摘 要:某钻井工具接头在短期使用后出现周向裂纹,采用化学成分分析、硬度测试、金相检验 等方法对其开裂原因进行了分析。结果表明:该钻井工具接头的裂纹为疲劳裂纹,裂纹萌生于内螺 纹接头与杆柱体最临近的螺纹牙型底部,在周期性疲劳载荷的作用下,裂纹沿螺纹牙型底部周向扩 展,同时向外壁方向扩展,最终外壁发生开裂。
关键词:钻井工具接头;内螺纹;疲劳裂纹;应力集中
中图分类号:TG115 文献标志码:B 文章编号:1001-4012(2022)04-0073-04
钻井工具接头通过螺纹将钻杆、钻柱构件及其 他钻井装置连接在一起,用于传递力和扭矩,钻井工 具接头是钻井介质的循环传输通道,在石油勘探领 域起着重要的作用。钻井工具接头的服役条件恶 劣,需要承受拉压、弯曲、扭转、振动等多种载荷的复 合作用,在使用过程中一旦发生失效,将严重影响钻 井进度并增加钻井成本[1]。随着我国能源需求量的 增加和国家保障能源安全战略要求的实施,油气勘 探力度不断加大,随之而来的钻具失效事故也时常 发生[2-3]。分析钻具失效的原因,采取有效措施提高 钻柱构件的寿命,对保障钻井工作安全有序的进行 具有十分重要的意义。
某 钻 井 工 具 接 头 外 径 为 89 mm,长 度 为 200mm,一端是外螺纹接头,另一端是内螺纹接头, 由无磁棒料经机械加工制成。该接头的内螺纹处多 发疲劳裂纹或断裂失效,严重影响了作业进度。笔 者采用化学成分分析、硬度测试、金相检验等方法对 某典型钻井工具接头的开裂原因进行了分析,结果 可为提高该类接头的使用寿命提供借鉴。
1 理化检验
1.1 宏观观察
钻井工具接头截取试样的宏观形貌如图 1 所 示,该接头在断裂时,已经间断地使用一个月。对试 样进行目视检测,在其外表面和内螺纹处均可观察 到明显的开裂,开裂处位于内螺纹最后一牙的牙型 底部。对其进行渗透检测,结果如图2所示,从外表 面测量,其裂纹长度为50mm,从内部测量,开裂长 度大于外表面显示的裂纹长度。
