钻杆螺纹涡流探伤方法研究

为了检测钻杆螺纹根部缺陷,研究了利用涡流探伤原理检测其缺陷的方法,设计了通过监测涡流传感器检测线圈阻抗变化来评价被检工件缺陷的检测系统。系统由激励源、涡流传感器、信号调理电路、增益调整电路、幅相测量电路和数据采集与显示等部分组成。涡流传感器采集微弱的缺陷信号,经过信号调理,利用AD8302提取缺陷信号的幅值和相位信息,用计算机显示测量结果。实验表明采用涡流探伤方法能够检测钻杆螺纹的根部缺陷,检测结果重复性好,性能稳定可靠。

石油钻杆螺纹廓形参数在机测量系统研究

为解决石油钻杆因尺寸长、重量大等装卸不便因素给其两端内、外螺纹廓形参数测量带来的困难,设计并实现了一种安装于SCK230型数控石油钻杆螺纹修复机床上的非接触式石油钻杆螺纹在机测量系统。该系统利用数控机床的伺服功能带动二维激光位移传感器获取螺纹某轴截面的廓形数据;采用基于不连续度的自适应滤波算法对采集的廓形信息进行降噪处理,根据石油钻杆螺纹牙形的几何特征对降噪后的离散数据分段,以加权整体最小二乘法为基础拟合出各段廓型数据的回归模型;实时计算螺纹参数,判断加工质量。对NC50型石油钻杆螺纹及其标准环规的测量结果表明,该系统可在7.5 s内完成长度为25 mm的螺纹测量,测量精度为±8μm,重复性限≤4μm且重复性较高。设计的在机测量系统利用了良好的数控资源,实现了石油钻杆螺纹廓形参数的在机测量,提高了测量精度和效率。

钻杆螺纹缺陷检测装置的研制

针对目前钻杆螺纹缺陷检测方法存在的问题,提出用角度可调式超声波斜探头来检测钻杆螺纹缺陷的方法,并开发出钻杆螺纹缺陷检测装置。该装置利用计算机系统的功能,对接收到的回波波形先完成模数转换,再执行数字化处理,实时显示数字化的回波波形,同时具有记录、存储、计算分析能力,还可与计算机联机实现通讯及打印输出。现场应用表明,钻杆螺纹缺陷检测装置能够适应非开挖穿越现场及油田钻井现场工况,检测结果重复性好,装置性能稳定可靠。

复杂钻探条件下的绳索取心钻杆螺纹

绳索取心钻探螺纹承受极其复杂的受力工况,通过了解其使用工况及钻探条件,提高和改进螺纹参数,达到加强钻杆使用性能的目的。

钻杆螺纹部位疲劳损伤的磁记忆检测试验研究

钻杆在使用过程中由于工况恶劣,受力情况复杂,其螺纹部位极易发生疲劳失效,造成重大损失。笔者利用磁记忆检测的基本原理,对不同使用工况的钻杆螺纹部位的疲劳损伤情况进行了现场检测试验,验证了磁记忆检测技术在检测钻杆螺纹疲劳损伤状况方面的可用性,证实了螺纹容易发生疲劳损伤的部位位于密封面端起前三扣位置,同时证实随着使用时间的延长,钻杆螺纹部位疲劳损伤越严重,并且在对大量检测数据进行分析的基础上建立了钻杆螺纹分级推荐标准。

钻杆螺纹复合电磁检测方法与仪器

钻杆螺纹轮廓面复杂且呈现一定锥度,一直缺少快速有效的检测方法与仪器。提出了一种基于自磁化和永磁磁扰动法的钻杆螺纹复合电磁检测方法。分析了探头扫查方式并对实现其动作的机构进行了设计。开发出相应的检测仪器,并对该仪器进行了测试,结果表明:该检测仪器具有便携、易操作、效率高的特征以及良好实用性和广阔的应用前景。

基于3D成像的钻杆螺纹自动化检测系统

钻杆在使用一段时间后需进行检测与维修。传统钻杆螺纹检测以人工检测为主,但人工检测速度慢、准确性差。本文提出了一种高自动化、高精度的非接触式钻杆螺纹检测方案,基于3D成像技术,利用3D激光相机对钻杆螺纹进行周向旋转扫描,获取钻杆螺纹三维图像的同时得到螺纹牙廓线图形,通过计算螺纹牙廓线图形得出螺纹各项参数数值大小,并与规定的标准检测范围数值对比,进而判定钻杆螺纹是否合格。现场试验结果表明,该方案检测效率、检测准确率及自动化程度高,满足预期目标与要求。

