钻具螺纹密封脂的组成及作用

《钻具螺纹密封脂的组成及作用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、大庆石油学院学报第28卷第3期2004年6月JOURNALOFDAQINGPETROLEUMINSTITUTEVol.28No.3Jun.2004钻具螺纹密封脂的组成及作用1234范森,邢淑芳,毛玉琢,周仕林(1.大庆石油学院石油工程学院,黑龙江大庆163318;2.大庆石油管理局钻井二公司黑龙江大庆163413;3.宝鸡石油机械厂技术中心,陕西宝鸡721000;4.大庆油田有限责任公司第五采油厂,黑龙江大庆163513)摘要:提出了钻具螺纹密封脂的基本性能要求,讨论和研究了钻具螺纹密封脂的各组分,给出了钻具密封脂密封、润滑、保护和防止粘扣的作用机理,指出了提

2、高密封脂油膜和金属圈的抗极压破坏能力是防止粘扣的关键.关键词:钻具;螺纹接头;密封脂;组成;机理中图分类号:TE245文献标识码:A文章编号:1000-1891(2004)03-0046-030引言[1]钻具螺纹密封脂俗称丝扣油,是一种专门用于钻具螺纹上的润滑脂.钻具螺纹早期破坏事故(如密封失效、粘扣等)与密封脂性能和使用情况有很大关系.密封脂使用不当,还会污染环境.长期以来,钻具螺纹密封脂的重要作用及其有关方面的研究还没有引起人们的足够重视.笔者是在综合分析国内外文献[2,3]、现场调研和室内实验的基础上,对钻具螺纹密封脂的基本性能、组成和作用机理进行分析和

3、探讨.文中钻具接头只包括钻杆、钻铤和扶正器上的台肩式螺纹接头,不包括套管和油管等螺纹接头,并且密封脂也仅适用于前者,不适用于后者.1密封脂的性能(1)能够防止金属与金属的直接接触.(2)对高压钻进液有良好的、可靠的密封作用,在钻进过程中能防止其从管体内泄漏到环形空间.(3)在井口上扣和井下钻进过程中,限制公、母接头之间过量的相对转动,避免过载应力的产生.(4)不与钻井液和钻具接头的金属发生化学反应.(5)能吸收部分能量,当遇到冲击载荷和振动载荷时起缓冲作用.(6)能保证接头在低于上扣扭矩的卸扣扭矩作用下被卸开.(7)接头卸开后,密封脂易被清除.2密封脂的组成密

4、封脂基本上由基础油、稠化剂和填料组成,它是一种半固体状的具有独特流动性的物质.2.1基础油密封脂是具有结构骨架的两相分散体系.稠化剂是分散体系中的结构骨架,基础油是分散体系中的分散介质.稠化剂在基础油中分散和形成结构骨架以后,基础油被吸附并固定在结构骨架中.基础油虽为液体,但它被束缚于稠化剂形成的结构骨架之内,失去流动性.这样,整个体系就形成具有常温塑性的半固体状物质.基础油对密封的性能有重要影响,其本身是液体润滑剂.收稿日期:2004-03-03;审稿人:刘庆旺;编辑:关开澄作者简介:范森(1968-),男,讲师,硕士,主要从事钻井工程的研究.#46#第3期

5、范森等:钻具螺纹密封脂的组成及作用2.2稠化剂(1)在基础油中能够相对均匀地分散,同时保持适当的细小粒度,在长时间内不互相聚集成大颗粒.(2)表面亲油,能与基础油形成稳定的分散体系.(3)具有一定的稳定性,不会因热溶化或发生化学反应而变质.(4)不腐蚀螺纹接头.2.3填料填料是一些无机的固体粉末,其作用主要是改进密封脂本身固有的性质,以及增加密封脂原来不具备的性质.油田上常用的填料有石墨、二硫化钼和金属粉(如锌粉或铅粉).石墨和二硫化钼主要用来改善密封脂的摩擦特性;锌粉和铅粉主要用来提高密封脂的抗极压性和密封性.公、母螺纹接头在一定的上扣扭矩作用下在台肩之间和

6、丝扣之间造成一定的应力分布.正常情况下,台肩之间以及靠近台肩的扣齿之间压应力相当高,两接头金属面之间密封脂油膜有可能在局部发生破裂;加入锌粉和铅粉后,因其延展性好,在高负荷下被压缩、延展而发生变形.金属粉末粒子发生变形后一方面吸收部分能量,缓解两头金属面之间的冲击载荷,另一方面替密封脂油膜分担部分压应力,保护了油膜,避免金属之间的直接接触,起到极压剂的作用.接头拧紧后,在高压应力区,特别是两台肩面之间,稠化剂、基础油和空气被全部或部分挤走.金属粉末延展变形填充于接头金属表面之间的微小空穴、伤痕和缝隙之间,形成一层类似固体状的/金属圈0,起到良好的密封作用,阻止

7、高压泥浆的泄漏.密封脂加入填料以后,增加了稠度,提高了对流失的抵抗力.3密封脂的作用钻具螺纹密封脂的基本作用是:密封、润滑、保护和防止粘扣.3.1密封钻具公扣接头凭借某一扭矩旋入母扣,公母扣联接成为一体.然而,公扣和母扣的啮合必然会存有微小空隙.如果上扣扭矩不足,台肩面之间和螺纹扣齿之间就会啮合得不紧,导致空隙的产生.在上扣扭矩充足的情况下,螺纹接头的空隙由以下几种情况引起:(1)台肩面之间虽然挤压得很紧,但由于台肩面不可避免地有一定的粗糙度,导致两台肩面之间存有微小空隙.(2)在公母螺纹某一牙齿啮合处,牙齿的一侧为挤压面,另一侧为非挤压面.在非挤压面必然存有

8、微小空隙,而在挤压面也由于表面粗糙度的