ARO型四臂锚杆钻车用新型干式吸尘钻杆的研发

针对ARO型四臂锚杆钻车所需的国产Ф22×5-2200、2500 mm干式吸尘回转钻杆的弹性不足、质量波动大、出现早期断裂和弯曲的问题,经多次现场试钻调查和残体分析,并结合所积累的信息和经验,从Ф22×5 mm管坯以及钻杆的几何结构参数、钢种、钢质标准、钢管冶轧工艺、钻杆制造工艺(含机加工、热处理、表面强化)和使用技术等6个方面,进行了系统地创新和改进,机械性能与质量稳定性全面提升.

锚杆钻机用组合式钻杆的研制及应用

为了解决传统钻具在锚杆钻机钻孔过程中出现的拌网、卷网及遮盖问题,介绍了组合式钻杆的结构设计、研制过程、主要特点和现场应用情况,并结合我国煤矿的发展趋势,展望了组合式钻杆的发展前景。

四臂锚杆钻车用新型干式吸尘钻杆的研发

国内生产的ARO型四臂锚杆钻车用!22×5-2200、2500mm干式吸尘回转钻杆,矿山反映弹性不足,质量波动大,出现早期断裂和弯曲。通过多次现场试钻调查和残体分析,从!22×5mm管坯以及钻杆的几何结构参数、钢种、钢质标准、钢管冶轧工艺、钻杆制造工艺(含机加工、热处理、表面强化)和使用技术等六个方面,进行了系统的创新和改进。研发的《天隆》1#、2#、3#、4#等四个系列的新型干式吸尘钻杆,机械性能与质量稳定性均获矿方好评。

一种引进连杆钻镗夹具的改进

连杆是典型的杆类零件,也是发动机生产装配中必不可少的零件。我厂是摩托车发动机的大型厂家,为进行连杆毛坯大小孔成形加工特从台湾地区引进了FV-800A加工中心,并随机引进连杆大小孔成形钻镗夹具。 该加工中心能一次装夹8个工件。

轻型钻杆钻水平井

英格兰的Harwell实验室AEA石油服务公司组织一些公司研究转质抗弯钻杆。钻水平井需要轻质的钻杆。对于某些类型的地层来说,水平井可能已成为唯一的钻井手段。轻质的钻杆可以降低生产井钻井的费用。研究的一个重要课题是确定复合材料是否能用于制造轻质钻杆。

3自由度钻杆振动系统的建模与仿真

多自由度阻尼的振动系统广泛存在于钻杆钻进系统中,选取钻杆作为关键研究对象并且每个零件都包含有一定的阻尼特性,能够实现对外界干扰的有效抵抗。当外部环境中的振动或冲击波作用于这些系统中时会产生振动,这种振动不仅会影响到单一元件的动态特性,而且会引起整个结构的共振。为了深入理解和分析这类振动系统,文中采用拉格朗日方程建立钻杆钻进系统的数学模型,进而描述系统各部件随时间的位移、速度和加速度等动态特性。基于MATLAB/Simulink仿真软件,运用状态空间方法进行了更为细致的建模工作。在模拟过程中能够精确地控制系统状态的变化,从而更好地捕捉到各种动态行为的细节。通过这种方式获得的数据,不仅揭示了系统内各元件在外部激励下的响应规律,也为后续的性能评估提供了有力的理论依据。仿真结果显示出,外部激励的幅值及其作用点的位置对于系统的动态响应有着显著的影响,特别是那些直接承受外部激励作用的元件,所受到的冲击尤为强烈。综上所述,通过对钻杆钻进系统的多自由度阻尼振动系统进行建模和仿真分析,不仅加深了对钻进作业中振动系统的理解,而且还为提高钻进效率和安全性提供了重要的技术支持。

