绳索取心钻杆折断事故的原因、预防与处理措施

针对地质钻探中时常发生的钻杆折断事故,本文从钻杆材质与加工、复杂地层条件、钻孔弯曲等方面分析了导致绳索取心钻杆折断的主要因素,并从钻杆材质优选、钻杆加工工艺和热处理工艺、螺纹结构优化和精细处理、钻孔结构与钻具级配优化、护壁堵漏技术、现场操作规程等方面总结了相应的预防措施,建议通过数值模拟优化钻具级配和钻进规程参数,加强钻杆腐蚀缺陷、裂纹等的探伤检测,以提高整个钻探体系的可靠性。     

钻杆振动频率检测系统的研制与应用

在钻进过程中,当钻杆的固有频率与外部激励频率一致时,会产生共振现象。共振会使钻杆疲劳破坏,导致钻杆失效,造成严重后果。为了避免这种破坏,研制了一套基于微机电系统（MEMS）传感器的检测钻杆振动频率系统。此系统采用微型三轴加速度传感器测量钻杆3个方位的加速度变化,用LabVIEW编写的上位机软件进行存储、上传、显示、处理数据,将得到的数据进行快速傅里叶变换后分析出钻杆的振动频率。最后将此系统安装在钻杆上进行了钻进试验,分析得出了钻杆的纵向、横向、扭转振动频率及转速,为避免钻杆共振破坏和调整现场钻进参数提供了准确的信息。      

岩溶洞穴的分形弯曲度

本文对岩溶洞穴提出了分形弯曲度的概念,并且以洛塔地区岩溶洞穴为例,计算了各岩溶洞穴的分形弯曲度,对岩溶洞穴的形状研究,具有一定的意义。      

国产绳索取心钻杆设计与制造技术的分析

介绍了国内外绳索取心钻杆的生产现状,论述了绳索取心钻杆的结构、各种管材的性能、钻杆和接头的选材、螺纹的优化设计和一些特殊工序,最后以89 mm绳索取心钻杆为例,根据不同的设计方案,列出了相应的技术参数供大家参考。     

陕县申家窑矿区斜孔钻进及主要防斜措施

河南省陕县申家窑-葫芦峪金矿区为国家森林保护区,在该区域内钻探施工,必须避开复杂地带及绿化区,进行绿色勘探、减少森林环境破坏,为此设计钻孔多为斜孔,但由于矿区地层遇层角大且含有大量软弱夹层,钻孔弯曲度不易控制,致使前期施工钻孔弯曲度超差而报废。本文以ZKS004钻孔为例,详细介绍了该矿区钻孔施工工艺、钻孔弯曲度的控制与预防及纠斜措施。     

煤矿井下用φ73 mm高韧性高强度钻杆的研制及应用

针对常规外平钻杆在施工大直径定向长钻孔易发生断裂、弯曲黏扣等问题,分析其失效原因,优选了钻杆材料,研制出φ73 mm高韧性高强度钻杆（High Toughness and High Strength Drilling Pipe,HHDP）。通过性能检测和现场试验:钻杆整体抗扭能力达到20 kN·m,抗弯能力达到2°/3 m,施工大直径定向长钻孔时,千米扩孔进尺钻具事故率约0.26次/km,约为其他同规格钻杆的18%。      

深孔绳索取心钻杆质量控制措施

在优化深孔绳索取心钻杆结构设计、选用优质钢材基础上,制定合理的加工工艺和检测规程,配齐相应的检测器具。通过严格的工艺控制,确保钻杆质量稳定,满足深孔绳索取心钻进需要。     

定向钻施工中钻杆受力及断裂原因分析

以杭州西郊调压站一之江调压站高压管线工程为例,针对工程中出现的钻杆断裂问题,进行钻杆运动状态及受力分析,并计算出钻杆所承受的最大应力值,与钻杆的性能参数相比较,找出钻杆断裂的原因,从而采取措施保证该工程的顺利完工。     

