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钻具接头螺纹失效的原因是什么

发布时间:2020/10/9 9:02:37 浏览量:

经过多年的生产实践,钻杆接头螺纹主要失效形式如下几种。  

1)粘扣和胀扣:发生在有较高的轴向压力情况下,外螺纹强制进入内螺纹,引起内螺纹胀开或粘扣而造成联接失效;上紧扭矩过高或井下产生过高扭矩时,也会因胀扣或粘扣而失效。  

2)螺牙剪切失效:螺牙剪切失效也往往发生在更末完全扣处,螺纹锥度越大、螺纹越短越易出现剪切失效。  

3)断裂:因为在更末完全扣处应力更大,断裂往往发生在螺纹更末完全扣。  

4)滑扣:当螺纹锥度较大时,上紧圈数未达到适当圈数而扭矩就已达到推荐值,此时承受轴向拉力作用,易发生脱扣;当螺纹间隙充填物不合理时也有这种可能性。  

5)倒扣:较小的上紧扭矩可能导致螺纹不能承担施加的轴向载荷和井下扭矩,从而造成倒扣失效,可能造成部分钻柱掉入井内,甚至还会造成井眼报废。  

6)刺扣和密封失效:钻柱的扭转振动造成钻柱旋转速度时快时慢,当钻柱突然加速旋转时,扭矩可能突然增加,因钻柱与井壁、外螺纹与内螺纹间的交互作用使得在接头处产生很高的热量,从而螺纹脂从螺纹间隙流出,可能造成密封失效,同时高压流体沿着螺纹间隙从管内流出,引起刺扣;轴向拉力也会降低密封能力;上紧扭矩过小,过低的螺纹过盈量也导致较低的密封能力;钻柱的横向振动使钻柱承受交变的弯曲应力同样会造成密封失效;加工误差,不合理的公差配合也是一个重要的原因。  

7)高疲劳强度钻具螺纹接头的应用  随着深井钻井的逐年增多,钻具断裂事故也在增加。其中90%是底部钻具螺纹接头的疲劳断裂,而这其中80%属于外螺纹接头的疲劳断裂。主要原因是由于外载和预载荷在钻具头外螺纹接头各圈螺纹牙上的分配为不均匀,螺纹更后啮合区(LET)的螺纹牙承受了大部分载荷,其中diyi牙承担的载荷约占总载荷的30%,因此钻具外螺纹接头很容易在此处发生疲劳断裂。所以降低LET区螺纹牙载荷成为延长钻具外螺纹接头疲劳寿命的重要途径。据此,石油管材研究所开发研究一种高疲劳强度钻具外螺纹接头——LETR外螺纹接头。这种接头螺纹更后啮合区(LET)的diyi螺纹牙承担的载荷降低了约为25%,载荷在各圈螺纹牙上分配比普通接头均匀。其结构特点是降低了螺纹更后啮合区(LET)的螺纹牙型高度,在提高疲劳强度同时,保持与API钻具螺纹接头相同的抗扭强度、上卸扣性能和密封性能,与API钻具接头螺纹互换。加工原理就是切削去API外螺纹更后啮合区(LET)的螺纹牙型高度的一部分。此螺纹在新疆油田应用于底部钻具上,效果良好,大大提高了钻具的疲劳寿命。

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