钻具稳定器失效分析
钻具稳定器失效分析:
稳定器工作千米以上的井下,受静压力、应力、温度以及空气、水、钻井液等应力、温度以及空气、水、钻井液等环境介质的影响疲劳断裂、烧伤及腐蚀情况时有发生,恶劣的工作条件加上制造时有发生,恶劣的工作条件加上制造工艺、材质选择、产品后期管理和使用方法的因素,使用得稳定器的失效具有就生产现场而言,稳定器主要存在以下几种失效方式。
1.钻具稳定器螺旋主体磨损失效。
稳定器螺旋主体外表面紧贴井壁,在工作时存在较高的相对运动,坚硬的井壁作为磨料破坏着稳定器,造成稳定器壁厚减薄,丧失扶正功能,承载能力下降,同时会在稳定器表面产生划痕,此工况下主要失效形式表现为磨料磨损,其控制机理主要为显微切削。为了增加稳定器的耐磨性,也采用在稳定器表面镶嵌研制合金的作法,但由于硬质合金工作时脱落的情况也十分严重,脱落的硬质合金碎块不但造成钻进进程缓慢同时也恶化了稳定的工作环境。
2.钻具稳定器主体过载断裂。
稳定器的过载断裂是由于工作载荷超过了构件的承载能力引起的。一方面由于选材及稳定器热处理不当造成材料晶相组织不良导致材料强度达不设计要求,承载面积减少使结构强度下降,另一方面是工作负荷过大造成失效。
3.钻具稳定器螺纹失效。
3.1螺牙倒扣和密封失效。
稳定器在工作时转速不是均匀的,特别是在突然加速时,扭矩突然增加,稳定器与井壁、公扣母扣的交互作用在接头产生高温,高温高压密封脂从螺纹间隙溢出,可能造成螺牙倒扣从而引起密封失效。
3.2胀扣、黏扣及滑脱在较高的工作压力下,强制性地使用公扣进入母扣很容易引起母扣胀开或黏扣,从而造成联接失效,上紧扭矩过高或井下产生过高扭矩时也会因胀。
3.3钻具稳定器螺纹的其它失效。
当螺纹锥度较大时,上紧数未达到适当圈数而扭矩就已达到设计值,稳定器在承受轴向力时就易发生脱扣,此外还可能产生螺纹断裂、螺牙剪切失效。
3.4钻井环境条件恶劣引起失效。
随着钻井深度的增, 地层温度按2. 4℃～310℃/100 m的梯度增加,若以井深度为3 000 ,米计算,地层温度可达100℃左右,钻井所产生摩擦热在井底温度可达100℃,随着井深增加此温度还会增加很多,在这样的高温下,钻井过程中遇到的腐蚀介质氧、二氧化碳、硫化氢、溶解盐类具有更好的反应条件造成钻具稳定器腐蚀加剧,更为严重的是稳定器和井壁高速摩擦所产生的热量如果不能得到很好的传递,稳定器外表温度可达到马氏体相变温度以上,这将严重影响材料的金相组织和物理特性。物理化学的综合影响也是造成钻具稳定器失效的重要原因之一。
4.钻具稳定器早期失效。
所谓稳定器早期失效是指非正常寿命周期内的失效,这些失效均是由于人为因素造成的,是完全能够避免的。这里面包括稳定的制造和管理两大因素。
从近几年各大油田接连发生钻具稳定器失效的事故中分析知道,稳定的加厚过渡区设计缺陷、堆焊质量、选材及处理方法和修复工艺是造成稳定器失效的重要因素之一。
通过对稳定器失效案例统计分析还发现:在稳定器的失效案例中有相当大的一部分属于管理与使用问题。其主要表现为存放不当造成腐蚀,下井前检查不严使用有缺陷的稳定器,上扣不当造成稳定器接头台肩出现伤痕和密封脂使用不当。
钻具稳定器失效主要分为稳定器外观破坏、螺纹连接失效及人的管理方面三大因素。
钻具稳定器失效情况提出一些解决措施:
1.钻具改进材质。
稳定器的外观是决定稳定寿命最重要的因素,因此提高耐磨度非常重要。通常采用在稳定器镍基合金中加入适量的WC。这样稳定器在耐磨性和抗腐蚀能力方面会得到很大程度的提高。需要注意的是要严格控制WC的量,WC过少达不到预定的效果,WC过多镶嵌性不好易脱落。
2.钻具优化结构设计。
稳定器主体的结构在这里不作讨论,这里主要改善稳定连接螺丝的结构。①降低公扣前几个螺牙的牙高,这样可以降低螺纹轴向应力和周向应力; ②在公扣前几个螺牙的非承载面,一边切削掉部分材料使之更易弹性变形减小载荷,但这并不会改变螺纹的互换性; ③改变螺纹锥度,因为不论是周向载荷还是轴向载荷,螺纹第一扣所承担的载荷相对于锥度有一个最小值,所以选用最优的螺纹锥度也是降低载荷可行措施。
3.钻具优化生产工艺。
强化外表面可提高稳定器耐磨性,螺纹滚化强化螺纹表面可以提高螺纹寿命,提高螺纹抗变形能力同时时会减少毛刺。生产稳定器本体时采用烧结工艺,铸造WC易形成裂纹,同时祼露的WC易崩碎。生产螺纹时用车床加工螺纹比精密铣床所滚铣的螺纹更好,在接头处加工应力减轻槽可使用应力分布均匀。
4.钻具改善稳定器工作环境。
将钻井液的pH值保持在10或10以上可以有效防止氧溶解于钻井液,是预防腐蚀疲劳的主要措施,同时加入除硫剂,尽量消除钻井液中H2 S,避免硫化氢应力腐蚀。另外要减少钻井液中颗粒浓度,这个值最好控制在015%以下,以减少稳定器受到的磨损。
5.钻具加强管理。
①加强供货管理,不用不合格的产品,不用质量不高的产品; ②存放得当,不能引起无所谓的腐蚀,避免腐蚀失效; ③加强下井前的检验,避免质量低劣和失效的稳定器下井; ④合理的使用稳定器及采用高性能的密封脂。
但稳定器的失效并不是某种因素单一作用的结果,而是几种因素的综合表现。因此在生产、运输及使用中要系统考虑,保证每一个环节、每一个过程,那么就能最大程度的降低稳定器的失效率。
新型螺杆钻具的研发及发展方向
新型螺杆钻具的研发及发展方向摘要 由于目前国内螺杆钻具制造技术水平的限制，再加上使用操作不当，造成螺杆钻具井下事故频发，由此带来了较大经济损失。因此，如何采取有效的预防措施，最大限度地减少螺杆钻具井下事故发生，既是提高钻井经济效益的迫切要求，也是充分利用螺杆钻具潜在寿命的重要前提。本文系统分析了螺杆钻具的发展方向，并对螺杆钻具有关实际问题提出了有益的建议。 关键词：螺杆钻具；发展现状；新型螺杆钻具；发展方向；研发建议 1螺杆钻具结构及工作原理 螺杆钻具主要由四大部件组成：旁通阀总成、马达总成、万向轴总成及传动轴总成，如图1所示。其外部由旁通阀接头、马达壳体、万向轴壳体及传动轴壳体通过锥管螺纹依次相连，内部连接顺序是：马达转子的下端与万向轴相接，万向轴的下端与传动轴相接。 图1 螺杆钻具四大部件 旁通阀总成位于马达总上端，当下钻时，钻柱内腔与钻柱外环空相通，钻柱外环空的钻井液进入钻柱内腔，起钻时，钻柱内腔的钻井液进入钻柱外环空，起到平衡钻柱内外压力平衡作用。 马达总成是螺杆钻具的核心机构，也是螺杆钻具的动力源。马达由转子和定子两个部件组成，从马达的一端流到另一端时，推动转子在定子中转动，将液压能转换为机械能。螺杆钻具的转子头数越多，转速越低，扭矩越大；头数越少，转速越高，扭矩越小。
