摩擦系数对钻杆锥螺纹接头连接性能的影响

研究钻杆锥螺纹接头结构在施加载荷后的受力特点及变形情况,推导出了锥螺纹预紧力随螺纹端面摩擦系数与螺旋副之间摩擦系数变化关系式。建立了螺纹机构的接触有限元分析模型,分析了在多组摩擦系数影响下的连接螺纹最大等效应力变化;并找出了连接螺纹最大等效应力随摩擦系数的变化规律。结果表明,螺纹在受载时的最大等效应力对摩擦系数的变化相当敏感,从而为钻杆螺纹的合理设计和加工工艺提供了依据。     

高强度绳索取芯钻杆接头螺纹强度分析

绳索取芯钻杆壁薄,坑道水平孔施工时,受重力影响,易振动,钻杆与孔壁摩擦造成钻杆损坏。新研制的高强度绳索取芯钻杆采用杆体与公、母接头焊接的结构形式,公、母接头加厚来提高强度。针对钻杆的接头螺纹部位易损坏的现状,建立公、母接头的轴对称分析模型,经过网格划分、约束、载荷的添加和数据分析,得到钻杆在拉扭、压扭载荷作用下应力分布情况,分析结果显示,钻杆公、母接头强度满足强度要求。     

复合载荷下矿用钻杆接头螺纹应力分析

基于有限元分析法建立了钻杆接头模型,对比分析了钻杆双顶结构和无双顶结构的钻杆接头在上扣扭矩、轴向载荷、弯曲扭矩复合载荷作用下螺纹接触面的受力状态和应力分布情况。结果表明：复合载荷作用下2种结构接头受拉面螺纹应力大于受压面螺纹,双顶结构螺纹应力小于无双顶结构;无双顶结构的受压面螺纹应力分布呈现两头大、中间小的不均匀状态,双顶结构螺纹应力分布较为稳定。     

钻铤螺纹加工工艺的研究

针对钻铤接头螺纹的抗粘扣性和预防螺纹粘扣问题,展开对钻铤材料的硬度和钻铤锥螺纹加工工艺的研究。首先,为保证钻杆接头强度与硬度的对应性,确定钻杆接头的最低检验硬度为HB295,然后制定标准锥螺纹加工尺寸图纸,最后从工件的装夹、螺纹刀杆的校正、加工工艺的重新制定进行了研究。通过对井场试验结果及使用情况分析,所有的新加工钻铤没有发生过粘扣现象。实践表明,重新制定的加工工艺有效避免了粘扣现象的发生。该研究具有一定的工程实际应用价值。     

煤层顶板高位定向钻孔扩孔钻杆接头有限元分析

依据正向加压扩孔与反向回拉扩孔钻进工艺方法原理,建立顶板高位大直径定向钻孔扩孔钻杆弯曲姿态几何模型;将钻杆弯曲与钻孔轨迹弯曲叠加,计算出2种扩孔钻进方法钻杆最大综合全角弯曲强度分别为2°～2.5°/3 m、1°～1.5°/3 m;以此为基础建立钻杆公、母接头及装配体三维模型,通过无缝接口导入ABAQUS有限元分析软件;依据扩孔钻进实际工况与钻杆综合弯曲强度计算结果,设置边界条件,施加压力、拉力、弯矩与扭矩等外部载荷,开展有限元数值模拟分析;得出正向加压扩孔与反向回拉扩孔工况条件下,造斜孔段与保直孔段钻杆公、母接头最大应力分布特征,对于顶板高位大直径定向钻孔扩孔钻杆的合理使用具有指导意义。     

钻杆螺纹失效分析及改进措施

介绍了钻杆接头螺纹的失效类型,采用弹性有限元方法建立了钻杆联接螺纹分析模型;讨论了钻杆断裂的具体失效原因,针对钻杆断裂的原因,在结构上提出了增加应力减荷槽和切削公扣大端第1牙高度的改进方案。     

绳索取心钻杆外螺纹位置公差的检测

螺纹粘结式绳索取心钻杆,在管体两端都加工圆锥外螺纹,再用粘结剂粘结钻杆公接头和母接头,钻杆管材是正火状态,所以它的机械强度比经调质处理     

煤矿定向钻杆接头螺纹应力集中性研究

煤矿定向钻杆使用载荷在远低于钻杆屈服强度的情况下依然经常发生钻杆断裂事故，经过事后分析发现煤矿定向钻杆螺纹应力集中是主要原因，这不仅影响正常生产而且还难以打捞，造成人力、财力的损失。采用非线性接触单元对螺纹配合面之间的接触建立有限元模型，不同类型的加载由拉压、纯预紧力和它们的组合组成应用于模型，通过分析得出了公接头和母接头的最大应力集中系数。     