煤矿用钻杆螺纹的研究现状及展望

钻杆是煤层瓦斯抽采、探放水和地质勘探等钻孔施工的主要装备之一。由于钻杆受力情况及使用环境复杂,使得因钻杆螺纹失效而导致钻孔孔内事故屡见不鲜。按不同结构分类方式,详细介绍当前煤矿用钻杆螺纹结构特点;总结螺纹应力分布和螺纹失效原因分析的研究现状,螺纹应力分布的研究方法主要有解析法、有限元法和试验法,螺纹失效主要原因包括疲劳破坏、脆断和粘扣等。同时分析了钻杆螺纹在设计、生产过程中存在的问题,包括基础研究不到位、制造技术滞后和钻探新技术对螺纹结构提出更高需求。并结合石油钻杆API螺纹和特殊螺纹的技术现状,探讨煤矿用钻杆螺纹的发展方向,包括开展大直径钻杆螺纹研究、开发煤矿用特殊螺纹、优化螺纹牙受力分布、研究动态循环复合载荷试验方法评判钻杆螺纹的性能等。

螺旋槽定向钻杆螺纹强度分析

针对螺旋槽定向钻杆的螺纹联接处在使用过程中容易出现的强度失效问题,结合钻杆的受力特点,对其螺纹强度展开研究,建立了钻杆螺纹的三维模型,应用有限元法分析了钻杆分别在受扭矩、拉力、压力工况下,螺纹的应力分布规律。依据分析结果,提出了钻杆在工作条件下的薄弱位置。研究结果表明:在不同工况下,螺纹应力分布特点各不相同。螺纹的首尾两端是强度失效更可能发生的位置。

绳索取心钻杆螺纹的数控车削加工

分析对比绳索取心钻杆螺纹的普通车削、数控车削加工的方法。论述了数控车削加工螺纹所具有的优点 。

钻杆螺纹车修工艺研究

结合钻杆螺纹要求，对钻杆螺纹加工设备、刀具，螺纹车修过程中出现的物理现象，以及提高钻杆螺纹车修质量等工艺方法进行了论述，为钻杆螺纹车修提供了参考。

数控机床在绳索取芯钻杆螺纹加工中的优势

本文介绍绳索取芯钻杆螺纹在普通机床和数控机床上的加工的基本工艺及方法，并分析各加工工艺的优缺点，重点阐述数控车床在钻杆螺纹加工中的优势。

复合载荷下矿用钻杆接头螺纹应力分析

基于有限元分析法建立了钻杆接头模型,对比分析了钻杆双顶结构和无双顶结构的钻杆接头在上扣扭矩、轴向载荷、弯曲扭矩复合载荷作用下螺纹接触面的受力状态和应力分布情况。结果表明:复合载荷作用下2种结构接头受拉面螺纹应力大于受压面螺纹,双顶结构螺纹应力小于无双顶结构;无双顶结构的受压面螺纹应力分布呈现两头大、中间小的不均匀状态,双顶结构螺纹应力分布较为稳定。

煤矿定向钻杆接头螺纹应力集中性研究

煤矿定向钻杆使用载荷在远低于钻杆屈服强度的情况下依然经常发生钻杆断裂事故,经过事后分析发现煤矿定向钻杆螺纹应力集中是主要原因,这不仅影响正常生产而且还难以打捞,造成人力、财力的损失。采用非线性接触单元对螺纹配合面之间的接触建立有限元模型,不同类型的加载由拉压、纯预紧力和它们的组合组成应用于模型,通过分析得出了公接头和母接头的最大应力集中系数。

钻杆圆螺纹参数在线测量实验研究

螺纹参数测量是质量保证的前提,也是螺纹溯源的基础。如何基于光学测量原理在狭小空间内实现高精度、高效测量螺纹参数是行业性难题。以钻杆接头圆螺纹为研究对象,基于低相干干涉法测量原理开展内螺纹测量实验,深入分析低相干干涉法测量原理,设计基于低相干干涉法的内螺纹测量方案,研究螺纹参数计算方法,并搭建简易实验平台。实验表明,采用低相干干涉法能够完整地获取圆螺纹轮廓曲线,搭建的测量实验平台重复测量精度可达0.04 mm,满足参数化在线测量需求。该研究可为钻杆内螺纹及内孔测量提供一种新的解决方案。