万向轴总成主要有万向轴和万向轴外壳组成。万向轴总成的作用是把转子的行星运动转换为传动轴总成的定轴转动。它把马达和传动轴联成一体并把马达提供的转速和扭矩传递给传动轴及钻头。 传动轴总成是位于螺杆钻具的下端，传动轴总成的作用是将马达产生的旋转动力传递给钻头。 螺杆钻具以钻井液（或压缩气体）为动力，钻井液（或压缩气体）由钻杆进入螺杆钻具旁通阀总成后，使阀芯关闭，然后进入螺杆钻具马达总成，在马达进出口处形成一定压差推动马达的转子旋转，产生扭矩和转速，通过万向轴和传动轴总成传递到钻头上，达到钻井的目的。 2发展现状 美国在50年代中期开始研制螺杆钻具，1962年用于生产，不同厂家生产的有迪纳钻具、纳维钻具和波斯钻具，其基本原理都是基于容积式马达，只是内部结构和技术参数有不同。近十年来，随着水平井、径向井、分支井的大量涌现，螺杆钻具的发展也产生了质的飞跃，在美国和西欧，几乎90%的大、中曲率半径水平井的定向造斜和水平井段都是由螺杆钻具钻成，目前已发展出许多新型的专用螺杆钻具。 国内螺杆钻具的研制起步较晚，从20世纪80 年代中后期形成一定规模，目前常规螺杆钻具已规格化、系列化，各主要生产厂家中大港、北京、德州等厂家产品已覆盖国内绝大部分市场。在工作寿命、易损件耐磨性、特种螺杆的设计制造等方面与国外有一定的差距。国内马达数一般为4级或6级，不能完全满足水平井等一些特殊工艺的需要，短半径水平井钻井作业的钻具在国内也只处于起步阶段。 3新型螺杆钻具简介 随着螺杆钻具研发技术水平的提高，加之新材料、新工艺的不断涌现，螺杆钻具的泵体技术发展较快，出现了以下几类能够解决专项问题、满足不同需要的螺杆钻具。 （一）串联多级马达 串联马达的动力段总成增加了一节动力段，中间用一钛挠性轴相连，使马达输出的扭矩和功率增加，但其需要的驱动量、转速与单一动力段马达是一样的，设计与制造材料方面的改进，使串联马达具有极好的耐用性。 （二）加长马达 加长马达就是把动力段加长，使马达的输出扭矩增加。加长马达装备有改进的加强的轴承组合，设计时用有限元分析法评估了各部分的性能，从而能满足输出大扭矩、高负载的需要。 （三）中空转子马达 大斜度井和水平井需要大排量洗井以利于清砂，实心转子马达额定排量小，中空转
常用钻具组合
一、常规钻井（直井）钻具组合： BIT钻头；DC钻铤；SDC 螺旋钻铤；LZ螺杆钻具；SJ双向减震器；DP钻杆；HWOP 加重钻杆；STB或LF钻具稳定器；LB随钻打捞杯；DJ震击器； 1、塔式钻具组合： Φ×0.50m+Φ229mmDC×27.24m +Φ203mmDC×54.94m+Φ165mmDC×54.51m+Φ Φ×0.40m+Φ229mmDC×54.38m+Φ203mmDC×82.23m+Φ165mmDC×81.83m+Φ Ф×0.32m+Ф×9.50m+Ф229mmDC×45.40m+Ф203mmDC×73.13m+Ф165mmDC×81.83 m+Ф Φ×0.30m+Φ229mm SJ×6.62m+Ф229mmDC×53.94m+Ф203mmDC×81.75m+Ф165mmDC ×81.83m+Ф 钻头FX1951X0.44 m（Φ311.1mm）＋6A10/630×0.61 m＋9″钻铤×52.17m（6根）＋6A11/5A10×0.47 m+ 8″钻铤×133.19m（9根）＋410/5A11×0.49 m＋61/2″钻铤 ×79.88m（9根）＋51/2″HWOP×141.88m（15根）＋51/2″钻杆（＊＊根）＋顶驱Φ×0.25m+430/4A10+Ф165mmSDC×161.56m+4A11/410+Ф165mmDJ×8.81m+411/4A1 0＋61/2″钻铤×79.88m（9根）＋51/2″HWOP×141.88m（15根）＋51/2″钻杆（＊＊根）＋顶驱 2、钟摆钻具组合： Φ×0.50m+730/NC61母+Φ229mm SJ×9.24m+Φ229mmSDC×18.24m+730/NC61公+2 6″LF+731/NC61母+Φ229mmSDC×9.24m+730/NC61公+26″LF +731/NC56母+Φ203mmD C×94.94m+410/NC56公+Φ+顶驱 Φ×0.50m+730/NC61母+Φ229mmSJ×9.24m+Φ229mm SDC×18.24m+171/2″LF+Φ2 29mmSDC×9.24m+171/2″LF +NC61公/NC56母+Φ203mmDC×121.94m+8″随震+8″DC ×18.94m+410/NC56公+Φ127mmH WOP×141.94m +Φ+顶驱 Φ×0.46m+Φ229mmDC×18.08m+Φ308mmLF×1.82m+Φ203mmDC×9.10m+Φ308mmL F×1.51m+Φ229mmDC×27.32m+203mmDC×73.13m+Φ178mmDC×81.83m+Φ+顶驱Φ×0.50m+630/NC61母+Φ229mmSJ×9.24m+Φ229mm SDC×18.24m +NC61公/NC56母+121/4″LF + NC56 公/ NC61母+Φ229mm SDC×9.24m +NC61公/NC56母+121/4″LF +Φ203mmDC×121.94m+8″随震+8″SDC×27.94m+410/NC56公+Φ×141.94m +Φ+顶驱Φ×0.50m+630/731+95/8″LZ+Φ229mmSJ×18.64m+ 121/4″LF ++Φ229mm SDC ×9.24m +121/4″LF+Φ203mmDC×148.94m+410/NC56公+Φ×141.94m +Φ+顶驱Φ×0.33m+Φ172mmLZ×8.55m+Φ165mmSDC×1.39m+Φ165mmSDC×1.39m+Φ214mmS TB×1.38m+Φ165mmDC× 236.14m+Φ×141.94m +Φ+顶驱 3、满眼钻具组合： Φ×0.30m+121/4″LF +NC56 公/ NC61母+Φ229mmSJ×9.24m+NC61公/NC56 母+121/4″LF + NC56 公/ NC61母+Φ229mm SDC×18.24m+NC61公/NC56母+121/4″LF +Φ203mmDC×121.94m+8″随震+8″SDC×18.94m+410/NC56公+Φ×141.94m +Φ+顶驱Φ215.9mm牙轮BIT×0.24m+Φ190mm LB×1.10m+Φ214mmSTB×1.39m+Ф165mm SDC ×1.39m+Φ214mmSTB×1.40m+Ф165mm DC×8.53m+Φ214mmSTB×1.39m+Φ165mm SJ×5.08 m+Ф165mm DC×244.63m+Φ×141.94m +Φ+顶驱 Φ215.9mm牙轮BIT×0.24m+Φ214mmLF×1.49m+Ф165mmSDC×1.39m+Φ214mmLF×1.40m+Ф165mmDC×8.53m+Φ214mmLF×1.39m+Φ165mm SJ×5.08m+Ф165mmDC×244.63m+Φ×141.94m +Φ+顶驱
