Page 78 - 理化检验-物理分册2021年第十期

高斌强, 等: 某井 S135钢级钻杆挤扁原因

图6 139.7mm 钻杆卡瓦结构特点和工作时状态

Fi g 6 Structuralcharacteristicsandworkin g stateof139 7mmdrill p i p esli p a p h y sicaldrawin g ofdrill p i p esli p

b schematicdia g ramofdrill p i p esli p c toothmarksleftb y normalen g a g ementofsli p anddrill p i p e
卡瓦牙板对钻杆夹紧的示意图如图7所示, 挤 果显示两侧牙板的咬痕深度较深, 其中 1 号、 2 号、
扁失效的区域在左右两侧牙板的中间, 如图中所示。 5号咬痕为左右两侧的牙板留下的最深咬痕, 平均

对失效钻杆的牙板咬痕进行观察, 可观察到3页卡 深度约0.88mm ; 中间的牙板咬痕相对要浅一些, 其
瓦页对应的牙板咬痕并不均匀, 且每一页卡瓦上的 中3号、 4号咬痕为该中间牙板留下的最深咬痕, 平
3列牙板的咬痕也不均匀, 甚至沿管体轴向方向, 每 均深度约0.48mm 。两侧牙板的咬痕深度是中间牙

一列牙板的不同牙板的咬痕也不均匀, 如图8所示。 板咬痕深度2倍左右, 说明挤扁失效钻杆在服役时
图8a ) 和 b ) 所示的为变形位置左、 右侧牙板咬痕, 卡瓦左右两侧的牙板对其施加的径向应力要比中间
3列牙痕中两侧的牙痕较深, 中间列较浅, 且每一个 牙板对钻杆的径向应力大得多。
牙板沿圆周方向的每个牙齿的咬痕也是由深到浅。
图8c ) 所示为变形位置对面的卡瓦页所留下的咬
痕, 可以看出, 这页牙板的3列牙痕是中间列深, 两
侧列浅。
咬痕的深浅直观表现了卡瓦上牙板与管体的接
触应力情况, 接触应力越大, 对管体的咬痕越深。同
时, 钻杆管体在整个圆周的咬痕深度的差异, 说明钻
杆管体与卡瓦牙板间的接触不均匀, 咬痕深的区域,
图7 钻杆在卡瓦中的示意图
接触应力大, 管体承受的外挤压力大。 金相检验结
Fi g 7 Schematicdia g ramofthedrill p i p einthesli p

图8 挤扁钻杆的卡瓦牙板咬痕宏观形貌

Fi g 8 Macromor p holo gy ofbitemarksonsli p teeth p lateoftheflatteneddrill p i p e a bitemarksontheleftteeth p late

b bitemarksontheri g htteeth p late c bitemarksonthemiddleteeth p late
2.3 卡瓦夹持钻杆受力分析 力S h , 环向应力为很多因素的函数, 如卡瓦长度、 卡
依据 APINS-1 、 DS-1标准5.12可以得知, 井下 瓦和卡瓦座之间的摩擦因数、 管体外径、 所用设备的

会形成环向应 为这些因素组
/
钻柱悬质量产生的单元拉升应力S t 情况以及其他的因素。定义 S h S t
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