ASTM4137H钻杆接头用钢回火性能模拟和预测

针对国产石油钻杆接头存在强韧性配合不良的问题,试验研究了钻杆接头用钢37crmoe。就该钢种的化学成分和冶金质量对材料力学性能的影响、冶金质量对淬透性的影响等进行了分析讨论。试验研究表明:(1)经880℃正火、860℃淬火、在530～600℃温度范围内回火后,37crmoe钢具有较好的综合力学性能,其强韧性配合满足sy5290—1991《石油钻杆接头》标准的要求,可替代40crnimoa和40crmnmo钢;(2)37crmoe钢的淬透性元素搭配合理,有害元素s、p等明显减少,夹杂物少且均匀化。这是提高该钢种淬透性及综合力学性能的主要原因

偏心钻杆接头的设计

通过化学成分分析、力学性能测试、组织结构分析和高温高压模拟试验,对127mm(5″)s135钻杆接头内壁出现划痕、凹槽和腐蚀三种失效形式,钻杆的腐蚀速率和腐蚀产物进行分析研究。结果表明:该钻杆接头的材料性能符合相关标准要求,钻杆接头腐蚀机理是氧腐蚀,腐蚀产物主要是fe3o4和feooh,划痕和凹槽是由于使用不当和卡槽所致。

钻杆接头是石油钻柱的重要组成部分,而耐蚀性是钻杆接头性能的重要指标。通过硫酸铜点滴试验,研究了磷化液的游离酸度、总酸度、酸比、磷化时间和温度对钻杆接头磷化膜耐蚀性的影响,得出各参数的最佳范围。结果表明:控制磷化液的游离酸度12～15点,总酸度140～170点,酸比10～11,磷化温度75℃左右,磷化时间20～25min,所得磷化膜耐腐蚀性能最佳。

钻杆接头和转换接头失效的形式主要有过量变形、断裂和表面损伤三类。其中断裂失效表现为过载断裂、低应力脆断、应力腐蚀、氢脆断、疲劳和腐蚀疲劳断裂。它们产生的原因和破坏发生的特点都不一。文内以5个例证分别进行分析,并提出预防的措施。

某井钻杆在使用中发生接头胀大和脱扣事故。采用化学成分分析、力学性能测定、宏观和微观组织检验、尺寸测量及钻杆的力学分析等方法对其进行了分析和讨论。结果表明,钻杆接头材质符合标准要求,钻杆接头在使用过程中胀大失效的原因主要是井下扭矩超过了钻杆接头的承载能力所致。

钻杆接头是石油钻柱的重要组成部分,其硬度和耐蚀性是钻杆接头性能的重要指标。通过离子渗氮处理后、利用om、epma、xrd分析了金相组织、元素分布和物相;利用显微硬度计和m283恒电位仪与m352测试分析软件对硬度、耐蚀性进行分析。结果表明:37crmomn钢钻杆接头经过离子渗氮后,白亮层约6μm,渗氮层厚约200μm,主要由ζ-fe2n、ε-fe3n、cr2n等增强相组成,显微硬度和耐蚀性都提高到基体的2倍左右。

本文通过力学性能测试、化学成分分析、金相组织和断口分析,并结合受力状态,对某井φ127mms135钻杆接头的纵向刺孔原因进行分析。结果表明,钻杆刺孔失效的原因是钻井液中的腐蚀性介质对内表面造成严重腐蚀,在交变应力作用下,裂纹萌生并迅速扩展,最终导致钻杆接头发生应力腐蚀刺穿失效。

本文根据sy/t5290—2000标准要求,通过对37crmnmo钢钻杆接头材料的力学性能分析,调整及改进热处理工艺参数,使石油钻杆接头达到最佳的综合机械性能,从而满足钻井生产工艺要求。

随着钻井技术的进步,要求钻杆接头可传递更大的扭矩以适应各种复杂的工作环境,因此对其抗扭性能研究变得尤为重要。为此,设计了一种新型双台肩钻杆接头。与一般的双台肩钻杆接头相比,新型钻杆接头增加了外螺纹接头和内螺纹接头圆柱孔部分的长度,使得钻杆接头可以保证钻杆在井下传递更大的扭矩而不发生失效。利用有限元软件建立了api标准接头和新型双台肩钻杆接头的有限元分析模型。由有限元计算结果可知,新型双台肩钻杆接头的抗扭能力明显高于api标准接头,可传递更大的扭矩。油田中应用也表明新型双台肩钻杆接头的性能优于api标准接头。