钻杆失效原因
钻杆失效原因分析 在钻井过程中，钻杆在任何部位失效都会造成严重的后果，甚至使井报废。我国各油田每年发生钻杆事故约五六百起，经济损失巨大，每年进口各种规格的钻杆就要耗用数亿元人民币的外汇。随着浅层资源的不断枯竭，今后越来越多的钻深井、超深井，钻杆的安全可靠性就成为一个十分突出的问题。 钻杆失效一般表现为本体断裂和刺漏，钻杆螺纹处失效等。原因大致是由以下一些因素引起的：钻进时钻杆的基本力学工况，钻具的组合及钻井工艺，井径规则性，偏磨，螺纹密封脂，钻井液，钻杆结构和材料，地层因素，井内腐蚀介质等，以上因素交互作用的结果导致钻杆失效。 钻杆的基本力学工况钻杆在内外充满钻井液的狭长井眼里工作，通常承受压、弯、扭、液力等载荷。如果钻杆所受应力小于每平方米206.8牛顿时，钻杆虽经过无数次的弯曲，也不会产生疲劳裂纹。钻井时钻杆承受弯曲、扭转和拉伸应力组成的复合应力很大，特别是在大位移定向井及水平井中扭矩极大，钻杆在远远小于100万次弯曲次数时便产生疲劳微裂纹；微裂纹产生后便不断扩大延伸，此时如果具有腐蚀作用的高压钻井液进入微裂纹中，就会加速裂纹扩展，最终导致钻井液刺穿钻杆的失效事故。刺穿发展的结果，使钻杆有效断面不断缩小，刺孔加裂纹的总长度超过其临界裂纹尺寸时，即发生断裂。除旋转向下的运动，同时还有钻杆的各种振动和涡动。 钻具组合及钻井工艺钻杆作为一个旋转的细长弹性杆件，有其固有振动频率，钻具的组合决定了此固有频率。钻杆旋转时还会产生纵向、横向和扭转3种形式的振动，当它们的频率与固有频率相吻合时则产生共振。共振的结果会在原来钻杆疲劳应力的基础上附加一个额外的疲劳应力，加速钻杆的失效。采用长效螺杆钻杆替代转盘钻定向井、水平井的钻井工艺可以减少钻杆的旋转弯曲疲劳程度。 如牙轮钻头轴产生的纵向振动频率与钻头－钻柱系统的固有自振频率相同时会出现共振，使钻头的振幅增大，产生极大的冲击载荷，加剧钻杆疲劳。再如用于不同直径或不同扣型钻杆过渡的配合接头使用不当，配合接头本身螺纹(主要是公扣)和与之相连的钻杆螺纹就可能断裂。
PCB失效分析技术及部分案例
PCB失效分析技术及部分案例 作为各种元器件的载体与电路信号传输的枢纽，PCB已经成为电子信息产品的最为重要而关键的部分，其质量的好坏与可靠性水平决定了整机设备的质量与可靠性。但是由于成本以及技术的原因，PCB在生产和应用过程中出现了大量的失效问题。 对于这种失效问题，我们需要用到一些常用的失效分析技术，来使得PCB在制造的时候质量和可靠性水平得到一定的保证，本文总结了十大失效分析技术，供参考借鉴。 1.外观检查 外观检查就是目测或利用一些简单仪器，如立体显微镜、金相显微镜甚至放大镜等工具检查PCB的外观，寻找失效的部位和相关的物证，主要的作用就是失效定位和初步判断PCB 的失效模式。外观检查主要检查PCB的污染、腐蚀、爆板的位置、电路布线以及失效的规律性、如是批次的或是个别，是不是总是集中在某个区域等等。另外，有许多PCB的失效是在组装成PCBA后才发现，是不是组装工艺过程以及过程所用材料的影响导致的失效也需要仔细检查失效区域的特征。 2.X射线透视检查 对于某些不能通过外观检查到的部位以及PCB的通孔内部和其他内部缺陷，只好使用X 射线透视系统来检查。X光透视系统就是利用不同材料厚度或是不同材料密度对X光的吸湿或透过率的不同原理来成像。该技术更多地用来检查PCBA焊点内部的缺陷、通孔内部缺陷和高密度封装的BGA或CSP器件的缺陷焊点的定位。目前的工业X光透视设备的分辨率可以达到一个微米以下，并正由二维向三维成像的设备转变，甚至已经有五维（5D）的设备用于封装的检查，但是这种5D的X光透视系统非常贵重，很少在工业界有实际的应用。 3.切片分析 切片分析就是通过取样、镶嵌、切片、抛磨、腐蚀、观察等一系列手段和步骤获得PCB
螺杆钻具壳体联接螺纹的强度分析及优化
螺杆钻具壳体联接螺纹的强度分析及优化本文针对当前螺杆钻具失效问题,以壳体联接螺纹为研究对象,从钻具振动入手,对于螺纹参数优选问题展开研究。螺杆钻具被称为定排量马达(PDM),它是一种容积式井下动力钻具,主要包括以下几部分：旁通阀、马达总成、万向轴总成和传动轴总成等。 工作原理是将高压钻井液压入马达,使其旋转,从而驱动钻头钻进,这一过程是高压钻井液压力能转化为机械能。与其他动力钻具相比,螺杆钻具本身的结构特点及性能优势决定着其应用范围广、效率高、操作简单等优点。 目前,螺杆钻具失效概率居高不下,钻具振动较大,钻具联接螺纹断裂时有发生。因此,对于螺杆钻具失效问题的研究非常有必要。 螺杆钻具失效类型主要有：壳体断裂、定子橡胶失效、联接螺纹断裂等,多半都是疲劳引起的失效,现如今针对螺杆钻具联接螺纹疲劳寿命及可靠性的研究,还有许多方面要完善,如在联接螺纹寿命计算中将环境载荷及材料性能等看作为常值而不是服从分布的变量,得出寿命值为一固定值；对螺杆钻具联接螺纹寿命的可靠性研究仅限于数据统计和理论计算上,并没有从其振动冲击动态响应方面进行分析研究。因此螺杆钻具联接螺纹强度与寿命可靠性方面研究还需进一步完善。 国内外大量钻井现场显示,螺杆钻具联接螺纹的疲劳破坏主要存在两种失效形式：疲劳断裂和牙齿剪切失效,一般来说最大应力出现于公扣和母扣的最后几牙螺纹附近,螺纹多从此处开始出现裂纹而发生断裂。螺杆钻具壳体承受复杂的交变弯曲应力,由于钻具壳体比其联接螺纹的刚性大,所以应力集中在联接螺纹上,因此极易发生联接螺纹疲劳断裂。