冷组装铝合金钻杆螺纹副力学性能测试及失效分析

与传统的钢制钻杆相比,铝合金钻杆具有密度小、比强度高、无磁等优点,因此在深井与超深井钻井作业中具有较大优势。在实际使用中,铝合金钻杆两端需要通过钢接头之间的螺纹来实现拧卸钻杆,而铝合金杆体与钢接头还需要过盈装配以实现紧固连接 。以液氮为冷源,对50 mm的7075铝合金钻杆管体与钢接头进行了“冷组装”过盈装配,铝合金管体与钢接头之间的过盈量分别为0.10、0.15、0.20 mm。对组装后两端带钢接头的铝合金钻杆分别进行了拉伸和扭转试验,评价了铝合金管体与钢接头连接的可靠性,对断裂试样的断口进行了宏观与微观分析,阐述了其断裂机理。结果表明,采用“冷组装”方式可以实现铝合金管体与钢接头的过盈装配,其中过盈量为0.15 mm时,带钢接头的铝合金钻杆综合性能较优,可以承受较大的抗拉强度极限和抗扭极限,其断裂方式为脆性断裂。     

等离子弧焊接绳索取心钻杆寿命过万米

绳索取心钻杆寿命的测算问题，一直未能很好解决。按照苏美经验，全套钻杆出厂后，厂方要进行追访。例如一套钻杆，每磨损一付接头（或一根钻杆），都应详细记录下来，直至因磨损而调换的接头和钻杆总数（接头为付，钻杆为米；等离子焊钻杆与接头为一体，则以米数计）超过接头总数的三分之一或每套米数的三分之一，则为到达报废程度，此时算出的总进尺数为全套钻杆寿命。应当指出的是因为每套钻杆长度、孔深、岩石级别、钻孔角度等因素之不同，其寿命不是完全一致的，国外一般8，000～12，000米，有个幅度，也就是使用条件不一致的缘故。当然     

基于模糊粒子群算法的钻杆运移装置控制系统研究

在大直径救援井施工起下钻作业中,钻杆运移装置用于大直径钻具输送及钻柱接续。针对钻杆运移装置定位过程中钻杆易产生振动,难以快速、准确地将钻杆举升至动力头翘起角度进行对扣的问题。首先分析了钻杆运移装置的结构特点和工作原理,利用结构关系推导了钻杆举升时的运动学模型,得出钻杆末端接头与举升油缸和运移小车运动规律的映射关系,并采用有限元方法建立了钻杆举升时的动载受力模型,得出了钻杆末端接头的振动加速度主要由举升油缸和运移小车的工作速度所决定,且各部件的工作速度主要由各自的输入流量所确定;其次引入了基于模糊粒子群优化算法的综合误差评价函数,将钻杆末端接头的转角误差和位姿误差作为输入信号,采用加权法进行计算出综合误差和加速度误差,利用梯形隶属度函数构造了模糊控制规则,得出综合误差、加速度误差与比例参数、积分参数、微分参数之间关系,完成PID的控制参数调节,实现了对钻杆末端接头的主动抑振控制;最后利用MATLAB软件搭建了数值仿真模型,以某次钻杆运移装置工作时测量数据信号为例进行仿真研究,系统综合误差只需0.9 s可将振幅衰减至峰值的10%以下,同时加速度误差仅为0.05 mm/s²     

钻杆自动传送装置的设计研究

综述了钻杆自动化操作技术的研究现状。鉴于目前钻杆库容量小、稳定性差、排放效率低等缺点,提出了一种钻杆操作新方案——通过分隔板将钻杆逐层密排无间隙式存放。该方案包括钻杆排放及钻杆传送分拣装置,就钻杆传送部分,设计了2种自动化传送方案,即倾斜滚动传送方案和V形槽传送分拣方案;综合比较了2种方案的优缺点,选择了V形槽传送分拣装置为研究方向;基于实际项目参数,重点对传送过程钻杆的轴向精度误差做了adams动力学仿真分析,验证了所设计方案的合理性。     

