钻具螺纹接头螺纹牙载荷计算方法的探讨

钻具螺纹接头各圈螺纹牙承受的载荷分布是不均匀的，这对螺纹接头的疲劳强度影响很大。用有限元分析方法虽能精确地计算许多条件下螺纹牙的受力状况，但要系统分析各种因素对螺纹牙承受载荷的影响就不太方便。鉴于此，用数学分析方法得到了在预紧扭矩和外加轴向载行作用时钻具螺纹接头的变形协调方程，并求出其近似解，即螺纹各圈间载荷分布函数，据此讨论了影响各圈螺纹牙载荷分布的因素。分析认为，减小内、外螺纹接头截面积倒数之和，或增大螺纹牙啮合时的变形柔度，可使各圈螺纹牙载荷分布趋于均匀。

复杂载荷条件下钻具接头台肩作用机理研究

为了解台肩对钻具接头螺纹牙承载的影响,基于139.7mm贯眼扣钻具接头分别建立了无台肩、仅主台肩、仅副台肩和双台肩等4种结构钻具接头的有限元计算模型,分析比较了其在复杂载荷作用下的力学特性和抗扭性能。分析结果表明:主、副台肩对保证钻具接头连接稳定性有着至关重要的作用;预紧扭矩作用下主台肩的存在使钻具接头公扣产生拉伸的预紧效果,副台肩的存在使钻具接头公扣产生压缩的预紧效果,从而直接影响了钻具接头的承载特征和极限抗扭能力;在相同轴向拉力的条件下,仅副台肩钻具接头的极限抗扭能力比仅主台肩钻具接头高约12%,双台肩钻具接头的极限抗扭能力比仅主台肩钻具接头高约69%。研究结果为新型高性能钻具接头的研发及结构设计提供了理论依据。

气体钻井钻柱抗疲劳短节设计与应用

气体钻井过程中由钻柱运动(包括公转和纵向共振)引起的钻具疲劳断裂,造成了大量的井下钻具事故,成为推广应用气体钻井技术的障碍。为此,设计开发了气体钻井用抗疲劳短节:该短节组装采用花键联接;通过对轴向冲击力作用的下部钻具力学仿真分析,钻进中抗疲劳短节的花键芯轴与花键外筒产生相对位移,压缩筒内二甲基硅油吸收冲击力,从而使安装抗疲劳短节的钻铤应力水平降低30%。现场应用结果表明:安装应用抗疲劳短节的钻柱扭矩参数变化不大,钻进平稳且未发生跳钻现象,钻头受力均匀,钻时比较稳定;出井的短节经探伤检测合格级别为I级,进一步验证了抗疲劳短节可以有效预防钻柱在气体钻井中所产生的钻具疲劳断裂问题,有利于钻柱在气体钻井中长期安全工作。

钻具螺纹密封脂的组成及作用

提出了钻具螺纹密封脂的基本性能要求 ,讨论和研究了钻具螺纹密封脂的各组分 ,给出了钻具密封脂密封、润滑、保护和防止粘扣的作用机理 ,指出了提高密封脂油膜和金属圈的抗极压破坏能力是防止粘扣的关键 .

高可靠性铝合金钻杆及其在超深井和水平井中的应用

在我国颁布铝合金钻杆国家标准的前提下,归纳了铝合金钻杆用于超深井和水平井钻井的众多优点;分析了新标准铝合金钻杆与钢接头的连接方式:梯形丝扣连接、设置内支撑端面和锥形配合面、通过高温装配工艺实现过盈配合;介绍了在超深井和水平井中应用高可靠性铝合金钻杆可显著减少大钩载荷、转盘扭矩和泵压损失以及提高钻杆强度储备的效果。

S75-SF中深孔绳索取心钻具结构及应用

随着中深孔地质岩心钻探工作量的大幅增长,不仅对绳索取心钻柱提出了严格要求,对绳索取心钻具的功能和可靠性要求也越来越高。S75-SF绳索取心钻具采用了双弹卡结构,增强了悬挂机构的安全性,提高了内管总成的投放和打捞速度,减轻了孔内冲洗液压力波动,在正常钻进时可降低泥浆泵压力损失,有利于复杂地层孔壁稳定。内管总成机构与内岩心管采用插接的连接方式,拆卸方便,便于钻探施工人员采取岩心。该钻具在施工中效果良好,减轻了工人的劳动强度,提高了施工效率,可满足中深孔绳索取心钻探施工要求。

加快研发钎具使用技术及配套机具,克服钎具发展短板(续)

目前我国钎钢钎具工业已接近国际先进水平,除满足了国内采掘工业的需要外,正进入全球市场。球齿钎头的边齿始终是薄弱环节,不适用于极坚韧矿岩,硬质合金利用率低,残余柱齿难以回收利用,事实上造成钨、钴资源的浪费。不少采掘部门的管理人员视钎杆、钎头为耗材,对钎杆、钎头的使用细节和存在的浪费现象关注不够。一些钎具企业单纯追求产量和利润,只关注卖,不关注用,导致我国凿岩钎具使用技术及配套机具的研发长期滞后,严重影响了国产钎具的市场竞争力,成为我国钎具工业发展的短板,眼下的迫切任务,就是借鉴国内外同行的经验,加速研发钎头、钎杆、整钎的装卸、修磨、修复工具和设备,帮助采掘企业建立钎具修磨、残留硬质合金片齿回收的车间,以实现可持续发展。