本文针对螺杆钻具壳体联接螺纹结构问题展开分析,分别从螺纹失效、钻柱力学、钻具振动、螺纹强度等几个方面分析问题。查阅国内外相关文献资料,首先了解到螺纹失效类型、失效机理,从螺杆钻具失效问题中得到其联接螺纹失效的原因,分析可能导致此类失效的静态或动态特性,然后通过对钻柱力学和钻具振动的了解,钻具联接螺纹主要受到钻柱动态载荷的作用。 因此在分析螺纹结构强度问题之前,必须对于钻柱力学和振动问题进行分析,以得出螺纹强度分析的初始条件。通过对钻柱力学的分析模拟复杂的钻柱系统的实际受力状态,简化力学数学模型,以提出假设条件,为钻柱建模分析提供了理论支撑。 钻具振动是导致钻具失效的主要原因,在研究螺纹结构之前必须对钻具振动机理及其求解方法进行较为细致的研究,文中列举了多种求解方式,提出较为合理的假设条件,强调了纵向振动对钻柱的寿命影响最大,然后根据实际钻具组合建立了钻柱纵向振动模型,借助于有限元分析软件对钻具组合进行受迫振动分析(谐响应分析),初步得出了钻柱振动规律与特征,同时也为螺杆钻具壳体联接螺纹强度分析提出了初始载荷条件。本文以φ244螺杆钻具为研究对象,对其壳体联接螺纹结构分别从牙型角、螺距、锥度等参数的不同来优选出最佳设计,借助于有限元分析软件进行螺纹几何建模,定义合理边界条件,加载求解分析,提取数据结果(所有齿根位置等效应力、轴向应力,危险点应力值和最大接触应力值等)。 文中针对大量方案组合分析出的庞大结果数据,首先采用正交设计方案三因素三水平进行分析,以减少对三种因素的细化分析方案,然后运用正交数据分析方法(均值化、极差法)进行结果数据整理,在效应折线图上可较为明显地看出各因素各水平的变化特征,进而优化各因素的水平值。最后分别对螺纹锥度和牙型
钻具检测分级标准
目次 前言 (Ⅱ) 1 范围 (1) 2 规范性引用文件 (1) 3 要求 (1) 4 在用钻具的要求、检验与分级评价 (2) 5 检验规则 (8) 附录 A 钻杆接头分级参数 (9) 附录B 钻铤磨损后接头台肩面宽度极限尺寸参数 (11) 附录C 钻具接头螺纹纵波直探头端面超声波探试块尺寸 (12) 附录D 钻具接头螺纹涡流探伤试块尺寸 (13) 附录E 钻具接头螺纹电磁探伤试块 (13)
前言 本标准修订并替代Q/ SHXB 0021—2005《钻具检测与分级评价》。 本标准对技术内容的修改主要包括以下内容： ——增加直径和壁厚测量方法的规定； ——增加对方钻杆，加重钻杆的制造要求； ——更改钻铤报废或停止使用的长度规定； ——增加方钻杆报废或停止使用的规定； ——增加加重钻杆报废或停止使用的规定； ——增加加重钻杆接头报废或停止使用的规定； ——增加接头螺纹探伤的规定； ——增加钻杆管体电磁感应检测的规定； ——增加附录D和附录E规范电磁探伤和过渡带探伤人工对比试块；——删除了涡流探伤相关内容。
钻具检测与分级评价 1范围 本标准规定了*****************施工地区在用钻具的使用、维修、检测与分级评价的技术要求。 本标准适用于*****************施工地区使用的钻杆、加重钻杆、钻铤、方钻杆、钻具扶正器、钻柱转换接头等钻井管具。 本标准不适用于新钻具的验收检验，新钻具的检验应采用相关产品标准和规范。 2规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。 GB/T22512.2 旋转台肩式螺纹连接的加工与测量 GB/T 20659 石油天然气工业铝合金钻杆 SY/T5051-91 钻具稳定器 SY/T5144 -2007 钻铤 SY/T5146 -2006 整体加重钻杆 SY/T5200-2002 钻柱转换接头 SY/T5290 -2000 石油钻杆接头 SY/T5369 -94 石油钻具的管理与使用方钻杆、钻杆、钻铤 SY/T5446-92 油井管无损检测方法钻杆焊缝超声波探伤 SY/T5447-92 油井管无损检测方法超声测厚 SY/T5448-92 油井管无损检测方法钻具螺纹磁粉探伤 SY/T5824-93 钻杆分级检验方法 SY/T5956-2004 钻具报废技术规定 SY/T5987 钻杆国外订货技术条件 SY/T 6427 钻柱设计和操作限度的推荐作法 SY/T6474 新套管、油管和平端钻杆现场检验方法 SY/T6508 油井管无损检测方法非铁磁体螺纹渗透探伤 API Spec 5D 钻杆规范 3 要求 3.1使用过的钻具，应进行尺寸检测和探伤检测，包括接头体、管体、接头螺纹的结构尺寸和损伤检验，根据检测结果进行分级评价，未经检验或不满足要求的钻具应停止使用。 3.2修理后的钻具，应进行加工后的检验。 3.3 螺纹车修后应在表面处理前测量紧密距和单项参数，修理后的螺纹应进行表面处理。如需在钻井现场检测螺纹紧密距，对于表面经磷化或镀铜处理的螺纹，紧密距要求值均按SY/T5987标准镀铜的推荐值判定。 3.4直径和壁厚检测量具的分辨力应不低于0.1mm，直径测量按照每120°测量一次，壁厚按照螺旋型分布测量，数据不少于6个，长度检测量具的分辨力应不低于0.5mm，螺纹参数的检测量具分辨力应不低于0.01mm。
螺杆钻具出现钻时变慢解析
螺杆钻具出现钻时变慢解析 本人在螺杆钻具公司从事现场技术，以下是总结的个人经验，希望拿出来大家探讨一下。有错误的地方请大家及时提出。 下面的现象是使用螺杆钻具出现的钻时逐渐变慢的情况，并不是突然变慢或者是没有进尺。关于其他现象的解析，我会慢慢的发帖希望大家能支持。 1.钻时变慢 操作步骤1 上提螺杆循校对循环泵压 观察到：循环立压偏高（与计算立压相比或之前的循环立压相比），可能性如下 1.1钻头泥包 判断方法：在钻井过程中立压会有上升（一般都会堵水眼）。而且转盘（顶驱）扭矩会下降。 原因：排量偏低、地层粘黏度高、钻井液性能不良。都会导致钻头泥包现象的出现。 解决办法：循环一段时间钻井液，仍不见效果，可建议起钻检查钻头。 观察到：循环立压不变，可能性如下 1.2.1水平段、造斜段摩阻过大 判断方法：转盘（顶驱）复合钻进时，扭矩过大。 原因：钻压大部分无法施加到钻头上导致。 解决办法：短起或者长起。 1.2.2 马达输入动力不足
