钻具螺纹应力检测及评价软件开发与应用
基于三维模型的螺杆钻具传动轴螺纹强度评价研究
基于三维模型的螺杆钻具传动轴螺纹强度评价研究练章华;刘洋;林铁军;于浩;罗泽利;郝军【摘要】In order to study the forced state of drive shaft on the positive displacement motor (PDM)in the three-dimensional borehole trajectory space,a mechanical model of straigh thread with screw lift angle was proposed according to the finite ele-ment control equations of thread connection. The finite element calculation was carried out,and the strength of connecting thread under the corresponding conditions was studied. The results showed that under the effect of compression,torsion,and combined bending and torsion load respectively,the overall stress of pin thread end was 3-4 times larger than that of box thread. The compression load was also an important reason of connection thread gluing. The drive shaft joint received the greatest influence by the combined bending andtorsion,followed by the torque load,and the least influence by the compres-sion load. The yield failure of thread joint might be caused by the long term work under the combined bending and torsion load. The results will help to make qualitative and quantitative judgment about the mechanical strength of drive shaft,and provides a new understanding for further study on the force of drive shaft connection thread.%为了研究螺杆钻具传动轴在三维井眼轨迹空间中的受力状态,根据螺纹连接的有限元控制方程,建立1种带螺旋升角的直扣螺纹力学模型,采用有限元方法对其进行计算,研究相应工况下连接螺纹的强度,结果表明:分别在压缩、扭转、弯扭组合载荷作用下,公扣螺纹端整体受到的应力比母扣螺纹要大3~4倍;压缩载荷也是连接螺纹粘扣的重要原因;传动轴接头受到弯扭组合作用的影响最大,其次为扭矩载荷,影响最小的是压缩载荷;长期在弯扭载荷作用下工作,会导致螺纹接头发生屈服破坏.以上结论有助于对传动轴的力学强度进行定性和定量判断,为进一步研究传动轴连接螺纹的受力提供了1种新的认识.【期刊名称】《中国安全生产科学技术》【年(卷),期】2017(013)008【总页数】6页(P108-113)【关键词】传动轴;;强度粘扣;断裂;螺旋升角【作者】练章华;刘洋;林铁军;于浩;罗泽利;郝军【作者单位】西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室,四川成都610500;西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室,四川成都 610500;西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室,四川成都 610500;西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室,四川成都 610500;西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室,四川成都 610500;中国石油集团钻井工程技术研究院江汉机械研究所,湖北荆州 434000【正文语种】中文【中图分类】X9370 引言近年来油气开采工程中螺杆钻具已经获得了广泛应用，但是国产螺杆钻具总体上寿命短且不够稳定，螺杆钻具的失效严重影响生产，造成重大的经济损失，传动轴又是螺杆钻具中最薄弱的环节之一。