特深井钻杆柱材料的研究现状与关键技术

特深钻探是获取深部实物资料、建立深入地球内部通道的唯一方法,在石油、天然气等能源资源勘探中发挥着愈发重要的作用。钻杆柱材料的选择和优化,是制约特深钻探发展最为关键的核心技术之一,直接影响着特深钻探的钻深极限、钻进效率和经济成本。本文从特深钻探钻杆复杂载荷工况出发,分析了钻杆柱材料面临的难题,结合钢钻杆和轻质钻杆的性能特点,针对性的梳理了国内外深井钻杆柱解决方案,并综述了钢钻杆强韧化调控、钻杆耐腐蚀性处理和应力集中处理三个关键技术,为特深井钻杆柱发展研究提供了参考依据。

直连绳索取心钻杆分区热处理技术研究

为了提高绳索取心钻杆的性能,对直连绳索取心钻杆的受力情况、结构特点以及传统处理工艺进行分析,提出了分区热处理的工艺。通过对两端进行热加工处理,使钻杆中间管体区域和两端热处理螺纹区域性能出现差异,提高两端综合强度的同时改善螺纹部分的受力状态,可使钻杆柱既具有高强度又兼具柔性,大幅提高钻杆机械性能以及耐磨性。其中调质硬度HRC33~38能在保证管体延伸率与正火、回火基本一致的情况下,强度提高37.7%,硬度提高40%,抗冲击性提高46.7%。调质硬度HRC38~42时,材料的耐磨性提高9.1%。更适合全液压钻机施工及深孔钻进,为钻探施工提供了钻机、钻杆配套性的优选方案。

三棱钻杆在中软煤层顺层瓦斯抽排钻孔的应用

为了解决传统钻杆在中软煤层或煤与瓦斯突出煤层顺层钻孔时的卡钻、埋钻、排渣效率低、瓦斯突出严重、机械化程度不高等问题,采用了使钻杆形成3个半圆形的间隙,扩大排出煤粉和瓦斯的通道,随着钻杆边的搅动,钻渣被压力风悬浮起来,同时在风量、风速的作用下向孔口传输运移,据此研制了新型三棱钻杆,根据丁集矿的大量试验,对已应用的三棱钻杆的不足之处进行了改进,结果表明,三棱钻杆在中软煤层顺层抽排瓦斯钻孔施工中能够高效成孔。

棱状钻杆应用于松软突出煤层钻进强度匹配研究

为解决棱状钻具的强度匹配问题,应用实体设计和数值分析软件,建立不同结构棱状钻具力学分析模型,对其进行强度分析,优化棱状钻具结构。分析结果表明,常规棱状类钻具整体强度匹配不合理,丝扣位置存在受力薄弱点,安全系数较低且整体分布不均衡。可采取加大接头直径、优化接头及棱边结构、应用摩擦焊接工艺等技术手段提高棱状钻具整体强度;改进后的棱状钻杆,整体安全系数分布均衡、波动小,钻杆整体力学性能得到了有效的提高。通过工程应用,解决了煤矿复杂条件煤层钻孔施工丢钻、断钻频繁的被动局面,平均深度超过了设计深度,钻进效率提高20%,未出现断钻、掉钻事故。

全风化花岗岩钻杆水平后退式注浆技术研究

研究目的:由于富水全风化花岗岩易遇水软化、崩解、甚至流淌,造成钻孔塌孔、成孔困难,导致采用常规的前进式分段注浆工艺孔底注浆效果不好,为了解决这一问题,在现场试验了钻杆水平后退式注浆技术。研究结论:采用钻杆水平后退式注浆可获得较好的注浆效果,但在注浆过程中应严格控制工艺和技术参数,为获得更理想止水的效果,建议采用部分超细水泥或溶液型浆液。

高钢级钻杆韧性指标的研究

随着超深井、定向井等先进钻井技术的应用,高钢级钻杆G105和S135大量使用,钻杆疲劳失效事故频频发生。高钢级钻杆在失效过程中疲劳裂纹稳定扩展长度为60～80 mm。推导出钻杆发生'先刺后断'失效模式的材料韧性指标——冲击功的计算公式,并首次提出应力强度比系数的表示方法。计算结果表明:钻杆材料的冲击功要求值随钻杆临界裂纹长度、应力强度比系数平方和钻杆钢级的增加而增加;为了保证高钢级钻杆发生'先刺后断'的失效模式,冲击功要求值应不低于80 J,抗硫钻杆的冲击功要求值应不低于110 J。

