带环向表面裂纹矿用钻杆静扭试验及应力场分析

为了研究表面环向裂纹对矿用钻杆性能的影响,基于弹性断裂力学理论对问题进行分析,对含有不同长度和深度环向裂纹共9根钻杆进行了静扭试验,得到了钻杆断裂扭矩和裂纹的开裂角。试验结果表明:在裂纹尺寸较小时(长10mm、深2.5mm),裂纹不易扩展;裂纹开裂角在10°左右,随着裂纹深度的增大开裂角有增大趋势;裂纹长度或深度中某一参数较大时,随着另一参数的增大,钻杆断裂扭矩急剧减小。使用有限元数值模拟方法再现了裂纹开裂前裂纹附近的应力分布情况,并得出结论。这些结论对钻杆的设计及现场事故处理具有指导意义。     

钻杆内螺纹接头摩擦热裂原因探讨

钻杆内螺纹接头摩擦热裂失效事故随着近年来深井、超深井和水平井等复杂工况井的增加而时有发生,已成为钻杆内螺纹接头失效的一种重要形式。本文对钻杆内螺纹接头摩擦热裂纹的宏观失效形式,微观断面特征和材料组织相变特征进行了分析,从钻杆接头受力,钻杆接头材料进行了失效机理研究,并从钻杆使用,材料性能和表面处理等方面提出了预防失效的建议和措施。     

基于ABAQUS的含裂纹提升机主轴的有限元分析

以含裂纹提升机主轴为研究对象,利用ABAQUS的子模型技术,模拟计算了不同工况下提升机主轴三维表面裂纹附近的应力应变场,获取了J积分在承受复杂载荷的主轴椭圆裂纹扩展过程中的变化规律。研究结果表明,椭圆裂纹中点和两端的扩展明显要慢于裂纹其他部位,并为轴类零件结构完整性评价提供了一定的理论依据。     

针对松软突出煤层椭圆钻杆的研制

基于松软煤突出煤层中钻瓦斯抽放孔的施工特点和钻机已有配套钻杆特点的分析,设计了一种新型椭圆钻杆,并从该型号钻杆设计的理论基础、材料选择及传递的扭矩校核进行了探讨和计算。通过在松软突出煤层中打钻试验结果表明,该型号椭圆钻杆提高了钻机在松软突出煤层中成孔深度、成孔率及钻进效率,并为瓦斯抽放钻机增添了一种配套钻杆。     

钻杆接头裂纹分析

某油田钻井公司在钻进中发现钻杆接头刺水，经对失效接头作理化实验分析，认为该钻杆接头在热处理工艺中回火不彻底，产生回火脆性。当出现二次淬火马氏体时，极易产生裂纹，无法阻抗裂纹的扩展，导致高压冲洗液从裂纹中刺水。     

超声波技术在钻杆90°台阶端疲劳裂纹检测中的应用

在钻井过程中，部分90°台阶钻杆由于制造工艺上的缺陷，在90°台阶端形成应力集中，在交变负荷的作用下产生疲劳裂纹，最终导致钻杆失效。介绍采用超声波无损检测方法和技术，重点解决钻杆90°台阶端裂纹型缺陷的大小和深度的精确检测，预防井下钻具事故的发生。     

钻杆失效理论分析方法初探

从有限元分析构件裂纹周围的应力分布出发,导出钻杆中常出现的Ⅰ～Ⅲ型复合裂纹的失稳条件,通过编程计算了不同深度和不同倾角裂纹尖端处的应力强度因子,计算得到的临界裂纹深度可作为钻杆检测仪精度选择的参考,同时也为钻杆寿命评估提供了理论依据.     

ZFL-146型钻杆的焊后裂纹及防裂措施

西北探矿机械厂生产的ZFL-146型反循环钻杆（见附图），由钻杆体（1）和联接盘（2）组焊而成。钻杆体和联接盘所用材质分别是45MnB和45钢。每次施焊后，都会不等数量地出现裂纹，而未能及时发现的，在使用中常引起事故。经观察，研究确定：属延迟裂纹。随后提出了打止裂孔、安全孔等一系列措施，都未能很好地解决该问题。最后决定对45MnB和45钢进行焊接性分析。     

防喷钻杆塞焊缝断裂失效分析与优化设计

针对防喷钻杆塞焊缝焊接缺陷导致的杆体断裂质量事故,采用金相显微镜对杆体塞焊缝断口进行制样分析。研究表明,塞焊缝焊接及焊缝热处理工艺参数选取不合理直接导致杆体塞焊缝出现明显的裂纹源、微观裂纹及未熔合等严重缺陷。该组织缺陷直接降低防喷钻杆杆体力学性能,使钻杆焊缝在低进尺钻进情况下过早发生断裂而掉钻。通过工艺研究,优化了防喷钻杆的设计结构,彻底消除了塞焊缝的裂纹组织,规避了裂纹源的产生,防喷钻杆综合力学性能及钻进进尺大幅提升,提高了产品质量。     

钻杆疲劳断裂寿命分析

在Instron电液伺服机上对钻杆钢进行实验及数据处理的基础上,本文从理论上进一步分析了钻杆的断裂寿命,特别是最大挠度位置正处于钻杆薄弱部位(裂纹处)时,最易导致失效.本文一方面抽象了两种裂纹模型及相应的应力强度因子,另一方面借用材料力学和断裂力学导出了弯矩计算式及钻杆疲劳断裂的寿命表达式.对45MnMoB钢所制的φ50钻杆的寿命进行了估算,其结果是令人满意的.     