判断方法：加钻压（工作钻压范围内）钻进，会出现憋泵的情况。 原因： a 排量不足。 解决办法：检查排量在推荐排量之内。（如果排量是靠近钻具使用的下线，钻压也要适当的减少）建议使用排量在推荐范围内的中间值靠上，排量开到最大排量的70%~90%钻时会比较理想。 b 钻具使用后期。 解决办法：如果想继续使用一段时间，可以提高排量会加快钻时。 c 润滑剂或油基泥浆中柴油腐蚀马达总成 注：在加入润滑剂的井中，如果螺杆钻具使用时间不长，就出现此状况该考虑润滑剂问题导致。如果返出胶块，用手捏胶块看其软硬程度，润滑剂腐蚀的会把胶块“软化”。 经过试验证实以下几种润滑剂对橡胶腐蚀性较大： 针对油基螺杆：津联低荧光润滑剂DRH-3D 旺盛水基润滑剂DEH-03 成都西油华巍抗高温抗饱和盐润滑剂RH-220 巴州盛达JH-3 巴州三元SYA07 解决办法：换润滑剂 d 井底温度过高，导致的橡胶掉块。如果返出胶块，用手捏会感觉到胶块很硬。 解决办法：使用高温螺杆
变径扶正器引进及其推广应用 3
变径扶正器引进及其推广应用 摘要：变径扶正器是一种新颖.具有独创的新型井下工具,它是在扶正器的本体上设计若干个液压元件,利用钻柱内外钻井液在流经喷嘴时产生的压差,推动液压元件的伸出或收缩以控制扶正器外径变化的目的.当钻柱内没有泵压时, 液压元件收缩复位扶正器外径只有扶正器本体外径,在起下钻时防止遇阻或卡钻, 当钻柱内有泵压时, 推动液压元件伸出使其外径达到设计所需的尺寸要求,以满足井下施工要求. 该装臵具有操作简单,磨阻小,钻进平稳,起下钻顺利等特点.从而提高钻井速度和安全系数。 关键词变径扶正器设计推广应用井下安全 一引言 扶正器是在钻具结构中，起着支撑和扶正的作用，根据需要改变其安装位臵，以获得不同钻具结构，满足对井斜和方位的要求，达到对井身质量的控制，这些不同钻具结构可以在钻进过程中，使所钻井段的轨迹有防斜，纠斜，稳斜，增斜和控制方位的效果，可见扶正器在具体钻井中的重要作用。但在实际钻井过程中，由于地层中的泥岩，页岩层遇水膨胀和砂岩层滤失引起泥饼增厚，都会使井段缩径，起钻时，扶正器尺寸足够，外径214mm —215mm之间的扶正器就会剐擦井壁，阻塞井眼，引起上提困难，若处理不当很容易造成卡钻，而且处理起来也很困难。通常是用
套洗筒对其套洗作业，对套洗工具和操作技术和要求都非常高，套洗到扶正器处，要用爆炸松扣，倒扣，接上震击器震击，即便这样是否能解卡还很难下结论。且速度慢钻井周期延长，增加钻井成本。所以现在的钻井队只在直井段使用扶正器，为了防止井下复杂尽可能的选择欠尺寸的扶正器，但在有些区块,第一趟起钻仍十分困难.所以大都在定向后直接用螺杆复合钻进控制井眼轨迹。由此可见扶正器都失去了往日的使用频度. 在我油田的油区,其中就有三个是浅井稠油区块,即井楼古城区块,新庄区块和王集杨楼区块.这些井大都在1000 m以下有的甚至只有300m左右。所以浅井和浅钻占了我公司较大比例,但由于浅钻机的提升能力不足，泥浆性能差，失水造浆严重，再加上上部地层松软容易垮塌，所以即便是直井段也不能使用扶正器。到了油田开发后期，对于井身质量的要求越来越苛刻，井楼区块只有5m，其他区块也仅有10m。以井楼为例：井斜按1计算，5m 靶圈到300m就要出靶。而井楼区块大多数井深在500左右，而且到300m以后即便是加压3吨吊打，井斜也要超出2度。且方位衡定。所以扭方位是一定的。在杨楼和新庄靶心半径10m的区块。3—5吨的站压，400多米也就到了靶心边缘，所以超出了这个井深就有脱靶的可能。 那么，多大靶圈半径不用纠斜呢？据实钻统计，靶圈半径为20m的浅探井，800m井深水平位移在17m左右。当然与前提是钻压在5吨以内。一般在核三段6油组达到井斜最大值2.5左右。以后即便是加压7—8吨，井斜还有降小的趋势。综上：靶圈半径10m井深400以内不用扭方位。
常用钻具组合
钻具组合： 一、常规钻井（直井）钻具组合： BIT钻头；DC钻鋌；SDC 螺旋钻鋌；LZ螺杆钻具；SJ双向减震器；DP钻杆；HWOP 加重钻杆；STB或LF钻具稳定器；LB随钻打捞杯；DJ震击器； 1、塔式钻具组合： Φ444.5mmBIT×0.50m+Φ229mmDC×27.24m +Φ203mmDC×54.94m+Φ165mmDC×54. 51m+Φ139.7mmDP Φ311.1mmBIT×0.40m+Φ229mmDC×54.38m+Φ203mmDC×82.23m+Φ165mmDC×81.83 m+Φ139.7mmDP Ф311.1mmBIT×0.32m+Ф244.5mmLZ×9.50m+Ф229mmDC×45.40m+Ф203mmDC×73.1 3m+Ф165mmDC×81.83m+Ф139.7mmDP Φ311.1mmBIT×0.30m+Φ229mm SJ×6.62m+Ф229mmDC×53.94m+Ф203mmDC×81.75m +Ф165mmDC×81.83m+Ф139.7mmDP 钻头FX1951X0.44 m（Φ311.1mm）＋ 6A10/630×0.61 m＋9″钻铤×52.17m（6根）＋6A11/5A10×0.47 m+ 8″钻铤×133.19m（9根）＋410/5A11×0.49 m＋61/2″钻铤×79.88m（9根）＋51/2″HWOP×141.88m（15根）＋51/2″钻杆（＊＊根）＋顶驱 Φ215.9mmBIT×0.25m+430/4A10+Ф165mmSDC×161.56m+4A11/410+Ф165mmDJ×8.8 1m+411/4A10＋61/2″钻铤×79.88m（9根）＋51/2″HWOP×141.88m（15根）＋51/2″钻杆（＊＊根）＋顶驱 2、钟摆钻具组合： Φ660.4mmP2×0.50m+730/NC61母+Φ229mm SJ×9.24m+Φ229mmSDC×18.24m+730/ NC61公+26″LF+731/NC61母+Φ229mmSDC×9.24m+730/NC61公+26″LF +731/NC56母+Φ203mmDC×94.94m+410/NC56公+Φ139.7mmDP+顶驱 Φ444.5mmGA114×0.50m+730/NC61母+Φ229mmSJ×9.24m+Φ229mm SDC×18.24m+17 1/2″LF+Φ229mmSDC×9.24m+171/2″LF +NC61公/NC56母+Φ203mmDC×121.94m+8″随震+8″DC×18.94m+410/NC56公+Φ127mmH WOP×141.94m +Φ139.7mmDP+顶驱Φ311.1mmBIT×0.46m+Φ229mmDC×18.08m+Φ308mmLF×1.82m+Φ203mmDC×9.10 m+Φ308mmLF×1.51m+Φ229mmDC×27.32m+203mmDC×73.13m+Φ178mmDC×81.83m+Φ139.7mmDP+顶驱 Φ311.1mmDB535Z×0.50m+630/NC61母+Φ229mmSJ×9.24m+Φ229mm SDC×18.24m +NC61公/NC56母+121/4″LF + NC56公/ NC61母+Φ229mm SDC×9.2 4m +NC61公/NC56母+121/4″LF+Φ203mmDC×121.94m+8″随震+8″SDC×27.94 m+410/NC56公+Φ139.7mmHWOP×141.94m +Φ139.7mmDP+顶驱