钻井水力学分析软件的研发和应用
钻井水力学分析软件的研发和应用作者：赵玉杰陈克霞马同新周勇来源：《中国管理信息化》2014年第04期[摘要] 充分考虑钻井现场应用的特点，从水力学分析软件的研发思路、流程设计、研发和应用情况来说明，如何将流变模式优选、水力学分析、水力学优化和提下钻抽汲波动分析等现代钻井工程理论和现代信息技术有机地结合在一起，让用户方便、快速、准确地分析钻井作业情况，便于用户高效、科学、安全地进行钻井作业。
[关键词] 钻井液；流变模式；抽汲波动分析；水力学分析；水力学优化doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2014 . 04. 026[中图分类号] F272.7 [文献标识码] A [文章编号] 1673 - 0194（2014）04- 0049- 031 概述钻井作业是石油勘探作业中重要的一环，尽管钻井工程技术不断发展，但是如何高效、科学、安全地钻井必须依赖精确的水力参数计算。
现在不管是垂直钻井，还是大位移水平钻井，计算出比较准确的钻井水力学参数，都是必要的。
钻井液是钻井的血液，钻井液在钻井过程中是否能有效携带钻井岩屑，平衡地层压力，既不会发生井漏，也不会造成井涌就必须进行水力学分析计算，进一步分析、优化钻井液性能，和钻井设备有效配合，科学地指导钻井作业。
2 设计思路2.1 流变模式优选钻井作业中常用的水力学流变模式有5种：牛顿、宾汉、幂率、卡森和赫谢尔-巴尔克莱模式，流变模式不同，计算的水力学参数将会有较大的差异，所以优选流变模式非常重要。
因为不同的流变模式有自己比较适用的剪切速率范围，所以导致流变模式的选择不仅和泥浆性能有关，还和当时所处的钻井状态有关，所以软件设计中为了适应钻井作业的各种情况：钻进、循环、接单根、提下钻、下套管等，在软件中提供自动优选流变模式和手动选择流变模式两种方式进行水力学分析计算。
自动优选流变模式采用最小二乘法优选出与钻井液性能拟合程度最高的流变模式。
浅谈螺杆钻具API螺纹检测技术的应用与发展
浅谈螺杆钻具API螺纹检测技术的应用与发展螺杆钻具是钻采石油的重要工具，在当今钻井提速、地质情况复杂，对螺杆钻具的产品质量要求更高，螺杆钻具的质量对提高石油资源的开采有很大的影響，API螺纹也是影响螺杆钻具质量的重要因素之一，如何提高螺杆钻具的产品质量，那就要加强螺杆钻具API螺纹检测手段，在本次研究中主要对螺杆钻具API螺纹检测技术的应用与发展进行研究。
标签：单参数测量仪;API螺纹;应用API螺纹是石油产品中使用最广的，REG（正规）、IF（内平）、NC（数字）这些螺纹是这一产品非常重要的组成部分，所以，需要重点检测API螺纹。
长时间以来，石油领域内的螺纹检测都是专用的塞规、量规检测紧密距来开展工作判定，所以，在工作当中一般会选择紧密距看做是石油螺纹检测的指标。
但是，随着检测技术的不断发展，螺纹单参数测量仪已经在单位使用，通过该参数与螺纹规的配合应用，能够分析螺纹加工的技术要求。
一、螺杆钻具API螺纹检测过程中需要注意的问题分析一般而言，螺纹检测作业当中，需要注重以下几个问题。
一是，在具体时间中量规与量具，并且和被测产品之间保持一定的等温，量具与被检测的产品没有温差，加工螺纹后会有切削热存在，这时候如果试量规，尤其是内螺纹量规，就会对测量结果产生不良的影响，还会导致量规难以从接头中卸下来，抱死量规;二是，再测量API内螺纹端面距时，必须注意记录工作过程，认真、仔细、如实填写记录表，螺杆钻具内螺纹端面距正负号不要标错，量规进去标号正，反之负号;三是，图1，在使用锥度螺纹单参数测量仪的时候，必须彻底地清除量表回程的误差;四是，需要正确看待测量锥度的回零问题。
当回零不正确的话，就需要重新测量，必须注重完成螺纹区测量的螺距之后，全面覆盖这一区间，即能够重叠测量的螺距，然而如果只是在一个螺距中是不行的，通过重叠方式进行检测，由小端再到大端的检测过程中，需要注重表读数和具体测量之间的数值一致性，不然的话就需要通过表盘最大的读数和指针读数差获得测量值;五是，修正好紧密距。
浅谈石油钻具螺纹磁粉探伤检测的必要性
浅谈石油钻具螺纹磁粉探伤检测的必要性发布时间：2021-11-03T23:14:29.325Z 来源：《基层建设》2021年第21期作者：李涛[导读] 摘要：石油钻井工具通常是指石油勘探中使用的专业工具。
