摘 要:某鉆井工具接頭在短期使用后出現周向裂紋,采用化學成分分析、硬度測試、金相檢驗 等方法對其開裂原因進行了分析。結果表明:該鉆井工具接頭的裂紋為疲勞裂紋,裂紋萌生于內螺 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 展,同時向外壁方向擴展,最終外壁發(fā)生開裂。
關鍵詞:鉆井工具接頭;內螺紋;疲勞裂紋;應力集中
中圖分類號:TG115 文獻標志碼:B 文章編號:1001-4012(2022)04-0073-04
鉆井工具接頭通過螺紋將鉆桿、鉆柱構件及其 他鉆井裝置連接在一起,用于傳遞力和扭矩,鉆井工 具接頭是鉆井介質的循環(huán)傳輸通道,在石油勘探領 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、振動等多種載荷的復 合作用,在使用過程中一旦發(fā)生失效,將嚴重影響鉆 井進度并增加鉆井成本[1]。隨著我國能源需求量的 增加和國家保障能源安全戰(zhàn)略要求的實施,油氣勘 探力度不斷加大,隨之而來的鉆具失效事故也時常 發(fā)生[2-3]。分析鉆具失效的原因,采取有效措施提高 鉆柱構件的壽命,對保障鉆井工作安全有序的進行 具有十分重要的意義。
某 鉆 井 工 具 接 頭 外 徑 為 89 mm,長 度 為 200mm,一端是外螺紋接頭,另一端是內螺紋接頭, 由無磁棒料經機械加工制成。該接頭的內螺紋處多 發(fā)疲勞裂紋或斷裂失效,嚴重影響了作業(yè)進度。筆 者采用化學成分分析、硬度測試、金相檢驗等方法對 某典型鉆井工具接頭的開裂原因進行了分析,結果 可為提高該類接頭的使用壽命提供借鑒。
1 理化檢驗
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,已經間斷地使用一個月。對試 樣進行目視檢測,在其外表面和內螺紋處均可觀察 到明顯的開裂,開裂處位于內螺紋最后一牙的牙型 底部。對其進行滲透檢測,結果如圖2所示,從外表 面測量,其裂紋長度為50mm,從內部測量,開裂長 度大于外表面顯示的裂紋長度。