直径67mm内丝钻杆及接头螺纹断裂分析及改进

直径６７ｍｍ内丝钻杆及接头螺纹断裂分析及改进济南钢铁总厂水文公司王继新济铁矿山大帷幕堵水工程Ｄ２８号孔，钻杆母扣、接头蘑菇头母螺纹断裂后处理时间占该孔钻进时间的８．４７％，严重影响了钻进效率。如何减少和消灭钻杆、接头螺纹的折断事故，是该工程钻探生产中...     

螺旋槽定向钻杆螺纹强度分析

针对螺旋槽定向钻杆的螺纹联接处在使用过程中容易出现的强度失效问题,结合钻杆的受力特点,对其螺纹强度展开研究,建立了钻杆螺纹的三维模型,应用有限元法分析了钻杆分别在受扭矩、拉力、压力工况下,螺纹的应力分布规律。依据分析结果,提出了钻杆在工作条件下的薄弱位置。研究结果表明:在不同工况下,螺纹应力分布特点各不相同。螺纹的首尾两端是强度失效更可能发生的位置。     

组装工艺对铝合金钻杆性能的影响及自动化组装装置研制

为了满足日益增长的深部钻探对钻杆的性能要求,需要研制可以适应极端工况的轻质高强度钻杆。铝合金钻杆具有密度小、比强度高、耐腐蚀性强等优点,但耐磨性和螺纹强度不足。在实际使用过程中,铝合金钻杆需配合钢接头一起使用,主要由钢接头承受拧卸力。目前国内外的铝合金钻杆组装技术主要有预扭矩法、热组装技术和冷组装技术。热组装技术在实际应用中表现出更适合深孔钻井铝合金钻杆的特性,但组装过程中的高温会降低铝合金杆体螺纹部位的强度。本文对铝合金钻杆杆体与钢接头热组装过程中的实际温度进行了测量试验,试验结果表明外冷却可以避免铝合金钻杆杆体螺纹部位较长时间处于较高温度,而内冷却可以使螺纹部位的最高温度降低25℃左右。对螺纹连接部位做轴向拉伸有限元分析,通过公式拟合得出螺纹根部最大应力与轴向拉力之间的关系,公式计算表明热组装过程中存在的高温会使铝合金钻杆最大轴向拉力下降约65 kN。由试验与模拟结果可见内外冷却机构对于热组装装置的重要性,作者结合前期工作,介绍一套全尺寸铝合金钻杆杆体和钢接头自动化过盈热组装装置的研制。     

提高钻杆接头螺纹强度的有效方法研究

以接触非线性有限元理论为基础，建立了钻杆接头螺纹非线性有限元分析模型。运用大型通用有限元分析软件研究了钻杆接头螺纹外径对其强度的影响规律。研究结果表明，适当增大螺纹外径，可以有效改善接头螺纹内部的应力分布状态，接头螺纹整体强度提高约32％。     

极地钻探用铝合金双壁钻杆结构强度的有限元分析及试验研究

为了实现钻穿冰盖、直接获取冰下基岩样品的科研目标,本文设计了一种极地钻探用铝合金双壁钻杆,使钻杆可以满足极地上覆积雪层、冰层、冰岩夹层和冰下基岩等不同地层的空气反循环、水力反循环、绳索取心钻进相配合等钻进需求。依据铝合金双壁钻杆在极限拉伸、极限拉扭组合工况下的受力情况,开展了双壁钻杆的有限元分析,并对双壁钻杆外管与钢接头连接试样进行了拉伸试验与扭转试验。双壁钻杆有限元分析结果表明：在极限拉伸和极限拉扭组合工况下铝合金双壁钻杆中产生的最大应力分别为183.8 MPa与161.9 MPa,均小于铝合金材料的屈服强度489.99 MPa。双壁钻杆外管与钢接头连接试样强度试验结果也表明：拉伸试样破坏时的极限可承载拉力为399.5 kN,远大于提升1000 m双壁钻杆所需的拉力（208.11 kN）;扭转试样破坏时的极限可承载扭矩为8264.7N·m,同样大于钻杆在正常钻进过程当中所承受的最大扭矩（1990.56 N·m）。上述结果表明,极地钻探用铝合金双壁钻杆设计方案可以满足极地钻探使用要求。     

