钻杆接头材料激光相变硬化层的组织和硬度研究

采用功率为2kW、扫描速度为100mm/min的工艺参数对钻杆接头材料30CrMnSiA钢进行了表面相变硬化处理，研究了相变层的组织和硬度特征，实验结果表明,30CrMnSiA钢表面相变硬化层分为完全淬硬层，过渡层和受热影响的基体组织，硬化层的显微组织明显细化，其表面层的硬度比高频淬火的硬度提高了30%，淬硬层深度达1.7mm，比高频淬火深度提高近1倍。     

钻杆接头材料激光相变硬化的工艺研究

通过试验找到了钻杆接头材料30CrMnSiA激光相变硬化的最佳工艺参数，其硬化层深度高达1.7mm，比高频淬火的深度提高近1倍。其硬化层的硬度值高达HV685－775，比高频淬火的强度提高了30％。     

深孔用高钢级绳索取心钻杆分区热处理工艺试验研究

为改善绳索取心钻杆受力工况,延长钻杆使用寿命,满足深孔及特深孔钻探施工要求,开展了对绳索取心钻杆体进行分区热处理工艺的试验研究。试验选用高钢级薄壁管材,通过对钻杆两端300 mm左右的区间内进行盐浴淬火及高温回火处理,保证了调质区域的机械性能,硬度和金相组织均匀性良好,同时热处理过渡带影响区域小。试制加工的特深孔绳索取心钻杆具有两端部螺纹连接段刚性强、杆体中部韧性好的特点。该钻杆在山东莱州西岭村矿区完成了2845.55 m深孔的钻进施工,使用情况良好。     

深部科学钻探钻杆接头优化措施

地球深部探测对提高我国勘探开发深部资源能力和深部地质研究水平及地位是不可或缺的,深部科学钻探是唯一准确地获取深地实物资料的工程方法。钻杆柱作为深部科学钻探技术的核心与关键,其管柱规格组合与钻杆接头选配决定着钻杆在平衡其自重后的剩余强度和应付孔内复杂情况的能力,尤其是作为连接各钻杆柱短节的钻杆接头的性能直接决定着钻杆柱的使用极限深度。本文从产品类型、结构特点等方面对国内外高性能石油钻杆接头进行了梳理,分析了现有钻杆接头存在的不足与失效的原因,提出了钻杆接头结构改进方案,对提高钻杆柱的可靠性与安全性,延长钻杆使用寿命,使其更好地应用于深部科学钻探,具有一定的科学意义与工程价值。     

软卡瓦

为了提高钻杆的硬度和强度，采用了高频淬火处理钻杆，但是在加工和使用这种钻杆时，又产生了新矛盾。如蹾管机的卡瓦卡不住钻杆而无法蹾管，原有的钻杆拧卸工具在高频管面上打滑。开始我们用相应地提高卡瓦的硬度来解决新矛盾，但并不理想。后来，对“卡瓦卡钻杆”进行了详细的分析研究，明确了卡瓦要卡住钻杆，必须使卡瓦与钻杆之间的静摩擦力大于给进力。关键是如何提高静摩擦力。     

激光硬化技术在强化钻杆接头中的应用

为了解决钻杆接头在钻进过程中经常拧卸及在加工螺纹时强度降低的问题，采用激光硬化技术来提高钻杆接头的性能。试验结果表明，激光强化钻杆接头表面的硬度、耐磨性及抗疲劳等机械性能都得到提高，同时采用该技术能提高钻杆的使用寿命，且又省工省时。     

地质特深孔绳索取心钻杆机械性能研究

地质特深孔绳索取心钻杆结构区别于API石油钻杆,其机械性能计算不可直接引用API石油钻杆的相关理论公式。针对这一理论依据与计算方法缺失,本文对地质特深孔双台肩钻杆接头进行了受力分析,开展了钻杆接头拉伸载荷与扭转载荷计算理论研究,构建了绳索取心钻杆机械性能计算的理论方法。同时,通过有限元分析和台架试验,确定了H-5000规格双台肩绳索取心钻杆的机械性能,验证了计算方法的准确性,并提出了钻杆结构改进建议与下一步研究方向,为高性能薄壁绳索取心钻杆“服役”于5000 m地质岩心钻探工程提供了技术支撑。     

回火温度对钻杆接头性能的影响

在对绳索取心钻杆接头断裂现象分析的基础上,开展了对钻杆接头热处理工艺的研究。经研究改进了热处理工艺,调整了表面处理方式,使钻杆接头断裂现象较调整工艺前有明显减少,延长了钻杆接头的使用寿命,提高了勘探施工效率,减少和预防了孔内事故的发生。     

中深斜孔绳索取心高强耐磨钻杆的研究与应用

针对中深斜孔钻进中φ60mm绳索取心钻杆机械强度低、耐磨性能差、钻杆拧卸难等问题,采用对绳索取心钻杆整体调质处理的方式．大幅提高了绳索取心钻杆的机械强度;对绳索取心钻杆表面高频淬火,提高了钻杆表面的硬度和耐磨性;采用重型绳索取心带切口接手,初步解决了绳索取心钻杆拧卸问题。采用上述钻杆在中深斜孔钻进中取得了较好的效果。     

威猛V—Rod钻杆

水平定向钻对钻杆的要求是高于石油钻井的,面对高扭矩、大回拖力,使用的钻杆都需要频繁承受弯曲负载,反复使用,而威猛的V—Rod钻杆则专为水平定向钻施工设计,采用独家定制高性能合金材料,拥有特殊的抗磨损和抗弯曲性能,采用单根整体锻造和特殊热处理工艺,整根钻杆的强度和硬度均匀一致,避免了局部应力集中,不像普通焊接钻杆般因杆身软和接头硬而容易断裂。加大的钻管直径提供额外的拉伸强度,     

