5FH规格的API接头。由于该外螺纹接头在气体钻井中承受了较大的交变载荷,因而发生了疲劳断裂。     

一种新型钻杆螺纹设计及应力分析

针对应力集中导致石油钻杆螺纹产生疲劳裂纹,进而发生断裂失效事故的问题,在API接头的基础上,研究开发了一种新型钻杆螺纹接头。该新型螺纹结构主要改进之处是内螺纹锥度保持1∶6不变,外螺纹锥度变为1∶6.23。有限元分析结果表明,这种螺纹形式显著改善了接头受力情况,使得螺纹应力分布更加均匀,并降低了主台肩过渡圆角处的应力集中。对样品的上扣试验结果表明,采用新型螺纹后,外螺纹接头主台肩底部的过渡圆角处应力集中情况也得到明显改善,接头整体受力分布和不同区域应力差更趋平缓,降低了螺纹前几牙及主台肩过渡圆角处的应力集中情况,可大大延长接头使用寿命。     

新疆玛湖地区致密油水平井套管螺纹扣型优选

为了解决新疆玛湖地区致密油水平井下套管作业过程中的套管螺纹接头断裂失效问题，采用有限元数值模拟方法和全尺寸套管实物试验方法，对比分析了下套管作业上提–下放过程中API-LC长圆扣型和TP-G2特殊扣型套管螺纹接头的连接强度和疲劳寿命。数值模拟和试验结果表明，在相同上提拉力或下放压力作用下，TP-G2特殊扣型套管螺纹接头的应力水平明显低于API-LC长圆扣型套管螺纹接头；在相同拉伸–压缩循环交变载荷作用下，TP-G2特殊扣型套管螺纹接头的疲劳寿命约为API-LC长圆扣型套管螺纹接头的6.9倍。研究表明，新疆玛湖地区致密油水平井下套管作业时采用TP-G2特殊扣型套管螺纹接头代替API-LC长圆扣型套管螺纹接头，能够更好地满足现场下套管作业技术需求，提高作业效率。