典型载荷下钻具接头螺纹强度分析

作     者：万夫 于佩航 孙刚强 张健 Wan Fu;Yu Peihang;Sun Gangqiang;Zhang Jian

作者机构：中国石油集团川庆钻探工程有限公司安全环保质量监督检测研究院 

出 版 物：《石油机械》 (China Petroleum Machinery)

年 卷 期：2024年第52卷第2期

页      面：56-64页

学科分类：0820[工学-石油与天然气工程] 082001[工学-油气井工程] 08[工学] 

基　　金：中国石油集团川庆钻探工程有限公司科研项目“钻具失效机理分析及可靠性技术研究”(CQ2017B-21-2-7) “基于川庆一体化平台的钻具综合信息管理系统研究”(CQ2023B-35-5-5) 

主　　题：钻具接头 钻铤 接头螺纹 有限元 疲劳裂纹 失效 

摘      要：钻具接头在使用中存在连接强度不够和抗扭性能不足等问题,进而易发生黏扣、胀扣、滑脱以及断裂等故障。采用ABAQUS有限元模拟方法对不同钻具螺纹形式,在上扣扭矩载荷或复合载荷(拉伸、扭转、弯曲)作用下进行强度分析;同时对某井失效钻铤样品进行宏观形貌、理化性能、微观形貌及弯曲强度比等分析。分析结果表明:钻具接头螺纹在上扣扭矩(25.79 kN·m)或复合载荷作用下,靠近台肩处螺牙应力水平较高,长期井下使用易对接头造成破坏;螺纹锥度、长度的变化将对接头连接强度产生较大不利影响,而应力减轻结构对于提高接头强度、延长钻具使用寿命具有显著意义。失效钻铤分析结果同样表明,在使用过程中钻铤螺纹选用不合理,导致螺纹型式不匹配,从而产生应力集中,造成钻铤接头螺纹断裂。研究结果可为钻具螺纹的合理使用提供理论依据。