分析了某井一批双台肩钻杆接头开裂失效事故。试验分析表明,裂纹主要位于外螺纹台肩面附近的颈部和第1~3牙螺纹根部,具有沿晶、分枝扩展特征。扫描电镜断口形貌和能谱分析结果证实该批钻杆接头属于h2s应力腐蚀开裂,导致接头开裂的主要原因是钻杆接头材料强度和硬度偏高,钻杆接头内径偏大,使失效部位的应力水平增大,且钻杆接头本身承受扭矩过大。分析结果对双台肩接头的研究开发和使用具有很好的参考价值。

一种防卡型钻杆接头

本文介绍了一种新型的双台肩钻杆接头的结构、原理和应用情况。并以实例说明了该接头在提高抗扭强度、降低钻井时的水力损失和增加钻杆灵活性等方面的作用。

本文介绍了一种新型的双台肩钻杆接头的结构、原理和应用情况，并以实例说明了该接头在提高抗扭强度，降低钻井时的水力损力和增加钻杆灵活性等方面的作用。

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。

在每年发生的钻杆失效事故中约40%是其内螺纹接头直角台肩根部的疲劳开裂。对钻杆接头水眼结构及其疲劳强度的研究发现,内螺纹接头水眼结构尺寸明显影响直角台肩根部的应力水平,直角台肩根部的壁厚是影响该部位疲劳强度的主要因素。鉴于api标准和我国行业标准均没有规定内螺纹接头的内径尺寸这一状况,应用力学计算、有限元分析及全尺寸疲劳试验方法优化设计了钻杆内螺纹接头合理的水眼结构尺寸,现场试验和现场调查均表明这种合理结构接头的直角台肩根部不再发生疲劳刺漏,其疲劳强度大于钻杆管体。

针对石油钻井关键产品高强度钻杆接头的使用要求,在保证强度指标要求非常高的前提下,研究摸索增加高温正火后再调质的工艺方法,以改善接头材料原始微观带状组织和纤维结构,细化晶粒,提高钻杆接头的冲击功,使该产品力学性能达到api标准的要求。

钻杆接头的优化处理需要从很多方面进行考虑,这就要求在材料和热处理方面必须进行严格的规定。这样才能保证接头的韧性和强度要求,达到延长寿命的要求。本文结合钻杆接头的损坏原因作了一些分析,提出了相应的处理方法,并对钻杆接头进行优化设计,来达到增加钻杆疲劳寿命的的目的。

专利号：zl200620044752．9 专利权人：宝山钢铁股份有限公司 设计人：赵鹏

钻杆工具接头的抗扭强度普遍低于管体,为满足使用需要,考虑选择非api双台肩高抗扭矩接头。为此,使用i-deas和marc两个大型有限元分析软件,在sgiindig02impactr10000型工作站进行计算机仿真,对s-135钻杆接头双台肩齿面与台肩部位应力分布进行分析,并将计算结果与api标准接头进行对此。结果表明,双台肩工具接头的抗扭能力是api标准接头的1.5倍。

疲劳损坏是导致矿用钻杆接头失效的主要原因之一。以准50的六方形钻杆接头为研究对象,采用solidworks建立接头主要零部件的三维模型,导入ansys对其进行有限元分析。利用42crmo材料的s-n曲线,得到钻杆接头的疲劳寿命、应力集中分布情况,为合理地使用矿用钻杆和进一步的优化设计、改进结构提供了理论依据。

钻杆接头是钻柱最薄弱的环节,在钻进过程中极易失效。采用有限元分析方法对钻杆接头的应力特征进行了分析,结果表明,密封面处接触压力分布不均和啮合大端第一螺纹牙处应力集中是影响钻杆接头力学性能的主要因素。在公扣、母扣台肩转角处开应力释放槽可以有效改善钻杆接头的应力分布,降低应力峰值,使vonmises应力和接触压力分布更加均匀,有利于提高钻杆接头的承载能力和密封性能。此外,仅在公扣台肩转角处或母扣台肩转角处开应力释放槽也可有效改善接头的应力分布,但效果与公扣、母扣台肩转角处均开应力释放槽相比稍差。