中石化中原石油工程公司管具公司河南濮阳 457331摘要：石油钻井工具通常是指石油勘探中使用的专业工具。
主要成分为物理性能强的无缝钢管，具有承受疲劳、磨损、交变载荷等优点。
石油钻井工具由内螺纹、外螺纹和主体组成，在井下工作时通过螺纹完全连接。
螺纹具有最直接的承载能力。
钻杆承受复杂的应力，例如拉伸、压缩和扭曲。
钻孔和钻孔，出现疲劳裂纹。
叠钻、对等钻、滑钻等容易产生复杂的受力、重载和裂纹等破坏性缺陷。
钻具螺纹中最具破坏性的缺陷是水平和垂直。
钻具螺纹的破坏性缺陷给井队建设带来了很大的困难。
减重导致施工时间延误，严重的会造成经济损失和严重的安全事故。
因此，螺纹缺陷检测是必不可少的。
完善的检测，防止检测失败，准确判断缺陷性质，为井队提供保障奠定了基础。
关键词：石油钻具；螺纹；磁粉探伤；缺陷引言石油钻具还包括钻杆、钻铤、方钻杆等专用钻具。
石油钻井工具在下井作业时的运动状态非常复杂，螺纹由于长期受拉扭力容易发生开裂，导致破坏性事故。
因此，有必要利用磁粉探伤技术对钻具进行及时检测。
磁粉探伤是一种灵敏度高、可操作性优良的无损探伤方法，通过快速有效地检测钻具螺纹部分的裂纹和确认缺陷，有效地检测危险事故，避免和优化生产。
钻具的效率。
在本文中，将从石油钻具螺纹检测入手，分析石油钻具螺纹疲劳裂纹产生的原因，并对石油钻具进行磁粉探伤检测，避免和优化检修事故。
1石油钻具螺纹检测1.1石油钻具螺纹检测的差异石油钻井工具螺纹划痕检测常用的方法有超声波划痕检测和磁粉划痕检测。
纱线的超声波探伤可以发现平行于纱线端面的缺陷，因此很难发现纵向缺陷。
螺纹磁粉探伤可以检测螺纹的表面缺陷和近表面缺陷，是一种无损检测技术。
水平和垂直裂缝是可以找到的，但深埋缺陷很难找到。
双台肩钻具螺纹应力与密封性能影响因素分析
2021年第49卷第1期—20 —石油机械CHINA PETROLEUM MACHINERYV钻井技术与装备A双台肩钻具螺纹应力与密封性能影响因素分析"刘永刚▽尹成先1,2 丁宇奇彳(1.中国石油集团石油管工程技术研究院2.石油管材及装备材料服役行为与结构安全国家重点实验室3.东北石油大学机械科学与工程学院)刘永刚，尹成先，丁宇奇.双台肩钻具螺纹应力与密封性能影响因素分析.石油机械，2021, 49 (1)： 20-27.摘要：钻具连接螺纹接头强度和密封性能会对钻具的正常工作产生直接影响。
为了保证油气 开采顺利进行，有必要对钻具螺纹接头进行强度和密封性能分析。
为此，以双台肩超高抗扭钻具连接螺纹为研究对象，考虑螺纹不对称性、螺旋升角以及主副台肩接触和螺纹齿面接触等因素， 建立了包含进刀槽和退刀槽的钻具螺纹接头三维有限元模型。
采用有限元分析方法开展了不同公差配合尺寸、不同载荷形式和不同材料下螺纹接头强度和密封性能分析。
研究结果表明：由于间 隙的存在，极限配合公差尺寸下螺纹应力比名义尺寸下螺纹应力大25%左右，且其副台肩密封失 效；弯矩使螺纹应力和接触压力分布均呈现一侧增大一侧减小的现象，轴向载荷使螺纹应力大幅增大，最大增大了 75%,同时主台肩密封失效；不同材料螺纹应力分布规律相同，在弹性模量减 小％的条件下，螺纹应力以及接触压力均减小8%左右。
因此，极限配合公差尺寸以及过大的轴向载荷会破坏螺纹接头的密封性能，材料对螺纹接头的性能影响不大。
研究结果可为钻具螺纹接头设计和应用提供参考。
关键词：钻具螺纹接头；三维有限元模型；应力；接触压力；进刀槽；退刀槽中图分类号：TE921 文献标识码：A DOI ： 10. 16082/j. cnki. issn. 1001-4578. 2021. 01. 003Analysis on the Factors Influencing Thread Stress and SealingPerformance of Double-Shoulder Drilling ToolLiu Yonggang 1,2 Yin Chengxian 1,2 Ding Yuqi 3(1. CNPC Tubular Goods Research Institute ； 2. State Key Laboratory for Performance and Structure Safety of Petroleum Tubular Goods and Equipment Materials ； 3. College of Mechanical Science and Engineering , Northeast Petroleum University')Abstract : The normal operation of drilling tool is direcdy affected by