钻井顶驱保护接头断裂原因分析.pdf
《钻井顶驱保护接头断裂原因分析.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《钻井顶驱保护接头断裂原因分析.pdf(5页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、五油管材与仪器2023年第9 卷第5 期PETROLEUM TUBULAR GOODS&INSTRUMENTS45失效分析与预防钻井顶驱保护接头断裂原因分析王强(中国石油集团川庆钻探长庆钻井总公司陕西西安7 10 0 18)摘要:某钻井队在钻井生产过程中,钻柱上部的顶驱保护接头发生了断裂失效事故。为了确定该顶驱保护接头的断裂原因,对该顶驱保护接头外螺纹的断口形貌进行了宏观和微观分析,对接头材料的力学性能和金相组织进行了试验分析。结果表明,失效的顶驱保护接头材料的理化性能符合APISpec7-2一2 0 17 标准的要求,但其材料的纵向冲击功平均值低于技术规格书的要求。该顶驱保护接头由于其螺纹部
2、位承受了较大的载荷,从而使螺纹根部发生了变形并形成脆性马氏体组织和微裂纹,随后在使用中该裂纹疲劳扩展,最终发生了断裂失效。关键词:顶驱保护接头;疲劳断裂;外螺纹;扭矩中图法分类号:TE921D0I:10.19459/ki.61-1500/te.2023.05.009Abstract:During the drilling production process,the top drive protection joint at the top of the drill string broke and failed.In order to de-termine the cause of the
3、fracture of the top drive protective joint,macro and micro analysis was conducted on the fracture morphology of theexternal thread,and experimental analysis was conducted on the mechanical properties and metallographic structure of the joint material.The results show that the physical and chemical p
4、roperties of the failed top drive protective joint material meet the requirements of API Spec7-22017,but the average longitudinal impact energy of the material is lower than the requirements of the technical specification.Thetop drive protection joint was subjected to a large load at its threaded po
5、rtion,resulting in deformation at the root of the thread and the for-mation of britle martensite and microcracks.Subsequently,the crack fatigue expanded during service,resulting in fracture failure.Key words:top drive protection joint;fatigue fracture;external thread;torque文献标识码:ACause Analysis of T
6、op Drive Protection Joint Fracture(CNPC CCDC Changqing Drilling Company,Xian,Shanxi 710018,China)文章编号:2 0 9 6-0 0 7 7(2 0 2 3)0 5-0 0 45-0 5WANG Qiang0引言顶驱保护接头主要用于钻柱的顶驱系统,它是连接在顶驱下考克和钻杆之间的接头,它既有转换接头的作用,又有保护下考克的作用。顶驱保护接头在顶驱钻井中承受了复杂的拉伸、扭转和弯曲等交变应力,因而顶驱保护接头在钻井生产中会发生断裂等失效事故。本文对发生了断裂失效的顶驱保护接头进行试验分析,确定了该顶驱保
7、护接头螺纹断裂原因,并提出了相应的改进措施,预防此类失效事故再次发生。1顶驱保护接头断裂失效情况2022年5 月8 日某钻井队在井深37 46 m时进行接单根作业,坐于对开门吊卡上的顶驱保护接头突然发生断裂。检查后发现,顶驱保护接头外螺纹大端第1扣处发生了断裂失效。事故发生时钻遇地层石盒子层,钻压为8 kN,转速为6 0 r/min,扭矩为1113kN,泵压为21.6 MPa,循环泵压为18.2 MPa。断裂的顶驱保护接头的螺纹规格为6 5/8 REGHLST39P,材料为4145 H。该接头于2 0 2 2 年4月19 日投人使用,使用时间共计17 8 h,上卸扣9 5 次。初投稿收稿日期:
8、2 0 2 2-0 9-14;修改稿收稿日期:2 0 2 3-0 2-2 0第一作者简介:王强,男,19 8 0 年生,工程师,2 0 0 3年毕业于长安大学工程机械学院机电一体化专业,获学士学位,现从事石油钻具工具技术管理工作。E-mail:.462试验结果及分析2.1宏观分析断裂后的顶驱保护接头长度为410 mm,断裂位置为外螺纹大端第1扣螺纹根部,断口距台肩面12 mm,该断裂的顶驱保护接头宏观形貌如图1所示。对该断裂顶驱保护接头的尺寸进行测量,结果见表1。五油管材与仪器疲劳扩展形貌。断口上的斜面区域为最终断裂区2 。断裂顶驱保护接头的台肩面上存在挤压痕迹,由此说明该顶驱保护接头上扣扭矩
9、较大。在断裂顶驱保护接头断口附近的螺纹部位取样,其宏观形貌见图3所示。从图3可见,该螺纹根部存在挤压棱边。将图3中的螺纹样品进行镶嵌、磨制和抛光处理,金相显微镜下观察其截面形貌,结果如图4所示。从图4可见,螺纹被挤压并发生了严重变形,螺纹面存在挤压棱边。螺纹根部倒角处过渡部位为尖锐形状,过渡圆弧部位存在2 条裂纹,并呈现疲劳开裂特征3,其中最长的裂纹扩展深度为374 m。2023年10 月挤开棱边螺纹变形500m图4端纹侧截面形貌图1断裂顶驱保护接头宏观形貌表1断裂顶驱保护接头尺寸测量结果外螺纹接头外径内径167.64,167.6060.4,61.68断裂顶驱保护接头断口宏观形貌如图2 所示。
10、图3螺纹根部宏观形貌mm内螺纹接头外径镗孔直径197.80,197.58150.9,151.50剪切屋对图4中的过渡圆弧曲率半径进行测量,结果如图5所示。从图5 可见,该顶驱保护接头螺纹根部过渡圆弧半径分别为12 0.37 m(0.12 mm)和7 9.6 4 m(0.08 mm)。贝纹线挤正迹图5 过渡圆弧曲率半径测量图2 断裂顶驱保护接头断口宏观形貌从图2 可见,该断口表面主要由垂直于轴向的平整平面和与轴向的夹角约为45 斜面组成。断裂起源于外螺纹大端第1扣螺纹根部。断口上平面区域存在贝纹线,这些贝纹线为顶驱保护接头在交变载荷作用下裂纹对图4中的样品进行浸蚀,在显微镜下观察其微观形貌,结果
11、如图6 所示。从图6 可见,螺纹的导向面、承载面以及螺纹牙根部均存在一层马氏体白亮层,且该部位存在组织变形流线,螺纹根部过渡圆弧处发生了开裂4。2023年第9 卷第5 期对同批次未使用的接头螺纹根部形貌进行观察,结果如图7 所示。从图7 可见,该螺纹牙底过渡圆弧倒角平滑。将图7 与图6 的螺纹牙底形貌进行对比,进一步说明断裂顶驱保护接头的螺纹根部在上扣和使用时发生了挤压变形。马氏体开裂图6 浸蚀后螺纹根部形貌500um图7 同批次接头螺纹根部形貌2.2理化性能分析2.2.1化学成分在断裂顶驱保护接头的本体上取样,用ARL-3460直读光谱仪对其进行化学成分分析,结果见表2。从表2可见,断裂顶驱
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 钻井 保护 接头 断裂 原因 分析
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。