金刚石绳索取心钻杆接头上扣扭矩的有限元分析

在分析S71绳索取心钻杆接头结构参数的基础上,建立了其上扣扭矩计算公式。给出了利用ANSYS对钻杆接头进行上扣扭矩影响分析的实现方法。所得结果与实际情况相符,可用于最佳上扣扭矩的计算及钻杆接头螺纹参数的优化研究。      

苏州马环连接线强风化安山玢岩地质勘察钻探技术

强风化岩体裂隙节理发育,风化程度不均,岩石强度软弱不均,为提高钻进效率,改常规的复合片钻头为孕镶金刚石钻头,使钻进时以研磨岩石方式改为切削岩石方式;为提高岩心采取率,保护取心钻具内强风化岩心及防止钻具内岩心段间相互研磨,改单管钻具为单动双管钻具,采用相对优质泥浆进行护壁,预防钻进及提下钻时的卡钻。     

铝合金钻杆与钢接头可靠连接过盈量的计算及组装工艺

铝合金钻杆具有密度小、比强度高、耐腐蚀性强等优点,但其耐磨性较低。实际使用时,将铝合金钻杆杆体与钢接头组装在一起形成钻杆柱,由钢接头来承受拧卸操作。由于铝合金与钢在弹性模量、热膨胀系数、屈服强度等方面的差异,经常出现连接不可靠的情况。针对饱147 mm ×13 mm的内加厚铝合金钻杆进行过盈量的理论计算,得出满足传递载荷及材料不产生塑性变形的过盈量范围是0.712～1.009 mm。同时对钻杆杆体及钢接头的组装工艺进行介绍。     

非旋转护箍在腰青33-2HF井水平段小井眼应用

水平井钻井的最大难题是如何降低钻井摩阻。目前降低摩阻的工具主要有轴承短节、低扭矩钻杆、DSTR短节、振荡减阻器等,而对非旋转钻杆护箍降低摩阻作用的研究较少。与非旋转钻杆护箍相比,其它各种工具均具有一定局限性,主要表现在接头和短节使用太多会降低钻具安全性,容易形成键槽等。腰青33-2HF井水平段钻进时采用非旋转钻杆护箍,大大降低了钻具与井眼的摩阻,使钻速提高了40.40%,钻井周期缩短57.79%,为水平井钻井提供了很好的借鉴。     

基于Ansys Workbench通地1井的绳索取心钻杆接头疲劳分析

通过分析通化盆地地质调查井工程钻探施工工况、钻杆折断事故及折断部位,基于钻杆和钻进工艺参数对井内钻杆接头螺纹受力进行理论计算,采用SolidWorks对钻杆接头螺纹连接处进行建模然后将模型导入Ansys Workbench中进行应力和疲劳仿真分析,预测钻杆接头的疲劳寿命。通过分析仿真结果,再结合地质岩心编录和测井资料,探讨涌水伴随大量气体钻探施工的钻杆折断原因,优化钻进工艺参数,从而减少孔内钻杆折断事故的发生。     

整体式螺旋钻杆的研制及应用

针对焊接式螺旋钻杆配合风压钻进松软煤层时,易出现螺旋翼片开裂、脱焊及不耐磨等现象,导致成孔难甚至报废等问题,通过铣屑方式在厚壁管材中加工出螺旋槽,改进钻杆接头,对螺纹进行表面处理,研制出整体式螺旋钻杆。简要介绍了整体式螺旋钻杆设计和加工流程。在淮南潘一矿的试验结果表明:整体式螺旋钻杆具有良好的综合机械性能,成孔能力强,使用寿命长,既可替代焊接式螺旋钻杆在松软煤层中进行风压钻进,也可替代常规外平钻杆施工岩石钻孔。      

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。      

通化桃园水利枢纽工程特殊坝段帷幕灌浆工艺技术

主要论述在坚硬的石英岩层,节理极其发育,涌水压力达0．2MPa,涌水量达20t／h的施工条件下,采用特殊钻头全面钻进不提钻、稳定浆液灌浆并适当提高灌浆压力（把涌水压力考虑进去）的边固边灌,在涌水严重孔段采用适当延长屏浆时间等措施,取得了满意的效果,满足了设计的要求。     

电缆湿接头在小口径定向孔中的应用

小口径地质勘探不断向深部发展,受地层条件、孔内事故和孔斜要求等因素影响,很多钻孔需要定向钻进施工。而小口径钻孔一般采用φ50、60 mm钻具无法满足随钻仪器的下入要求。通过技术攻关及数次现场试验和改进,研制成功了一套小直径电缆湿接头,较好地解决了小通孔钻杆随钻受控定向钻进的关键技术及难点。具体方案为：把测量探管和传输电缆分开,定向测量探管事先与钻具连接,随钻具下放到预定深度,电缆连接信号上接头由钻杆内腔下入,与探管顶部的信号下接头在钻井液中实现电气连接和信号传输,完成定向作业。该方法在国投新集杨村煤矿DF33断层地面探测及注浆工程和莲塘李井田煤炭勘探中进行了试验并成功应用。具有一定的推广应用价值。     

45Mn_2钻杆接头热处理工艺研究

探讨了４５Ｍｎ２钻杆接头的各种热处理工艺降综合机械性能，应用断裂力学优选最佳热处理工艺，并已投入生产。