适应复杂钻探条件的钻探螺纹设计探讨.pdf

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1、2009年l2月探矿工程(岩土钻掘工程)37适应复杂钻探条件的钻探螺纹设计探讨姜光忍，李忠，王献斌(河北省地矿局第一地质大队，河北邯郸056001)摘要：分析钻探、钻井工程中钻柱的力学情况，钻柱螺纹现状，提出钻柱螺纹的技术创新思路，及技术创新后的钻柱螺纹优点。关键词：钻柱；螺纹；失效；交变应力；双锥结构；螺旋过盈面中图分类号：P634．4文献标识码：A文章编号：1672—7428(2009)12—0037—02DiscussionontheDesignofDrillingStringThreadforComplexDrillingConditions／JlANGGuang—ren，LIZhon

2、g，WANGXian．bin(No．1GeologicalPartyofHebeiBureauofGeologyandMineralExplorationandDevelopment，HandanHebei056001，China)Abstract：Themechanicandthethreadconditionsofdrillingrodwerediscussed，andtheinnovationplanwasputforwardfordrillingstringthread，theadvantagesofinnovateddrillingrodthreadwasalsopresented．

3、Keywords：drillingstring；thread；failure；alternativestress；doubleconestructure；screwinterferenceface0前言纹引起的钻柱失效事故大大减少。其中，抗疲劳钻地质、煤炭、石油等行业的钻探、钻井工程中，钻柱螺纹1999年在塔里木油田应用，钻柱螺纹接头的孔中的钻柱广泛采用螺纹连接，钻柱由方钻杆、钻疲劳断裂事故下降约80％，取得了非常显著的效果。杆、加重钻杆、钻铤等组成，负责把地面钻机的扭矩但总的来说，钻柱螺纹技术发展缓慢，许多钻杆和钻压传递到孔底，由于工况极度恶劣，钻柱失效事生产厂商和研究单位认为螺纹已经形成标

4、准，不能故时有发生，失效原因与钻进时钻柱的力学情况，钻也不用改进，这也是钻柱螺纹技术发展缓慢的重要具组合及钻井工艺，钻柱结构与材料，地层因素，井原因。内腐蚀介质等有关，其中钻柱的力学情况是钻柱失效的重要原因。钻柱失效的主要部位在螺纹连接1钻柱的力学情况处，钻柱螺纹是钻柱安全可靠性的关键，随着浅层资钻柱在钻进中传递较大的功率和压力，在钻进源的枯竭，深孔、超深孔钻探、钻井工程越来越多，钻中承受着大小和方向都在变化的拉、压、弯、扭的交柱的安全可靠性成为一个十分突出的问题，分析钻变载荷，加之钻柱和孔壁摩擦，工作状况十分复杂。柱的力学情况，从钻柱螺纹适应和满足钻柱钻进中在钻柱设计中往往注重和满足拉、压、

5、扭载荷，而忽的复杂受力出发，提高钻柱螺纹的设计水平和加工略对弯曲应力，尤其是交变的弯曲应力工况下的适质量，加强钻柱螺纹研究，对提高钻柱的强度和使用应。实际上，钻柱回转时，有两种不同运动发生，一寿命具有明显意义。种运动围绕钻孔轴线回转，一种运动围绕钻柱本身随钻探、钻井技术的发展和产品通用化的要求，轴线回转，围绕钻柱本身轴线回转生成交变应力，交钻柱螺纹大多已形成国际通用标准、国家标准等，如变的弯曲应力引起钻柱的疲劳破坏，严重影响钻柱API标准、DCDMA金刚石钻探标准等，已被许多国的强度和寿命。家等效或非等效采用。有标准可循并不等于对钻柱螺纹的研究停步不前，在通用化基础上，渤海能克公2钻柱螺纹现状

6、司、西安石油管材研究所等单位做了大量工作，双台在目前的钻探、钻井工程中使用的钻柱螺纹如肩钻柱螺纹技术大大增加其抗扭性能；一种抗疲劳API、DCDMA螺纹，普遍存在抗横向载荷能力差、载钻具螺纹接头，使钻具螺纹抗疲劳强度大大增加；钻荷分布不均匀的情况。API螺纹采用中径定心，牙柱螺纹采用牙底滚压技术，也大大提高了钻柱寿命。型角为6O。，横向载荷传到螺纹载荷面上，产生了弯标准是不断发展完善的，钻柱螺纹新技术的采用，螺曲应力，该牙型承受弯曲应力的能力差，没有适合承收稿日期：2009—06—19；改回日期：2009一l2—02作者简介：姜光忍(1972一)，男(汉族)，河北人，河北省地矿局第一地质大队高

7、级工程师，矿业机械专业，从事钻探机械与工艺的研发工作，河北省邯郸市光明南大街4号。38探矿工程(岩土钻掘工程)第36卷第12期受横向载荷的承载面，螺纹锥度公差，外螺纹为新型螺纹结构如图1、2所示。“+”，内螺纹为“一”，使承受载荷主要在大径端，载荷分布不均匀。DCDMA标准中的绳索取心螺纹采用大径定心，大端过盈，小端稍松，使危险端面处于大端，有适合承受横向载荷的承载面，受紧密距、锥度公差的影响，大