AGS可调变径稳定器
AGS可调变径稳定器 一、作用 可调变径稳定器是一种在钻进过程中，用于控制或调整井眼的井斜角的一种工具。它通过调整稳定器的尺寸大小，改变下部钻具的井斜控制能力，从而较准确地控制井眼的井斜角。这是美国Sperry-Sun公司生产的可调变径稳定器Adjustable Gsuge Stabilizer，简称AGS。 二、结构示意图一 AGS可调变径稳定器示意图一 三、AGS可调变径稳定器的工作原理 AGS的每一个翼片有四个或五个活塞，如有五个活塞，就有五个活动斜面体，每一个斜面体调节三个活塞，每一个活塞有一个斜面．所有的斜面体是一起活动．当压差作用在活塞下部的斜面体上时，活塞向外伸展．活塞的伸缩，是通过凸轮筒控制的．活塞通过压差保持工作状态．当带有斜面的心轴通过作用在自身的压差向下移动时，斜面同时作用所有活塞,活塞从自由状态向外移动，并通过压差控制，在凸轮筒保持固定．当停泵消除压差时，内部弹簧回弹，心轴恢复原位，活塞收缩，并引导凸轮筒到达下一个位置． 重新开泵将引导AGS工具从自由状态到另一个工作状态，这时活塞通过压差在凸轮筒中保持固定．当压差如上减小，活塞重新恢复下一个状态．活塞将一直保持伸展状态,直到在停泵时才收缩。钻压不对工具或活塞产生影响。 通过记录钻柱在一定排量的压力，然后停泵、开泵，记录在同样排量下的新的压力值，来确立AGS的位置（工作状态）。如果新的压力值高，这时活塞全部伸展，反之亦然。压力升高=尺寸增大。只有当信号清晰时，信号的压力值才不重要。当再一次停泵、开泵时，活塞又将从一种工作状态转到另一种工作状态。由于这种工具可以通过泵简单且快速的调节，所以能够对井斜进行精确的控制。在水平段，通过调节每一个立柱的进尺，可以精确的控制ＴＶＤ（垂深）。一旦司钻、定向井工程师、MWD工程师建立交流，那么这种工具就非常简单和安全。 四、AGS可调变径稳定器的技术规格 Sperry-Sun 8-1/2″Adjustable Gsuge Stabilizer(AGS) 井眼尺寸 8-1/2″心轴通孔 1-3/4″ 重量870 Ibs 硬饰面厚度 1/8″ 本体材料4145 HTSR 屈服强度率） 2.38 最大MW 18ppg（磅/加仑） 最大流量 600gl/min（35L/s）运转温度范围 0~400°F（112.5°C）
井下作业典型事故案例分析
井下作业典型事故案例分析（二） 二OO七年一月
目录 一、××井挤水泥固油管事故 二、××井套铣筒卡钻事故 三、××井试井钢丝及油管落井事故 四、××井深井泵衬套落井事故 五、××井铅模卡钻事故 六、××井管串喷出地面事故 七、××井铣锥除垢卡钻事故 八、维修检泵井返工案例剖析 ××井活塞通不过封隔器检泵返工案例 ××井管式泵倒下返工案例 ××井油管漏失返工案例 ××井抽油杆被磁化返工案例 九、作业现场着火案例剖析 案例一：××井静电引起着火案例 案例二：××井清蜡剂着火案例
一、某井挤水泥固油管事故 某井为光油管挤水泥钻具，作业队按设计要求替完水泥浆后即开始挤，最高压力达25MPa，挤完后上提管串欲反洗井就已卡死，此时，从配水泥浆起时未超过水泥浆的初凝时间（初凝时间为1小时25分，作业用的水和水泥均合格）。 <一>、原因分析 高压下挤水泥会缩短水泥初凝时间，泵压25MPa加液柱压力16MPa，则作用于井底的压力为41MPa之多，再加温度高，水质变化，水泥浆初凝时间缩短一半多。 附：压力变化对水泥初凝时间的影响表。 压力变化对水泥初凝时间的影响表 此外，打水泥固死油管的事故原因有五： 一是整个作业过程因设备或生产组织不当致使作业时间超过水泥浆的初凝时间； 二是井下管串因故脱落造成落井油管固死； 三是套管破损光油管挤水泥时水泥浆上返进入破漏段； 四是带上封挤水泥时因管外串通或下带直嘴孔径过大，故嘴损压力小致使封隔器座封不严导致水泥浆上串到封隔器以上； 五是油管本身有破裂之处造成液体分流加之油管未起出水泥浆外。
本井属第六种原因，既当地面加压25MPa时，井底压力相当于41MPa，故水泥浆初凝时间缩短55%左右，加之井下管串未提出水泥面，故而造成水泥固死油管的事故。 <二>、预防措施 预防此类事故的发生： 1、参考在施工井的温度和施工压力条件下水泥浆的初凝、终凝时间数据； 2、要保证施工用设备完好运转； 3、要做好施工准备、反洗井前的施工时间不得超过水泥浆初凝时间的70%； 4、在反洗井前及时上提井下管串至预计水泥面以上； 5、要在下钻过程中随时观察指重表并要在挤水泥施工前试提井下管串校核、对比悬重； 6、要在光油管挤封井上先套管找漏证实套管完好程度，防止水泥浆上移而固死油管； 7、在单上封的井施工要保证封隔器座封完好； 8、在多层井挤水泥前要有验串资料； 9、下入井的油管要完好无损
材料失效分析
材料失效分析
关于散装无铅焊料的脆性到塑形断裂的 转变温度的研究 姓名：肖升宇专业：材料科学与工程学号：0926000333 摘要 断裂韧性的散装锡，锡铜无铅焊料，锡银和测量功能温度通过一个摆锤冲击试验（冲击试验）。韧脆断裂转变他们发现，即急剧变化，断裂韧性，相比没有转变为共晶锡铅。过渡温度高纯锡，Sn-0.5%铜和Sn-0.5%铜（镍）合金在- 125℃含有Aｇ的焊料显示过渡在较高温度：在范围78到45–°–°C最高转变温度45℃–°测定锡- 5%银，这是球以上的只有30–°角的增加的银内容变化的相变温度较高的值，这可能与高SnAg3颗粒体积分数的焊料的量。这些结果被认为是非常重要的选择最好的无铅焊料组合物。 简介 由2006年七月份。铅的使用电子在欧洲将被禁止，以及无铅焊料应取代锡铅焊料，常用于微电子领域超过50年。许多以Sn为基体的焊料针对于过去几年进行深入研究，如锡银，铜，Sn-Ag-Cu等等，特别是关于其可靠性，工作是远远没有完成。自从这个“软”铅被从焊料中提取出来之后，导致无铅焊料不容易变行和增长了当地积累的应力水平，这也增加了裂缝成核的概率。这显着影响着主要焊点的失效模式，即焊料疲劳。这是众所周知的一些金属松动的低温延性，并表现出脆性断裂模式。因此，韧性到脆性转变温度是一个重要参数。
