Page 89 - 理化检验-物理分册2022年第四期

DOI : 10.11973 / lh jy -wl202204019

钻井工具接头内螺纹牙型底部开裂原因

娄 琦 ,韩新利 ,赵金兰 ,赵 冰 ,宋 寰 1

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( 1. 中国石油集团工程材料研究院有限公司,西安 710077 ; 2. 中国石油长庆油田分公司,西安 710018 )

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

Causesofcrackin g atthebottomofinternalscrewedteethindrillin g tool j oint
,

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LOUQ i , HANXinli , ZHAOJinlan , ZHAOBin g SONGHuan 1

( 1.CNPCTubularGoodsResearchInstitute , Xi ’ an710077 , China ;

2.PetroChinaChan gq in gOilfieldCom p an y , Xi ’ an710018 , China )

Abstract : Thecircumferentialcracksa pp earedinadrillin gtool j ointaftershort-term use.Thecrackin g

causeswereanal y zedb y chemicalcom p ositionanal y sis , hardnesstestandmetallo g ra p hicexamination.Theresults

showthatthecrackofthedrillin g tool j ointwasfati g uecrack , andthecrackinitiatedatthebottomofthethread

toothp rofileclosesttotheinternalthread j ointandtherodbod y .Undertheactionof p eriodicfati g ueload , thecrack

extendedcircumferentiall yalon g thebottomofthethreadtoothp rofile , andatthesametimeextendedoutward , and

finall y theouterwallcracked.

Ke y words : drillin g tool j oint ; internalthread ; fati g uecrack ; stressconcentration

钻井工具接头通过螺纹将钻杆、 钻柱构件及其 某 钻 井 工 具 接 头 外 径 为 89 mm , 长 度 为

他钻井装置连接在一起, 用于传递力和扭矩, 钻井工 200mm , 一端是外螺纹接头, 另一端是内螺纹接头,
具接头是钻井介质的循环传输通道, 在石油勘探领 由无磁棒料经机械加工制成。该接头的内螺纹处多
域起着重要的作用。钻井工具接头的服役条 件恶 发疲劳裂纹或断裂失效, 严重影响了作业进度。笔
劣, 需要承受拉压、 弯曲、 扭转、 振动等多种载荷的复 者采用化学成分分析、 硬度测试、 金相检验等方法对
合作用, 在使用过程中一旦发生失效, 将严重影响钻 某典型钻井工具接头的开裂原因进行了分析, 结果
井进度并增加钻井成本 [ 1 ] 。随着我国能源需求量的 可为提高该类接头的使用寿命提供借鉴。
增加和国家保障能源安全战略要求的实施, 油气勘
1 理化检验
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 1.1 宏观观察
钻柱构件的寿命, 对保障钻井工作安全有序的进行 钻井工具接头截取试样的宏观形貌如图 1 所
具有十分重要的意义。 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
收稿日期: 2021-08-24
到明显的开裂, 开裂处位于内螺纹最后一牙的牙型
基金项目: 中国石油天然气集团公司基础研究基金项目( 2019D-
底部。对其进行渗透检测, 结果如图 2 所示, 从外表
5008 ; 2019Z-03 )

作者简介: 娄 琦( 1981- ), 女, 硕士, 高级工程师, 主要从事石油 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。
管材的质量评价工作, lou q @cn p c.com.cn
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