煤矿用钛合金无磁钻杆的中试研究

目前,国内外煤矿坑道水平定向钻探用无磁钻杆材料均选用铍铜QBe2（ C17200）,该合金材料的延伸率低,钻杆易出现断裂事故。为解决这一问题,研究了高强度钛合金钻杆,探讨了钻杆的材料选择及螺纹结构设计。试验了钻杆的加厚工艺,其强度达到了设计要求,并通过现场试验验证了钻杆的使用效果。     

提高钻杆工作效率

钻杆柱事故率较高是钻速降低原因之一。如果说排除各种类型事故占生产时间达3.5—5％，则排除钻杆事故约消耗其中一半的时间。为了改进钻杆柱的使用情况，制定了钻杆组装方法，而在乌克兰的一些地质勘探单位成立了钻杆配套和监督使用小组一般由技术级别低的3—4人组成。大多数没有解决厂房保温和统一供应检测仪器问题。缺乏足够的机械器具，工作效率低并繁重。对工作人员完成工作的质量和数量没有给予物质奖励，因而小组工作的效率有所下降。     

基于有限元法的钻杆柱纵向振动分析

钻杆的纵向振动对钻杆失效有较大影响。采用ANSYS软件对2000 m以内钻杆柱的纵向振动进行了分析,得到了不同钻具规格、不同钻铤长度、不同钻杆柱长度的固有频率,获得了钻杆柱纵向振动的前五阶固有振型。结果表明,钻杆柱的固有频率受钻杆规格和钻铤长度影响很小,受钻杆柱长度影响较大。     

长年公司预扭矩液压拧管机结构分析

长年公司研制成功的预扭矩液压拧管机,在结构上具有其独特性:①它可用于无切口钻杆的拧卸.②在卸开钻杆丝扣时,被卸开的上一节钻杆随着丝扣的卸开,也跟随升高,避免了丝扣的磨损.③在上紧钻杆丝扣时,以一定扭矩施加于被拧紧的钻杆,避免过去以人力上扣时拧得过松,预紧力不足而形成的丝扣疲劳破坏,延长了钻杆丝扣寿命.大尺寸钻杆的预紧扭矩,如在Q/CQ     

利用废钻杆做轨道

在以五好为目标的劳动竞赛运动中,木工周桂荣同志开动脑筋,想办法、用废钻杆代替木材作轨道,运输速度加快,劳动强度减轻,为国家节省大量木材,很受职工欢迎。钻杆轨道的制作过程:先把废钻杆接头卸下来,不直的地方锤直,将长度相当的二根     

高钢级绳索取心钻杆管材残余应力的初步研究

有观点认为管材的残余应力是绳索取心钻杆非正常损坏的诱因之一。据此采用环切法对不同热处理和矫直工艺的冷拔绳索取心管材制造过程中的残余应力进行了检测比对,认为冷拔管材制造环节产生的残余应力是存在的,也是可控的。只要制造工艺措施得当,可以将高钢级合金管材的残余应力控制在可接受范围内;合格管材出厂时存在较高残余应力造成的钻杆折断等事故较为罕见。应从管材制造、钻杆加工、现场使用等方面入手,努力降低钻杆断裂事故。     

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。     

φ147 mm铝合金钻杆抗内外压强度试验研究

铝合金钻杆因具有质量轻、比强度高、抗腐蚀性好、低磁等优点,在深井与超深井钻探作业中备受关注。在深井与超深井钻进中,铝合金钻杆需要承受巨大的内外压力,因此有必要对钻杆所能承受的最大内外压力进行计算与试验,对自行研制的φ147 mm铝合金钻杆进行了静水内、外压试验与弹性力学理论计算校核,7075铝合金钻杆在内压69.51 MPa时持续加压20 min,没有发生泄漏现象;最大抗外压值为107.4 MPa。2024铝合金钻杆在内压48.65 MPa时持续加压20 min,没有发生泄漏现象;最大抗外压值为72.3 MPa。试验表明,铝合金钻杆抗内、外压性能良好,从而保证了铝合金钻杆在深井及超深井钻进时的可靠性。