绳索取心钻杆丝扣结构力学仿真分析

以Φ89 mm绳索取心钻杆为分析研究对象,对其连接丝扣部分建立准三维模型,运用CAE有限元软件ANSYS对其进行接触非线性力学分析,得出钻杆连接丝扣处等效应力及变形云图,结果显示最大等效应力出现的位置及变形状态与钻探现场钻杆常见断裂位置及形态完全一致,表明所采用的研究手段和方法切实可行。     

高强度大通孔钻杆接头圆锥梯形螺纹的有限元分析及改进设计

结合钻杆的受力特点,对其螺纹参数展开研究,建立了接头圆锥梯形螺纹的三维模型,应用有限元法分析了接头螺纹在多种工况下的等效应力与接触应力分布规律;依据分析结果,提出了复合锥度设计与柱面结构密封的改进方案。研究结果表明,新设计有效地改善了内、外螺纹最后啮合处的应力集中,提高了螺纹密封性能。试验结果显示该接头的承载与密封性能达到了设计目标,完全满足煤矿井下定向钻进施工的需要。     

大直径定向长钻孔用ф73mm钻杆接头设计及应用

针对煤矿井下大直径定向长钻孔施工时常规钻杆频繁发生断裂及粘扣等问题,分析了钻杆失效原因,通过优选接头材质并借鉴石油管接头的设计经验,开发出双顶结构接头及W-038R螺纹牙型,并利用有限元分析软件、室内试验及现场试验的方式依次对设计开发的W-038R螺纹接头和常规V-040螺纹接头进行对比,结果表明,工况加载条件下W-038R螺纹接头应力分布要明显优于V-040螺纹接头,前者可以满足使用要求,而后者会发生联接失效;室内静扭试验表明,设计的W-038R螺纹接头静扭能力可达22 000 Nm,是V-040螺纹接头1.5倍;现场试验表明,同等施工条件下,W-038R螺纹接头钻杆千米扩孔进尺钻具事故率约为V-040螺纹接头常规外平钻杆的18%。     

复合载荷作用下矿用定向钻杆接头的三维力学特性分析

煤矿钻杆在严苛的服役环境和复杂的受力状态下易失效,不仅影响正常生产,而且还因打捞困难致使事故恶化。针对上述问题,以煤矿?73 mm外平定向钻杆为研究对象,对不同载荷下钻杆接头进行了受力分析,并通过单轴拉伸试验获得了接头材料的力学性能参数,构建了接头材料的本构模型。在此基础上,应用虚功原理、Von Mises屈服准则和接触非线性理论建立了钻杆接头螺纹的弹塑性有限元分析模型,分析了不同工况载荷作用下接头部位的受力状态及应力场分布规律。研究结果表明：在预紧扭矩为2000 N·m时,该钻杆接头具有良好的密封性能和联接强度;单扭和拉扭载荷下,靠近主台肩的第一螺纹牙为主要失效部位;在压、弯、扭载荷下,主台肩为主要失效部位;在钻机最大扭矩与推进力的作用下,接头的抗弯能力达到3°/3 m。     

地质管材螺纹间隙及其计算

地质管材螺纹广义地说应包括所有井下钻具的连接螺纹。即：套管（及其接头）螺纹；岩心管（及其连接接头）螺纹；钻杆（及其接头）螺纹；钻头螺纹；扩孔器螺纹。目前，国内外广泛地以特殊梯形扣用于地质管材连接。其原因是：它与矩形扣相比较，特殊梯形扣能增大螺纹强度，便于加工，延长刀具寿命，增加密封面；与V型扣相比较，特殊梯形螺纹强度保持率高，耐磨，不易滑扣，易于拧卸。     

处理断母锥的方法

云南l6地质队1分队303机在某孔钻进达80米深时,发生卡钻事故。用反钻杆处理事故中,又将母锥扭断（在丝扣和锥体相接处）,断母锥位于井内钻杆上端,造成了双重事故。据此情况,我们制了一个处     

瓦斯抽放钻杆联接螺纹设计与有限元分析

结合瓦斯抽放钻杆的受力特点和其联接螺纹处的典型受力方式,建立了联接螺纹在扭矩、轴向拉力(起拔力)作用下的力学模型,分析了各牙螺纹的受力特点和变形特点。在此基础上设计了新型瓦斯抽放钻杆的联接螺纹参数,并用有限元法验证了设计的可行性,为进一步改进螺纹设计、提高瓦斯抽放钻杆强度提供了理论参考。