至于我们的知识，只有现有无铅合金的数据，见迈耶[1]，显示出锡5％银的转变温度为-25°，相比没有过渡锡，铅-1.5Ag93.5％。这其实是相当令人失望，因为许多标准热 循环试验开始温度低至-40甚至-60℃，这会影响故障模式。此外，这个温度范围也有一些应用程序，例如航天。“本文的目的是研究几大部分含铅量焊料的脆性到韧性骨折转变温度。 实验 众所周知的一个摆锤冲击试验，“摆锤试验”，用以确定在断裂消耗的能源量，这是一个断裂韧性的措施材料，如温度的功能。“实验装置如图1所示。 对７种合金材料做了测试，结果如下： ·99.99wt.%Sn ·Sn-0.7wt.%Cu, ·Sn-0.7wt.%Cu (0.1wt.%Ni) ·Sn-3wt%Ag-0.5wt%Cu, ·Sn-4wt%Ag-0.5wt%Cu ·Sn-5wt%Ag ·Sn-37wt.%Pb,作为参考 根据所进行的测试ASTM E23标准的V型缺口样品大小为 10x10x55mm。对于某些样本大小为5x5x55mm的合金被使用，由于只有有限的物质可用。锤能量为50J和冲击速度为3.8米/秒。能源锤358J被用于多次测量时吸收能量大于50J。结果是由截面样品表面正
螺杆钻具的力学分析法
螺杆钻具力学分析 下部钻具组合力学分析是井眼轨道控制理论的基础和重要组成部分，长期以来这一问题的研究一直受到国内外的重视，并取得了重大进展，研究成果使钻井工艺逐步发展成为一门建立在理论分析基础上的科学。其具有代表性的方法有Lubinski经典数学微分方程法，https://www.wendangku.net/doc/9814844409.html,lem的有限元法，B.H.Walker的能量法，白家社的“纵横弯曲法”[8]。 3.2.1 纵横弯曲法概述 纵横弯曲法是把一个带有多稳定器的下部钻具组合看成为一个受有纵横弯曲载荷的连续梁，然后利用梁柱的弹性稳定理论导出相应的三弯矩方程组，以求解BHA的受力与变形。在纵横弯曲法中，首先是把BHA从支座处（稳定器和上切点等）断开，把连续梁化为若干个受纵横弯曲载荷的支梁柱，用弹性稳定理论求出每跨间支梁柱的端部转角值，利用在支座处转角相等的连续条件和上切点处的边界条件列写三弯矩方程组。三弯矩方程组是一系列以支座内弯矩和最上一跨长度（表征上切点位置）为未知数的代数方程组，对其进行求解即可得到BHA 的受力和变形。 假设其遵循的条件: （1）弯接头以下的动力钻具组合简化为等效钻挺（均匀、连续的等圆环截面梁柱）； （2）钻头底面中心位于井眼中心线上，钻头和地层间无力偶作用； （3）钻压为常量，作用在钻头中心处的井眼轴线的切线方向； （4）井壁为刚性体，井眼尺寸不随时间变化； （5）稳定器（偏心垫块）与井壁的接触为点接触； （6）上切点以上钻柱一般因自重而躺在下井壁上； （7）钻具组合在变形前后，其弯接头弯角顶点处的两条切线保持不变； （8）不考虑转动和震动等动态因素的影响； 3.2.2 弯矩等效处理 首先对单弯螺杆钻具经行弯矩等效处理； 由于螺杆钻具具有弯曲的结构，必须对其进行弯矩等效处理，即把存在一个弯角的曲梁柱，用一集中载荷作用在弯角处的直梁代替。即用一当量横向集中载荷Qd作用在弯曲点处的直梁柱代替它初始弯曲对曲梁柱变形的影响。Qd所产生的弯矩图应与轴向力p由于初始弯曲所产生的弯矩图相同，由弯矩相等: L c L c Q pa d ) (-=
材料失效分析报告报告材料
上海应用技术学院 研究生课程（论文类）试卷 2 0 15 / 2 0 16 学年第二学期 课程名称：材料失效分析与寿命评估 课程代码：NX0102003 学生姓名：丁艳花 专业﹑学号：材料化学工程 156081101 学院：材料科学与工程学院
凝汽器铁管管壁减薄的失效分析报告 1.失效现象描述 秦山第三核电公司1#700M W重水堆核能发电机组2A凝汽器。该凝汽器从2002年8月起投入使用,实际运行时间8年左右。根据资料记载,1#机组第3次例行大修时,管外壁减薄程度较轻,但在第4次例行大修时发现管外壁减薄程度加深,在2010年5月第5次例行大修时发现部分钛管外壁减薄现象相当明显。各机组凝汽器缺陷管主要分布在冷凝管塔式分布的最外侧。据专业人员介绍,大修后对缺陷管抽管检查后发现,管壁减薄主要集中在支撑板处,减薄位置和减薄程度各不相同。如果让异常减薄缺陷管继续运行,有可能引起管穿孔的泄漏事件。 2.背景描述 凝汽器是大型汽轮机循环设备中的重要环节。其中的冷凝管起到将蒸汽凝结成水的作用,是凝汽器中的核心部件。冷凝管一旦发生破损将导致冷却水泄露并污染循环水,从而会对整个系统的正常运行造成严重影响。因此冷凝管的选材质量决定了凝汽器的安全可靠性与使用寿命。工业纯钛作为冷凝管最常用的材料,具有良好的力学性能与耐蚀性能。在复杂运行工况下,纯钛材料仍有可能发生磨损、腐蚀等常见的材料失效现象,引发冷凝管破损并导致冷却水泄露并污染循环水,由此对凝汽器的正常运行带来安全隐患。若不找到这一过早失效的真正起因,并采取有效的防护措施,最终必将导致钛管泄漏,不但经济损失巨大,甚至有可能引发重大安全事故。 国内关于凝汽器钛管的案例的产生原因大致可分为以下几类： 第一类,由于相关方面施工建造时就存在不当操作或不当设计导致运行中出现落物砸伤或凝汽器自身运行故障。如国华太仓发电超临界机组发生凝汽器钛管泄露导致冷凝水水质不合格,其原因在于上部低压加热器表面隔板未按规定安装,导致隔板掉落砸伤引起泄露。再如未充分考虑到钛管共振问题由于钛管本身管壁极薄(0.5mm到0.7mm),强烈的震动极易导致铁管破裂引起泄露,这点在宝钢电厂与大亚湾核电站的运行中已经得到了证实此外还存在着钛管板间焊接质量不良，
试用一个典型案例说明材料失效分析与基础学科及应用学科之间的关系