深孔用高钢级绳索取心钻杆分区热处理工艺试验研究

为改善绳索取心钻杆受力工况,延长钻杆使用寿命,满足深孔及特深孔钻探施工要求,开展了对绳索取心钻杆体进行分区热处理工艺的试验研究。试验选用高钢级薄壁管材,通过对钻杆两端300 mm左右的区间内进行盐浴淬火及高温回火处理,保证了调质区域的机械性能,硬度和金相组织均匀性良好,同时热处理过渡带影响区域小。试制加工的特深孔绳索取心钻杆具有两端部螺纹连接段刚性强、杆体中部韧性好的特点。该钻杆在山东莱州西岭村矿区完成了2845.55 m深孔的钻进施工,使用情况良好。     

土钉支护替代地下墙模板技术及应用

通过工程实例简要介绍了深基坑土钉支护新工艺 ,及用喷射混凝土面层替代基础外模板的设计施工方法及边壁变形控制措施。     

土锚杆深基坑支护中几个问题的探讨

本文结合土锚杆深基坑支护的某些实践经验,重点讨论了土锚杆深基坑支护中有关土压力、锚杆配置、锚杆抗剪强度算式及锚固体稳定性问题.     

深冷处理对制砖模具芯杆组织与性能的影响

为探究深冷处理对制砖模具芯杆使用寿命的影响, 采用不同的深冷工艺对制砖模具芯杆(65Mn)进行了深冷处理。利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、硬度测试机及摩擦试验机对深冷前后芯杆微观组织结构、硬度与耐磨性进行了观察与测试。结果表明;采用合适的深冷工艺可有效提高芯杆的硬度和耐磨性。其中两次-180 ℃深冷处理2 h、200 ℃回火后效果最为明显, 芯杆残留奥氏体含量降幅达到24.5%, 硬度提高5.7HRC, 摩擦因数下降55.2%。深冷过程中板条状马氏体转变为孪晶马氏体, 且马氏体和托氏体组织会得到进一步细化, 组织中有碳化物析出。     

一种新型结构钎杆的理论研究

运用力学、材料力学和波动力学理论，在分析钎杆结构对其抗疲劳寿命的影响的基础上，提出一种与钎杆受力特点相适应的钎杆结构，为我国高效长寿命钎杆的研制开辟了新的途径。新型钎杆采用螺旋副连接柱面承载结构和薄壁管式结构，具有能量传递效率高抗疲劳寿命性能好等特点。     

矿用共轨柴油机连杆的疲劳分析与优化

对某矿用共轨柴油机连杆进行了有限元分析,得到连杆疲劳寿命与疲劳安全系数,并进行结构优化。结果表明:连杆的最小疲劳寿命点为连杆小头与杆身过渡处的凹槽内侧,疲劳寿命为2.681 2×108次,疲劳安全系数为1.526 4。对连杆进行了优化,得到了最优方案,优化后连杆体积减少3.5%,同时符合疲劳寿命要求。     

深部取心钻探拧卸工具机械化的思考和实践

通过分析钻杆拧卸对地质钻探起下钻效率的制约以及目前拧卸工具存在的问题,提出了适合深部取心钻探的拧卸工具机械化研制思路及技术要点,介绍了SQ114/8型绳索取心钻杆专用液压钳的技术、性能特点和应用效果。     

钎杆结构与抗疲劳寿命研究

本文在钎杆失效性分析的基础上,运用力学原理,分析了钎杆的应力水平及其影响因素,结果表明,钎杆的应力水平与其外圆直径近似线性相关,增大钎杆的外圆直径有利于降低其应力水平。同时,结合材料的S-N曲线,运用电算程序,预估了钎杆的抗疲劳寿命。新型钎杆采用创新的薄壁管式结构,具有低应力、高抗断阻力特性,其抗疲劳性能显著提高。     

空气潜孔锤孔底局部反循环封堵工具研究与应用

空气潜孔锤钻进工艺钻进效率是常规钻井工艺的10~20倍,对提高矿产资源勘探开发效率,促进贵州省经济发展具有重大意义。西南(贵州)喀斯特地区是全球最大的喀斯特连片分布区,碳酸盐岩地层分布广泛,溶洞及溶隙、裂隙发育,在使用空气潜孔锤钻进工艺钻进时,容易发生漏风现象,导致返渣困难,甚至发生卡钻、埋钻事故。双壁钻杆空气潜孔锤局部反循环钻进工艺可以有效解决喀斯特地区空气潜孔锤钻进工艺使用困难的问题,但该工艺使用的封堵工具极易磨损,限制了该工艺在深井钻探中的使用。本项目主要以双壁钻杆空气潜孔锤局部反循环封堵工具为对象,通过调整封堵工具结构,增加封堵环旋转性能等手段,对封堵环进行改良和优化设计,增加封堵工具的使用寿命,实现双壁钻杆空气潜孔锤局部反循环钻进工艺在深井钻探中的应用。     

特长活塞杆镀铬层不均匀问题分析及改进措施

活塞杆镀层不均严重影响活塞杆的使用寿命 ,镀层不均问题在特长活塞杆中表现尤为突出 ,通过对特长活塞杆镀铬分析 ,指出镀层不均的原因 ,并提出改进措施。介绍了特长活塞杆的井式槽电镀与卧式槽电镀方法 ,给出其工艺参数