摘 要:某鉆井工具接頭在短期使用后出現(xiàn)周向裂紋,采用化學(xué)成分分析、硬度測(cè)試、金相檢驗(yàn) 等方法對(duì)其開(kāi)裂原因進(jìn)行了分析。結(jié)果表明:該鉆井工具接頭的裂紋為疲勞裂紋,裂紋萌生于內(nèi)螺 紋接頭與桿柱體最臨近的螺紋牙型底部,在周期性疲勞載荷的作用下,裂紋沿螺紋牙型底部周向擴(kuò) 展,同時(shí)向外壁方向擴(kuò)展,最終外壁發(fā)生開(kāi)裂。
關(guān)鍵詞:鉆井工具接頭;內(nèi)螺紋;疲勞裂紋;應(yīng)力集中
中圖分類(lèi)號(hào):TG115 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:B 文章編號(hào):1001-4012(2022)04-0073-04
鉆井工具接頭通過(guò)螺紋將鉆桿、鉆柱構(gòu)件及其 他鉆井裝置連接在一起,用于傳遞力和扭矩,鉆井工 具接頭是鉆井介質(zhì)的循環(huán)傳輸通道,在石油勘探領(lǐng) 域起著重要的作用。鉆井工具接頭的服役條件惡 劣,需要承受拉壓、彎曲、扭轉(zhuǎn)、振動(dòng)等多種載荷的復(fù) 合作用,在使用過(guò)程中一旦發(fā)生失效,將嚴(yán)重影響鉆 井進(jìn)度并增加鉆井成本[1]。隨著我國(guó)能源需求量的 增加和國(guó)家保障能源安全戰(zhàn)略要求的實(shí)施,油氣勘 探力度不斷加大,隨之而來(lái)的鉆具失效事故也時(shí)常 發(fā)生[2-3]。分析鉆具失效的原因,采取有效措施提高 鉆柱構(gòu)件的壽命,對(duì)保障鉆井工作安全有序的進(jìn)行 具有十分重要的意義。
某 鉆 井 工 具 接 頭 外 徑 為 89 mm,長(zhǎng) 度 為 200mm,一端是外螺紋接頭,另一端是內(nèi)螺紋接頭, 由無(wú)磁棒料經(jīng)機(jī)械加工制成。該接頭的內(nèi)螺紋處多 發(fā)疲勞裂紋或斷裂失效,嚴(yán)重影響了作業(yè)進(jìn)度。筆 者采用化學(xué)成分分析、硬度測(cè)試、金相檢驗(yàn)等方法對(duì) 某典型鉆井工具接頭的開(kāi)裂原因進(jìn)行了分析,結(jié)果 可為提高該類(lèi)接頭的使用壽命提供借鑒。
1 理化檢驗(yàn)
1.1 宏觀觀察
鉆井工具接頭截取試樣的宏觀形貌如圖 1 所 示,該接頭在斷裂時(shí),已經(jīng)間斷地使用一個(gè)月。對(duì)試 樣進(jìn)行目視檢測(cè),在其外表面和內(nèi)螺紋處均可觀察 到明顯的開(kāi)裂,開(kāi)裂處位于內(nèi)螺紋最后一牙的牙型 底部。對(duì)其進(jìn)行滲透檢測(cè),結(jié)果如圖2所示,從外表 面測(cè)量,其裂紋長(zhǎng)度為50mm,從內(nèi)部測(cè)量,開(kāi)裂長(zhǎng) 度大于外表面顯示的裂紋長(zhǎng)度。
