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鉆具接頭螺紋失效的原因是什么

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  經過多年的生產實踐,鉆桿接頭螺紋主要失效形式如下幾種。

  1)粘扣和脹扣:發生在有較高的軸向壓力情況下,外螺紋強制進入內螺紋,引起內螺紋脹開或粘扣而造成聯接失效;上緊扭矩過高或井下產生過高扭矩時,也會因脹扣或粘扣而失效。

  2)螺牙剪切失效:螺牙剪切失效也往往發生在*末完全扣處,螺紋錐度越大、螺紋越短越易出現剪切失效。

  3)斷裂:因為在*末完全扣處應力*大,斷裂往往發生在螺紋*末完全扣。

  4)滑扣:當螺紋錐度較大時,上緊圈數未達到適當圈數而扭矩就已達到推薦值,此時承受軸向拉力作用,易發生脫扣;當螺紋間隙充填物不合理時也有這種可能性。

  5)倒扣:較小的上緊扭矩可能導致螺紋不能承擔施加的軸向載荷和井下扭矩,從而造成倒扣失效,可能造成部分鉆柱掉入井內,甚至還會造成井眼報廢。

  6)刺扣和密封失效:鉆柱的扭轉振動造成鉆柱旋轉速度時快時慢,當鉆柱突然加速旋轉時,扭矩可能突然增加,因鉆柱與井壁、外螺紋與內螺紋間的交互作用使得在接頭處產生很高的熱量,從而螺紋脂從螺紋間隙流出,可能造成密封失效,同時高壓流體沿著螺紋間隙從管內流出,引起刺扣;軸向拉力也會降低密封能力;上緊扭矩過小,過低的螺紋過盈量也導致較低的密封能力;鉆柱的橫向振動使鉆柱承受交變的彎曲應力同樣會造成密封失效;加工誤差,不合理的公差配合也是一個重要的原因。

  7)高疲勞強度鉆具螺紋接頭的應用 隨著深井鉆井的逐年增多,鉆具斷裂事故也在增加。其中90%是底部鉆具螺紋接頭的疲勞斷裂,而這其中80%屬于外螺紋接頭的疲勞斷裂。主要原因是由于外載和預載荷在鉆具頭外螺紋接頭各圈螺紋牙上的分配為不均勻,螺紋*后嚙合區(LET)的螺紋牙承受了大部分載荷,其中第一牙承擔的載荷約占總載荷的30%,因此鉆具外螺紋接頭很容易在此處發生疲勞斷裂。所以降低LET區螺紋牙載荷成為延長鉆具外螺紋接頭疲勞壽命的重要途徑。據此,石油管材研究所開發研究一種高疲勞強度鉆具外螺紋接頭——LETR外螺紋接頭。這種接頭螺紋*后嚙合區(LET)的第一螺紋牙承擔的載荷降低了約為25%,載荷在各圈螺紋牙上分配比普通接頭均勻。其結構特點是降低了螺紋*后嚙合區(LET)的螺紋牙型高度,在提高疲勞強度同時,保持與API鉆具螺紋接頭相同的抗扭強度、上卸扣性能和密封性能,與API鉆具接頭螺紋互換。加工原理就是切削去API外螺紋*后嚙合區(LET)的螺紋牙型高度的一部分。此螺紋在新疆油田應用于底部鉆具上,效果良好,大大提高了鉆具的疲勞壽命。目前針對大慶油田深井鉆采作業的開展,我們將試用LETR鉆具螺紋。


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