the strength and sealing performance ofits threaded joint. Therefore , in order to ensure the smooth progress of oil and gas production , it is necessary to an alyze the strength and sealing performance of the threaded joints of drilling tools. Taking the connection thread ofdouble-shoulder ultra-high torsion-resistant drilling tool as the research object , the three-dimensional finite element model of the threaded joint of drilling tool including engage groove and retract groove is established by considering thread asymmetry , helix angle, primary-secondary shoulder contact and thread tooth surface contact. In addition , the strength and sealing performance of threaded joint under different tolerance fit sizes, load forms and materialsare analyzed by means of the finite element analysis method. The results show that due to the existence of the gap , the thread stress under the limit fit tolerance dimension is about 25% larger than that under the nominal dimension ,and the sealing of its secondary shoulder fails. Due to the existence of bending moment , the distribution of threadstress and contact pressure presents the phenomenon of increasing on one side and decreasing on the other side.*基金项目：国家自然科学基金项目“极端条件下气井油井管端力学行为及其螺纹密封机理研究”(51574198)。
浅析钻完井关键技术适应性评价软件开发
EXCHANGE OF EXPERIENCE 经验交流摘要：针对各项钻完井关键技术，国内外相关石油公司和科研单位提出了相应的适应性评价技术，但是未形成完善的钻完井技术适应性评价体系，无法满足石油公司方案决策要求。
针对这一技术需求，论文介绍了钻完井关键技术适应性评价软件v1.0，该软件采用先进的测井解释、井壁稳定分析、钻速预测、水力学计算、储层敏感性预测、产能预测和工程成本计算模型，结合人工神经网络技术、蒙特卡洛理论和专家系统技术，建立了基本完善的钻完井关键技术适应性模拟平台，对不同钻完井方式/技术欠平衡钻井、复合钻井、新型钻头、不同完井方式等的预期效果进行软件模拟，实现完整的技术和经济适应性评价，可有效提高公司决策、方案设计和现场施工的科学性。
关键词：钻井方式；完井方式；适应性评价；钻速方程；蒙特卡洛；专家系统一、前言随着钻完井技术的不断发展，一系列新技术的出现极大地改善了钻完井施工效率或油气井产能，如复合钻井、欠平衡/控压钻井、旋冲钻井、智能完井等，部分技术已在某些油田推广应用。
但是，由于各油田工程、地质特点各异，对于某些技术，在未经科学论证的情况下便盲目引进或推广可能造成成本浪费，甚至增加施工风险，如欠平衡钻井可有效提高机械钻速，且有利于保护油气层，但是也易导致井壁坍塌，井控风险增大和施工成本增加。
因此，进行钻完井方式的技术和经济适应性的定量评价具有重要意义。
国内外石油公司和科研单位在欠平衡钻井、控制压力钻井、钻井提速、钻井安全、致密砂岩气钻完井方面提出并建立了相应的评价技术[1-10]，但是，未形成完善的钻完井技术适应性评价体系。
