油气管线穿越钻杆失效分析及预防

发布时间：2019-04-12 17:24

【摘要】：钻杆在钻进过程中具有举足轻重的作用,它将钻机扭矩传递给钻头,实现钻进。在钻孔中,钻杆承受着非常复杂的动载荷,几乎同时承受了拉、压、扭转、弯曲等应力,钻杆在导向、定向钻进过程中一旦出现一定程度的失效,将会对工程造成严重影响,不仅导致经济上的巨大损失,而且也会影响钻进速度,拖延钻进工期,使客户对公司产品失去信誉,后果不堪设想。因此,对钻杆进行失效分析,找出失效原因,采取改正或预防措施,使同类失效不再发生,或者把产品的失效限制在预先规定的范围内,避免早期失效,确保钻进顺利进行是非常有必要的。同时,提高钻杆质量也会给公司带来巨大的经济利益和良好的口碑,从而可获得巨大的社会效益。论文主要从钻杆接头的失效、钻杆管体的失效以及钻杆接头的超声波探伤三个方面对穿越钻杆的失效原因及预防检测进行了研究和分析,主要完成了以下工作:1)首先介绍了钻杆接头的一些基本失效形式及预防,并根据目前激光硬化技术在强化钻杆接头中的应用,对激光淬火技术进行了介绍,由于激光淬火过程中很大的过热度和过冷度使得淬硬层的晶粒极细、位错密度极高且在表层形成压应力,进而可以大大提高钻杆螺纹的耐磨性、抗疲劳、耐腐蚀、抗氧化等性能,从而延长钻杆螺纹的使用寿命。2)结合施工现场常见的钻杆断扣、粘扣失效,通过理化性能检验,对施工过程中发生的两例钻杆外螺纹接头断裂原因进行了失效分析。由于导致钻杆发生粘扣的因素很多,也是困扰钻杆生产厂家和施工单位一种常见失效形式,因此,本文也从生产厂家和现场操作两个方面对可能导致钻杆发生粘扣的原因及预防措施进行了介绍,以减少此类失效的发生。3)从施工和生产两个方面分别介绍了可能导致钻杆杆体发生断裂的原因,并给出了一些相应的预防措施。接着,对大口径管道穿越过程中可能导致钻杆杆体发生断裂的主要原因进行了介绍,并给出了一些预防此类失效的措施。最后,结合一例杆体断裂钻杆进行了失效分析。4)钻杆接头部位的几何形状截然不同于钻杆杆体,该部位的应力集中现象非常明显。其在复合交变应力的作用下,极易萌生疲劳裂纹。因此,定期对钻杆螺纹部位的疲劳裂纹进行检测,可以预防因此而引起的钻杆断裂事故。文中也通过对钻杆螺纹部位疲劳裂纹的特点及检测方法和检测原理的介绍,并结合实际对比试块分别在钻杆公头螺纹部位的大端的第二个至第三个螺扣之间的根部预制了长均为20mm,宽均为0.6mm,深度分别为1mm、2mm、3mm的槽,并通过超声探伤仪对这些缺陷进行了定位检测、指示长度的测定等,验证了采用超声探伤仪可以实现钻杆螺纹部位的裂纹型缺陷定位及长度的测定,且误差在一定的合理范围内。最后,建议可以尝试在钻杆公接头螺纹部位的内表面进行探伤,目前还没有看到此种探测方法的提及与应用,在公头螺纹部位的内表面探伤用的是一次波,从理论上来讲探伤的准确率能高一些。5)结合实习期间在钻具生产现场的所见所闻,较浅显地对钻杆生产过程中可能存在的潜在失效原因进行了简单的归纳和总结,并提出了相应的预防措施及改进建议和意见。
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【学位授予单位】：西安石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TE973.4

【参考文献】