中原油田全油田有100多口井套管腐蚀穿孔，30多口井报废，200多口井套管待修。油井套管的最大穿孔速度为0.48mm/年。 对现场取出损坏的套管进行解剖分析。 1.套管腐蚀形貌：套管内壁分布腐蚀坑，腐蚀沿管轴纵向延伸呈马蹄形，其横断面为上宽下窄的梯形深谷状，管壁穿孔处周边锐利，界面清晰。从总体上看，套管内壁都附着黑色粘性油污，无明显腐蚀产物堆积，主要表现为坑蚀穿孔，并有一定的流体冲刷作用。 2.腐蚀产物XRD分析 取套管内壁物质，洗去油污，再用丙酮清洗吹干，进行X射线衍射分析。套管内壁腐蚀产物中主要有FeCO3和CaCO3，夹杂有NaCl和硫酸亚铁。腐蚀产物的主要成分为碳酸物，显示出套管、油管腐蚀与CO2腐蚀有关。 3.油套管材质的金相和非金属夹杂分析 采用电子探针分析仪进行钢基、夹杂物定性、定量和 元素面分析。 分析发现，大量细小球形暗灰色颗粒为Al2O3,短条状为ZnS，材质中夹杂物以二者为主。同时经电子探针元素定量分析表明，随着向腐蚀坑底的深入，表层元素中氧、硫、氯、钙、镁含量在增大。说明生成的腐蚀产物有氧化物、硫化铁、碳酸钙、碳酸镁等，并随腐蚀深入呈增加趋势。 4.腐蚀试验 （一）用油田水样对套管钢和油管钢进行了动态和静态腐蚀试验，温度50o C密闭除氧试验时间7天。结果表明：动态腐蚀速度远远大于静态腐蚀速度。（二）在此基础上又进行了不同流速对腐蚀影响的试验，说明介质流动能较大的
增加体系的腐蚀。 （三）不同CO2分压下，Q235钢在3℅NaCl熔液中的腐蚀速度。表明CO2压力越大，腐蚀越严重。 结论： （1）．复杂断块油田套管腐蚀失效主要是油井高矿化度产出水中CO2腐蚀作用的结果。 （2）．套管的局部腐蚀破裂形态与钢材中夹杂物的局部分布、流体冲刷有密切关系。 （3）．综合对腐蚀形态特征的观察判断，腐蚀产物的分析，材质金相非金属夹杂分析，可以找到套管腐蚀失效的主要原因。 由上面该案例的分析可以看出，材料失效分析与基础学科及应用学科之间有密不可分的关系。在进行分析的过程中会用到物理、化学、数学等基础学科。用到化学中的电镜对腐蚀形貌进行分析；会用到数学中的数学分析，对腐蚀速度等进行分析；会涉及到物理学中的结构方面的知识；还会用到地理学进行环境分析等等。在进行失效分析过程中还会用到应用学科，如计算机类，会用到计算机进行一系列的数值分析，图像分析；还会用到应用化学中的环境检测，质量检测等技术。总之，在进行腐蚀材料失效分析时，会综合运用到基础学科的知识和应用学科的技术。 2、试用两个实际的失案例说明材料实效分析的重要性。（既有文字说明，又有图片说明，不少于800字） 案例一：一起来自水管腐蚀失效的案例：广东某钢管公司铺设的自来水管使用六年后发生穿孔泄露。 1.本起穿孔失效发生的地点和环境无规律性，对穿孔管道进行仔细观察，典型的宏观外貌是穿孔部位有一直径为10mm的锈瘤，呈黄褐色，用硬器易刮除，刮除后露出的水管外壁基本平整，可见水从管内渗出。 在锈瘤的外围是一圈黄色锈迹，锈迹外是镀锌层，其上可见分散的白色粉末。现场观察到的形貌还有一个特点，就是同一根管若出现几处结瘤，这些结瘤点的连线与水管轴向平行。 2.水样检测及钢管材质检测 取该镇两个不同地点的水样，进行PH检测以及腐蚀性检测，并与实验室水进行比较。 项目取水点1 取水点2 实验室用水 PH 6.15 6.23 6.41
世界螺杆钻具研发新进展
世界螺杆钻具研发新进展 作者：魏存祥发布时间：2009-06-25 10:48:42 井下动力钻具主要有电动钻具、涡轮钻具、叶片钻具和螺杆钻具。螺杆钻具也称为容积式马达（PDM），具有低速大扭矩的特征，整体长度约为4m~8m，是目前最广泛使用的一种井下动力钻具。主要由旁通阀总成、马达总成、万向轴总成、传动轴总成和导向总成组成（图1）。其核心部件马达总成主要是由偏心螺旋体的螺杆（转子）和呈螺旋面的衬套（定子）组成。 螺杆钻具是一种以钻井液为动力，把液体压力能转为机械能的容积式井下动力钻具。当泥浆泵泵出的泥浆流经旁通阀进入马达，在马达的进出口形成一定的压力差，推动转子绕定子的轴线旋转，并将转速和扭矩通过万向轴和传动轴传递给钻头，从而实现钻井作业。 螺杆钻具作为井底动力装置，具有低转速、大扭矩、大排量等优点。增加了钻头扭矩和功率，提高了进尺率；减少了钻杆和套管的磨损和损坏；可准确进行定向、造斜、纠偏；广泛应用于直井、水平井、丛式井和修井作业。 螺杆钻具研发进程 美国在20世纪50年代中期开始研制螺杆钻具，1962年用于生产，有迪纳钻具（Dyna Drill）公司，纳维钻具（Navi Drill）公司和波斯钻具等。目前，螺杆钻具的发展主要以美、英、法、原苏联等国为代表。 国内螺杆钻具的研制起步较晚，从20世纪80 年代中后期形成一定规模到目前常规螺杆钻具已规格化、系列化，各主要生产厂家中大港、北京、德州等厂家产品已覆盖国内绝大部分市场。在工作寿命、易损件耐磨性、特种螺杆的设计制造等方面与国外有一定的差距。国内马达数一般为4级，不能完全满足水平井等一些特殊工艺的需要，短半径水平井钻井作业的钻具在国内尚属空白，作为短半径水平井的铰接马达，国内也只处于研究阶段。 螺杆钻具生产厂商及产品性能 目前国外螺杆钻具的生产厂家主要集中在美国和加拿大。西方国家从事螺杆钻具制造的公司主要有：Baker Hughse 公司、Telco（美国）、DERCO（加拿大）、ANADRILL（美国），National Oilwell Inc （美国）、Nryrfor-Weir Ltd （法英夸国联营）、Simth公司以及DANA-DRILL 公司、DRILL MOTOR SERVICES 公司。另外还有许多研究机构像苏联VNIIBT、вниивт彼尔姆分院、法国石油研究院（IFP）。 国外螺杆钻具寿命一般都在200h~300h以上，主要以美国的产品为代表，著名的品牌有Dyna-Drill、Navi-Drill、Power Park、Speey-sun、д型钻具。Anadrill公司的螺杆钻具自1991年问世以来，采用了先进技术，是当今最好的马达，螺杆钻具的外径从73mm~287.5mm可选。 目前国内生产螺杆钻具的厂家有十多个，主要有大港油田中成公司、北京石油机械厂、德州石油机械厂、贵州高峰机械厂、天津立林石油机械有限公司及山东潍坊等，研究机构有中国石油大学（华东）、中国科学技术研究院、北京石油勘探开发研究院、西南石油大学等。 国内螺杆钻具寿命一般都在100h~200h之间，也已形成规格化、系列化。螺杆钻具从ф60mm~244mm各种规格，配有可调弯壳体（AKO）、可换扶正器，基本能够满足国内各种钻井、修井作业。 国外螺杆钻具研发进展