笔者针对各种钻井方式、完井方式技术特点，开展技术和经济适应性评价方法研究，基本形成了完善的钻完井方式适应性评价理论体系，即以机械钻速方程为核心的钻井方式适应性评价体系和以产能方程为核心的完井方式适应性评价体系，并开发了钻完井关键技术适应性评价软件，可进行单项技术的适应性评价，也可为油田钻完井一体化方案决策、设计和施工提供科学依据。
钻具螺纹ACFM检测技术
钻具螺纹ACFM检测技术成都巨力恒科技有限公司陈先富ACFM（Alternating Current Field Measurement）是一种交流电磁场检测技术，用于检测金属表面的缺陷并对缺陷进行定量，但无须与被测件接触，可通过涂层进行检测。
其工作原理是：在被测件中感应生成一个均匀的交流电流，当表面存在缺陷时，则对生成的均匀电流场起到干扰，此时，采用特殊的专用探头、仪器控制系统和软件，可测到平行于缺陷和垂直于被测件表面的受扰磁场，从而查出缺陷并对缺陷进行定量。
ACFM检测时能通过厚度高达5mm的涂层，可提供缺陷长度和深度的信息。
由于检测缺陷和对缺陷进行的定量是基于测得信号的理论分析，故无须在测前对仪器进行校准。
在二十世纪八十年代后期，ACFM技术首先被用于水下结构关键部位焊缝质量的检验以及有表面涂层的金属结构的检验，1997年巴西国家石油公司将ACFM技术用于海上石油平台的结构检验。
随着对其不用去除涂层而实现表面疲劳裂纹检测的价值的认可及该技术进一步发展和成熟，开始被广泛地应用到石化、核工业、钢铁和铁路工业、土木结构比如桥梁检测、航空航天等领域中。
ACFM技术和涡流检测一样，无需接触便可检测螺纹表面，但ACFM技术同时具备无需校正便可测出裂纹尺寸的优点，这就保证了不会出现涡流检测时校准块人工缺陷设定的难题，避免因操作失误、人造裂纹不具有几何代表性等多种因素造成误差。
ACFM 探头的磁场在工件表面产生均匀电场（电流 ), 当工件完好时，磁场分量By、Bz 和BX 的值为零（图1）。
当电流经过有裂纹表面时，电流从裂纹的最深处向其边缘（或裂纹的任一面）集中，BX 轴出现一个宽凹陷区，BY和 BZ出现高幅值的波峰和波谷（图3）。
图2给出了一条裂纹在X轴与Z轴上的检测信号，ACFM探头通常测量BX和BZ分量， BZ用来估算裂纹长度，BX用来估算裂纹深度。
ACFM技术相比于传统的无损检测技术具有以下几个突出优点：①非接触检测，能穿透数毫米被测物表面的铁锈、油漆、涂层、海生物等，所以无须清理或少量清理被测物表面；②检测速度快、精度高，能准确的检测出裂纹的长度和深度；③理论数学模型精确，配合专业的软件，可以自动运算、电子存档和离线分析资料。
钻具无损检测技术应用效果探究
钻具无损检测技术应用效果探究钻具无损检测技术应用效果探究【摘要】经过长时间使用之后钻具就会产生金属疲劳现象，缩短了钻具的使用寿命，使钻具螺纹、本体容易出现脱落情况，严重影响工作开展。
而采用适合、有效的设备及手段对钻具实行无损检测，能帮助发现钻具存在的缺陷、受损部位。
本文主要分析了无损检测方式选线、超声波无损检测的具体操作以及结果分析，最后总结了钻具在检测过程中的一些考前须知。
【关键词】无损检测；超声波；钻井工具钻具长时间使用之后，就会出现承受负荷作用不佳、金属疲劳情况，假设钻井出现脱落现象就会造成严重平安事故。
通常情况下，对于出现在钻具外观上的缺陷比拟容易观察发现，但是钻具内部出现金属疲劳时就很难发现。
这时就需要采用无损检测方法才能帮助及时了解问题所在，评估钻具具有的承载水平，采取有效措施减轻钻具损坏程度，防止钻具发生失效情况。
1.分析无损检测方法的选择1.1无损检测方法类型在检查钻具是否出现损坏情况时采用无损探伤检测方法、硬度测试方法、螺纹检验方法以及液压承压检验方法等其他检测方法。
无损探伤检验方法中还包括了射线探伤、超声波探伤方法以及涡流探伤方法、磁粉探伤方法，另外还有渗透探伤方法等。
不同类型检测手段需要使用的工具都不相同，并且对于检测条件标准也有差异。
1.2几种无损探伤检测方法原理分析X射线探伤方法：X射线能穿透钻具然后出现耗损情况，形状及厚度不相同的物质对其产生的吸收情况也不相同，形成的图形也有所差异，从而能帮助判断出工具内部缺陷情况。
超声波探伤方法：超声波能进入金属材料内部，在从一个截面透进另外截面过程中，会在相交界面边缘上形成反射情况，从而起到检查钻具内部受损情况。
从探头位置到钻具内部，如果发现受损情况，零件地面与受损部位会形成反射脉冲波，进而判断受损程度、位置。
涡流探伤方法：交流电磁线圈可以在金属零件外表形成涡流，在发现受损部位时涡流会出现改变，根据这一原理来到达检测钻具缺陷。
磁粉探伤方法：利用磁粉物质来显示磁场在铁磁性材料物质中的分布情况，帮助发现零件外表缺陷或者是靠近零件外表受损情况，还能帮助发现金属疲劳情况等。