螺紋保護套的組合以及工藝
螺紋保護套組合及鉆井工藝 鉆桿作為一個旋轉的細長彈性桿件,有其固有振動頻率,鉆具的組合決定了此固有頻率。鉆桿旋轉時還會產生縱向、橫向和扭轉3種形式的振動,當它們的頻率與固有頻率相吻合時則產生共振。共振的結果會在原來鉆桿疲勞應力的基礎上附加一個額外的疲勞應力,加速鉆桿的失效。采用長效螺桿鉆桿替代轉盤鉆定向井、水平井的鉆井工藝可以減少鉆桿的旋轉彎曲疲勞程度。
如牙輪鉆頭軸產生的縱向振動頻率與鉆頭-鉆柱系統的固有自振頻率相同時會出現共振,使鉆頭的振幅增大,產生-的沖擊載荷,加劇鉆桿疲勞。再如用于不同直徑或不同扣型鉆桿過渡的配合接頭使用不當,配合接頭本身螺紋(主要是公扣)和與之相連的螺紋保護套螺紋就可能斷裂。
井徑不規則影響 井徑不規則或擴徑---的井段,螺紋保護套的彎曲程度隨之相應增大,螺紋保護套旋轉時連接螺紋部位受交變彎曲應力加速鉆桿疲勞失效,同時螺紋連接受力復雜化,加劇了螺紋疲勞損壞。
偏磨 井下鉆桿旋轉時存在著自轉、公轉、自轉和公轉共存3種形式。自轉引起螺紋保護套的均勻磨損,公轉引起鉆桿的偏磨,螺紋保護套,磨損后使鉆桿強度下降。
螺紋密封脂 使用或涂抹方法不當,全塑螺紋保護套,如用柴油清洗鉆桿絲扣、螺紋密封脂不加蓋混入鉆井液、雜質或加機油稀釋使螺紋密封脂附著困難、螺紋密封脂涂抹量少或涂抹不-等,造成鉆桿螺紋連接時不能進行有效的密封和潤滑而發生絲扣黏結。
鉆井液 油田當前使用的鉆井液體系中的化學物質,如鹽水鉆井液、酸性鉆井液、鐵礦粉加重材料系等會造成鉆桿的腐蝕。
復雜地層深孔繩索取心鉆探技術研究
1 復雜地層深孔繩索取心鉆探技術研究1.1螺紋保護套接頭螺紋副優化分析螺紋保護套接頭螺紋副優化受到鉆探界的廣泛關注。多年來,一些學者從理論角度研究了鉆柱的連接強度。石油鉆探研究人員通常將螺紋聯接“簡化”為繩索繞滾子遠動模型,應用撓性件摩擦理論研究載荷分布規律,可得到螺紋錐度、螺紋距、螺紋牙的相對彈性系數對載荷分布規律的影響關系。應用二維接觸有限方法可定量分析聯接螺紋在預緊和工作狀態下的接觸應力場。研究人員還用能考慮螺紋接觸邊界存在大變形和大滑移條件的有限元程度,對深井、水平井套管螺紋接頭滑脫失效影響參數進行了有限元模擬。模擬結果表明螺紋錐度大小對滑脫影響很小,材料性能對滑脫影響;滑脫的開始位置在接箍的端部。此外,根據套管螺紋接頭的結構和受載特點,在先期建立的套管接頭螺紋旋合接觸的有限元分析模型和分析程序的基礎上,國內---研究了因加工誤差而造成套管接頭內、外螺紋螺距不一致時對其載荷傳遞特性的影響;給出了在內、外螺紋具有不同的螺距配合時,載荷在套管接頭各扣螺紋上的分布規律曲線,為設計時合理選擇套管接頭內、外螺紋的螺距公差提供了依據。多家研究機構合作,嘗試利用有限元方法優化螺紋保護套接頭螺紋副,目前已經建立了螺紋保護套柱和接頭螺紋的力學分析模型,并按照實際工況對繩索取心螺紋保護套柱進行受力分析。1.2深孔復雜地層用繩索取心螺紋保護套形式勘探隊針對深孔繩索取心鉆進應用中存在的主要技術問題,同時結合我國現有管材材質、機加工精度及熱處理水平、鉆探設備現狀、現場工人操作水平等實際情況,以提高鉆探施工效率,提高深孔及復雜地層應用的-性為目標,制定了技術方案。方案在
螺紋保護套表面的不完好,制造螺紋保護套,無論是機械加工形成的,還是冶金過程中形成的,都將-影響螺紋保護套的疲勞---,其影響的程度取決于缺陷的位置、方向、形狀和數量。如果凹口位于螺紋保護套上的不是主要應力作用的部位,則對疲勞破壞的影響較微。但是,如果凹口位于距接頭50厘米范圍內,由于這個部位是螺紋保護套產生彎曲應力處,就會成為疲勞破壞的-。縱向凹口能擴散應力而無危害。然而,一種即使是細微的但具有尖銳底角的刻痕,也會使應力提高,而且導致破壞。現將幾種可造成凹口疲勞破壞的螺紋保護套表面情況列舉如下:
(1)鋼印圖案 所有橫向印痕都能成為應力集中點。如果在螺紋保護套上的不合適位置打鋼印,則鋼印字體的橫向印痕和任意位置的標記會成為螺紋保護套疲勞的起始部位。
不允許在螺紋保護套體上打印。標記打在具有較大橫截面積的螺紋保護套加厚消失部位,能-吸收所產生的應力。另外,可采用點印號以代替線印號,并使羅馬數字鋼印順著螺紋保護套縱向排列,也可起到安全標記的效果。
(2)電弧 如果用螺紋保護套作為接地用的搭鐵線,往往會使搭鐵桿和鐵軌間發生電弧而使螺紋保護套圓周上被,這些不易注意到的小凹坑雖然極微小,但在螺紋保護套上形成很寬的帶。具有玻璃硬脆性,非常容易加速疲勞破壞。
(3)膠皮護箍槽 在螺紋保護套上的膠皮護箍頂部形成的圓周槽是凹口疲勞破壞的另一種原因。
(4)大鉗牙痕 在螺紋保護套上的各種表面傷痕中,大鉗牙痕是常見和---的。但是由于它是縱向的,螺紋保護套,不與作用應力同一方向,因此對疲勞破壞的危害不大。如果它稍微偏離于垂直方向,就極易形成應力集中點。要把鉗子打在接頭上而不要打在螺紋保護套體上,因為它有可能損傷螺紋保護套。
(5)卡瓦傷痕 轉盤卡瓦一般不會在螺紋保護套上留有損壞性的傷痕。但是如果卡瓦牙的加工---,或操作不善,卡瓦牙會咬傷螺紋保護套。
(6)地層和井內破碎金屬對鉆具表面的切割凹口 鉆具在井內旋轉,表面會與堅硬的井壁地層相擦,以至留下圓周刻痕。這種刻痕往往呈三角形,在螺紋保護套和鉆鋌上均為常見。
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