深孔绳索取心钻杆抗拉脱能力有限元分析

针对深孔施工过程中钻杆接头螺纹拉脱、杆体拉断等问题,以非线性有限元理论为基础,运用大型通用有限元软件对不同扣型不同参数下绳索取心钻杆螺纹副在拉伸及拉扭条件下的抗拉脱能力进行了分析计算。研究结果表明,螺纹副锥度相同时,负角度梯形扣的抗拉脱能力最强,不对称梯形扣的抗拉脱能力次之;同一扣型条件下,锥角变小时,螺纹副拉脱力呈现出先降后升的变化趋势;对于负角度梯形扣,随着负角度的不断增大,其抗拉脱能力有所增加;相对于拉伸,拉扭条件下螺纹副受力较为复杂,其抗拉脱能力略有降低。

DDZ5—18—350牛头钻杆吊卡断裂分析

对ＤＤＺ５－１８－３５０牛头钻杆吊卡三维应力场进行分析后，采用有限元位移法，求解危险截面处不同深度和形态表面角裂纹的应力强度因子，给出了应力强度因子沿裂纹前沿的变化规律。根据有限元数值，拟合出关于角裂纹特征参数的无量纲应力强度因子表达式，为预测带裂纹的牛头钻杆吊卡的承载能力、剩余寿命、确定探伤周期和制定判废标准等提供了必要的断裂分析参数。

某井S135钢级钻杆腐蚀失效原因

某井S135钢级钻杆在钻进约2 395 m时发生腐蚀失效。采用宏观形貌、断口形貌观察,显微组织分析,化学成分、硬度、腐蚀产物成分测试对其失效原因进行了分析。结果表明:该钻杆的失效方式为腐蚀疲劳失效,钻杆内壁的氧含量偏高及内壁加厚过渡带区域存在应力集中,导致加厚过渡带区域发生严重点蚀,点蚀坑底部萌生疲劳裂纹并扩展,最终钻杆失效;建议使用内壁带防腐涂层的钻杆,并在钻井液中添加缓蚀剂,降低溶解氧对内壁的腐蚀作用,同时优化井深结构,减缓内壁加厚过渡带区域的应力集中。

可调角度弯钻杆的研制

在处理井下事故特别是藏鱼头事故时，由于鱼头不居中，甚至贴在井径变化较大处，因此很难实施普通打捞。现场普遍采用可弯肘节和折弯钻杆的方式进行寻找落鱼，实施打捞，有可能多次折弯钻杆，造成浪费，甚至造成井下更复杂情况的发生。根据这一情况，设计了可调角度弯钻杆。可调角度弯钻杆由上接头、花键体、调整套、下接头等组成，通过调节调整套和花键体等机构，可实现弯钻杆0°-4°调节。已完成可调角度弯钻杆的样机制造，并在多口井中进行应用。结果表明，采用可调角度弯钻杆可有效实施藏鱼头打捞，井口调节方便，应用取得了成功；单井可节约近30万元。

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。

国外轻质高强度钻杆研究与应用

为提高超深井钻井能力,提出了轻质高强度钢钻杆和非钢材料钻杆的新思路。介绍了国外复合材料钻杆、铝合金钻杆和轻质超高强度钢钻杆的性能特点、技术指标及现场应用情况,为国内相关单位解决超深井钻井难题提供以下建议:超高强度钢钻杆可以成为克服深井钻井中拉伸应力阻碍的手段;非金属钻杆可以成为一种远期的克服深井钻井难题的选择,但是需要持久的投入与攻关;轻质高强度钻杆可以为我国川东北和塔里木等地区复杂超深井钻井提供保障。