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鉆具廠家分析鉆桿和接頭的使用
發(fā)布時間：
2024-03-22
鉆桿柱達到臨界轉速時，會時鉆桿發(fā)生振動，這個振動往往會造成鉆桿彎曲、過度磨損、迅速損傷和疲勞破壞。特別是鉆桿發(fā)生兩種類型振動（波節(jié)振動與彈簧擺型振動）重合時最為不利。臨界轉速隨鉆具的長度、鉆具尺寸、鉆鋌尺寸和井眼大小而變化。
一、振動、彎曲磨損
鉆桿柱達到臨界轉速時，會時鉆桿發(fā)生振動，這個振動往往會造成鉆桿彎曲、過度磨損、迅速損傷和疲勞破壞。特別是鉆桿發(fā)生兩種類型振動（波節(jié)振動與彈簧擺型振動）重合時最為不利。臨界轉速隨鉆具的長度、鉆具尺寸、鉆鋌尺寸和井眼大小而變化。
二、拉伸破壞
拉伸破壞常發(fā)生在提拉被卡的鉆桿過程中。當上提拉力超過屈服點時，在鉆桿壁的最弱部分或最小斷面處，會發(fā)生“細脖子”變形。如果上提拉力超過剛才的極限強度，則鉆桿將被拉斷。拉伸破壞一般發(fā)生在鉆柱的上部。因為上部鉆具既要承受壓力，又要承受鉆柱的重量。
三、疲勞破壞
疲勞破壞是鉆桿破壞中最常見的。疲勞破壞有三種基本類型：
1、純疲勞破壞
鉆桿要承受拉伸、壓縮、扭轉和彎曲的周期性應力。拉伸和彎曲是最危險的應力。目前，鉆桿疲勞破壞的主要原因是鉆桿在彎曲井孔中旋轉時發(fā)生周期性應力所致。在彎曲的井孔中，即使鉆鋌有足夠的厚度，仍然可能發(fā)生疲勞破壞，而且破壞的位置不一定。當鉆桿發(fā)生彎曲時，鉆桿每旋轉一圈，其對應的位置會由于重復性的受拉和受壓而產生周期性應力?？拷@鋌以上的鉆桿最可能受到彎曲，因為鉆鋌具有較大的剛性，能抵抗彎曲，彎曲將發(fā)生在鉆鋌以上的鉆桿。同時鉆桿上的最大應力發(fā)生于鉆桿加厚部位的末端，約距接頭50厘米的位置。如上所述，接頭不可能彎曲，彎曲只能發(fā)生在管壁較薄的鉆桿體上，在這斷面變化的位置，起到類似虎鉗固定的作用，使它成為彎曲力的支點。如果鉆桿在其全長上均勻地彎曲，則作用于鉆桿上的應力會變得低一些，疲勞破壞的應力周期數可以提高。
此外，還有一些其他原因會造成純疲勞破壞的彎曲應力。例如，任何一根彎曲鉆桿往往都是疲勞破壞的潛在因素。彎曲的方鉆桿會使轉盤以下第一根鉆桿彎曲，一旦這根鉆桿承受的應力足夠大時，就會造成疲勞破壞。天車不對中，也會使鉆桿發(fā)生疲勞破壞，因為它會在方鉆桿和鉆桿上造成彎曲應力。
2、凹口疲勞破損
鉆桿表面的不完好，無論是機械加工形成的，還是冶金過程中形成的，都將大大地影響鉆桿的疲勞極限，其影響的程度取決于缺陷的位置、方向、形狀和數量。如果凹口位于鉆桿上的不是主要應力作用的部位，則對疲勞破壞的影響較微。但是，如果凹口位于距接頭50厘米范圍內，由于這個部位是鉆桿產生最大的彎曲應力處，就會成為疲勞破壞的核心。縱向凹口能擴散應力而無危害。然而，一種即使是細微的但具有尖銳底角的刻痕，也會使應力提高，而且導致破壞。
3、腐蝕疲勞破壞
這種破壞是目前使鉆桿早起破壞的普遍原因。腐蝕可能以各種或數種綜合的破壞形式（侵蝕、磨壞、疲勞）造成極為嚴重的破壞。有時，幾種腐蝕形式會同時發(fā)生，但是一般說來，總是有一種腐蝕形式成為主要破壞原因。
（1）腐蝕劑 影響鉆具鋼材的主要腐蝕劑有：氧氣、二氧化碳、硫化氫、溶解鹽類（氯化物、碳酸鹽和硫酸鈉、鈣、鎂）、各種酸類（甲酸、醋酸等）。
?。?）影響腐蝕速率的因素
PH值 低PH值的水基泥漿，會降低鉆具的疲勞壽命。PH值是控制腐蝕疲勞的主要因素，但是如何精確測定出足以預防疲勞破壞的最低PH值是困難的。許多使用者認為，泥漿PH值低于9.5，會降低鉆具的疲勞壽命。
溫度，絕大多數的腐蝕速率會隨溫度的增加而加快。
流速，隨著泥漿流速的增加會加速腐蝕的速率。
不均勻性，鋼材組分或微觀結構的局部差異，會增加腐蝕速率。
高應力，一般在承受高應力的部位比低應力部位的腐蝕率快。
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