加快研发钎具使用技术及配套机具,克服钎具发展短板

目前我国钎钢钎具工业已接近国际先进水平,除满足了国内采掘工业的需要外,正进入全球市场。球齿钎头的边齿始终是薄弱环节,不适用于极坚韧矿岩,硬质合金利用率低,残余柱齿难以回收利用,事实上造成钨、钴资源的浪费。不少采掘部门的管理人员视钎杆、钎头为耗材,对钎杆、钎头的使用细节和存在的浪费现象关注不够。一些钎具企业单纯追求产量和利润,只关注卖,不关注用,导致我国凿岩钎具使用技术及配套机具的研发长期滞后,严重影响了国产钎具的市场竞争力,成为我国钎具工业发展的短板,眼下的迫切任务,就是借鉴国内外同行的经验,加速研发钎头、钎杆、整钎的装卸、修磨、修复工具和设备,帮助采掘企业建立钎具修磨、残留硬质合金片齿回收的车间,以实现可持续发展。

自动抢接钻具止回阀装置运动学仿真研究

针对发生井喷事故时人工抢接钻具止回阀存在的抢接时间长、可靠性差、易造成人员伤亡等问题,设计了一种可用于抢接钻具止回阀的自动化装置。利用SolidWorks软件建立自动抢接钻具止回阀装置的运动学模型,对移运单元进行运动学分析,采用五次多项式法对装置执行机构进行了轨迹规划;利用ADAMS仿真软件对装置进行运动学与动力学仿真分析,验证了装置理论模型的正确性,得到了装置末端携带的钻具止回阀与装置执行元件的运动特性曲线,以及执行元件的驱动力与驱动力矩。分析结果表明:自动抢接钻具止回阀装置能够将钻具止回阀准确运送至指定位置,误差不超过1 mm,满足设计的误差要求;经过轨迹规划后装置运行平稳、无冲击,能够较好地完成钻具止回阀的抢接工作;驱动力与驱动力矩的变化曲线可为执行元件的选取和装置优化提供参考依据。

双台肩钻具接头性能校验方法研究与应用

双台肩钻具的抗扭强度比API钻具高,其应用越来越广泛,但由于对双台肩接头的性能无全面的校验方法,导致双台肩钻具在应用过程中经常发生故障。为此,通过总结现场经验、分析双台肩钻具生产厂家及标准的要求、根据双台肩钻具接头的受力,建立了双台肩钻具接头性能校验方法。该校验方法通过计算双台肩钻具接头的钳长、接头内外径匹配程度、上扣扭矩、螺纹抗剪切强度、台肩提升能力和抗压强度等性能参数对其进行校验。中国石油的一些钻井项目,在应用双台肩钻具时,利用该校验方法对双台肩钻具接头的性能进行了校验,发现双台肩钻具接头性能达到要求后未再发生双台肩钻具故障。这表明,利用建立的双台肩钻具接头校验方法对接头性能进行校验,可以保证双台肩钻具接头的性能达到要求,保障钻具安全。

浅析偏轴接头对钻具失效的影响

在钻井施工作业中 ,偏轴接头具有一定的防斜效果。为了达到较好的防斜目的 ,必须增大钻进时钻头的转速 ,在高转速的作用下 ,偏轴接头加剧了钻具先期疲劳失效。文中分析了使用偏轴接头对钻具各部分受力情况的影响及导致钻具失效的原因。

套管钻孔刀具结构形式研究

套管钻孔刀具,有别于普通钻头,无论是结构形式还是几何切削角度,都必须结合实际情况来确定。文章在理论指导的基础上,通过大量的切削实验证明及分析研究,提出了刀具与传动节的连接方式,改进了具有良好导向作用的定心结构,优选了不同的断屑、碎屑形式,最后确定主刃三锥角式结构为钻孔刀具的最优选择,为套管钻孔刀具的研制又提供了一种新方法,提高了套管钻孔的效率。

煤层气U型井施工工艺探讨

以屯兰矿TL-U-18301煤层气井为研究对象,研究“U”型井施工工艺,通过合理的钻孔布置,过卸压区对下组煤煤层气进行抽采,以解决采掘工作面瓦斯突出问题。本文分别介绍了“L”井和直井的钻具组合、定向等方面,并对两井连通技术进行了说明,总结了施工中的几点认识。结果表明:完井周期44天,其中“L”井井深1142.88 m,直井井深481 m,两井连通,钻进效率高,轨迹精准,为矿井解决瓦斯问题提供了新思路。

JD直连式深孔绳索取心钻杆的研制与应用

根据深部找矿的需要,立足于我国目前钻探设备现状和材料冶炼及机械加工水平,通过对钻杆选材、结构、制造工艺的创新,研制了一种两端镦粗后整体热处理再车螺纹的新型深孔绳索取心钻杆及配套钻具,经使用,效果达到了设计要求。

Geo-Tap随钻测压技术在渤海P油田中的应用

渤海P油田核心区已投入开发多年,面临层间干扰严重、注采不均衡、各砂体地层压力认识不清等问题。随钻测压技术在钻井过程中可实时测量记录地层压力,是获取油藏小层压力的重要手段。通过Geo-Tap随钻测压工具在P油田的应用实例,展示了利用该技术获得的地层压力数据,在确定储层连通性、认识断层封堵性、指导完善井网部署、指导生产措施研究等方面的作用。

连云港田湾核电站水下炸岩成孔技术

对连云港田湾核电站厂区自备码头水下炸岩成孔困难进行了重点分析 。