新型抗弯扭钻杆接头螺纹力学性能及仿真分析

由于API螺纹抗弯扭性能较差,导致接头螺纹的使用寿命会低于其设计寿命。以API NC50钻杆接头螺纹为例,通过改变API螺纹台阶面结构来增强API螺纹的抗扭性能。首先,通过万能材料试验机得到了35CrMo的材料性能参数,建立螺纹材料的本构模型;其次,基于材料本构模型建立了钻杆接头螺纹有限元分析模型,并验证了该分析模型的准确性;最后,分析了钻杆接头螺纹在上扣载荷、上扣+压缩载荷和上扣+压缩+弯曲载荷下的螺纹牙应力场情况。分析结果表明:梯形台阶面结构能够有效改善接头螺纹扭矩的分布,使螺纹牙所承受的扭矩值降低了50%;在上扣+压缩载荷工况下,螺纹牙上最大应力总体变化趋势为随着压缩载荷增加而不断降低,且梯形台阶面螺纹牙上的最大应力低于API螺纹结构;当增加弯曲载荷后,钻杆外螺纹螺纹牙应力均随着井眼曲率的增加而增加,但未超过材料的最大屈服极限,梯形台阶面螺纹牙应力也低于API螺纹。

石油钻杆螺纹在机精密检测方法研究

针对石油钻杆尺寸长、重量大等装卸不便因素给其两端螺纹廓形参数测量带来的困难,提出一种在机精密检测方法,并成功应用于某数控石油螺纹修复机床。该方法利用数控刀架带动激光位移传感器获取螺纹轴截面廓形数据;为修正传感器因测点倾角带入的测量误差,构建了一个倾角误差模型,对数据进行实时补偿;应用B样条曲线对补偿后的数据进行拟合,结合改进的精英克隆选择算法(Elitist clonal selection algorithm,ECSA)对B样条曲线的节点配置问题进行多目标非线性优化,以汉南-昆信息准则(Hannan-Quinn information criteria,HQIC)为亲和力度量来权衡拟合优良性和计算复杂度,自动且精确地计算内节点数量,从而确定最优的节点矢量;最后通过选取的最佳模型获得螺纹参数。倾角误差实验表明,所构建的补偿模型准确有效且可以提高传感器的数据采集精度;仿真验证表明,拟合方法的数据重构精度高,且比其他用于B样条曲线节点配置的智能算法具备更优良寻优性能;NC50型螺纹检测实验表明,研究的检测方法可以完成石油钻杆螺纹在机精密检测,测量精度为±2μm,提高了测量精度和效率。

基于耦合模型的双台肩螺纹钻杆接头台肩力学性能

双台肩螺纹钻杆接头的预留副台肩间隙对主副台肩接触应力有重要影响,为保证接头性能,需探究其主副台肩的力学特性。通过对双台肩接头进行力学分析和有限元仿真建立其耦合模型,依据耦合模型进行统计拟合得到主副台肩摩擦力力矩和螺纹处力矩与上扣扭矩的数值关系,进而得到接头完整仿真条件。在此基础上以NC38接头为例,研究其在不同上扣扭矩下副台肩预留间隙与其台肩接触应力的关系。结果表明:双台肩接头的副台肩预留间隙对接头性能起关键作用,在一定的上扣扭矩下,应选择合适的副台肩预留间隙,以保证副台肩的主密封性和可靠性;随上扣扭矩的增大或减小,预留间隙也应随之改变,使主副台肩性能得到更好的配合发挥;该研究方法可以帮助设计者更好的确定双台肩接头最佳的副台肩预留间隙。

基于光纤光栅传感的螺纹钻杆复合载荷多节点检测技术

引入光纤光栅应变传感器和温度传感器,结合螺纹钻杆复合载荷(轴向压力、弯矩和扭矩)分离理论,实现对钻进过程中螺纹钻杆多节点处复合载荷自动分离与在线检测,同时对钻进过程中出现的温升进行了补偿。将检测结果与电机施加的载荷(压力和扭矩)进行对比分析,认为螺纹钻杆前端(靠近钻头一侧)受到被钻物侧向挤压和摩擦阻力较大,使得电机施加的压力和扭矩传递损耗较多,导致易磨损、变形;而螺纹钻杆中段和末端只是短暂甚至未进入被钻物,传递损耗相对较少,受弯矩的影响较大。该检测技术为钻杆材料的选择、结构优化和钻进参数的选定提供技术支撑。

钻杆内螺纹接头端部变形和纵裂失效分析

钻杆内螺纹接头端部变形和纵裂失效事故发生的频度较大,经济损失不可低估。作者根据这种失效现象,阐述了失效特征;举例论述接头抗扭强度、密封端面尺寸、上紧扭矩、材质性能、表面状态等对这种失效的影响;提出防止这种失效的相应措施。