G105钢级钻杆外螺纹接头裂纹原因分析.pdf

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1、2014年第43卷石油矿场机械第1O期第39页0ILFIELDEQUIPMENT2014，43(10)：39—44文章编号：1001—3482(2014)10～0039—06G105钢级钻杆外螺纹接头裂纹原因分析龚丹梅。余世杰。。袁鹏斌，高连新(1．上海海隆石油管材研究所，上海200949；2．西南石油大学材料科学与工程学院，成都610500；3．华东理工大学，上海200237)摘要：某油田在定向钻井作业过程中有多根G105钢级钻杆外螺纹接头出现断裂和裂纹。对该井钻杆使用情况进行调查研究，并对1根螺纹牙底有裂纹的外螺纹接头进行失

2、效分析。失效分析内容主要包括断口观察、钻杆接头材料化学成分分析、力学性能及金相组织分析，并通过有限元方法模拟分析API标准NC31接头受到复合载荷时的应力分布状态，比较NC31接头标准外径与增大外径时外螺纹接头螺纹牙受力情况。分析结果表明：接头螺纹牙底裂纹为疲劳裂纹，钻杆接头外螺纹大端第1～3牙为应力集中区域。由于在该定向井造斜点附近井眼全角变化率较大，存在较大的结构弯曲，使接头承受较大的交变复合载荷，最终在接头螺纹应力集中区萌生疲劳裂纹，导致失效。关键词：钻杆；螺纹；疲劳裂纹；失效分析中图分类号：TE921．207文献标识码：

3、Bdoi：10．3969／j．issn．1001—3482．2014．10．009CauseAnalysisonPinJointCrackofG105GradeDrillPipeGONGDan—mei，YUShi—jie，YUANPeng—bin，GAOLian—xin。(1．ShanghaiHilongOilTubularGoodsResearchInstitute，Shanghai200949，China；2．CollegeofMaterialsScienceandEngineering，SouthwestPetroleum

4、University，Chengdu610500，China；3．EastChinaUniversityofScienceandTechnology，Shanghai200237，China)Abstract：SeveralG105gradedrillpipetooljointsfracturedandcrackedinprocessofdirectionaldrillinginacertaino订field．Thedrillpipeserviceconditionandconductedfailureanalysisonone

5、crackedpinjointwereinvestigated．Thefailureanalysiswasperformedbasedonmacroandmicromorphologyanalysis，materialchemicalcompositiontest，mechanicalpropertytest，metallographicmicrostructureanalysis，stressstateanalysisofAPINC31undercombinedloadsandcomparedtotheincreased0Dm

6、ode1．AnalysisresultsshowthatthecrackiSfatiguecrack．Thefirsttothethirdengagedthreadssectiononthebigendofpintooljointisregionofstressconcentration．Theoverallanglechangeratenearthekickoffpointwasprettylarge，whichledtofatiguecracksattheregionofstressconcentrationunderthe

7、combinedeffectsofaxialtensilestressandrepeatedbendingstress．Keywords：drillpipe；thread；fatiguecrack；failureanalysis随着深部复杂油气资源勘探开发进程的深入，稳屈曲影响着钻柱的力学性能及作业效果与成功井下钻柱的工作状态愈加复杂多变。在石油钻井、率，井下管柱的轴向稳定性已经成为石油工程界关完井、增产、改造等井下作业过程中，井下钻柱的失注的重点问题之一[1_。定向钻井中上述问题尤为收稿日期：2014—04—02作者简介：龚丹

8、梅(1987一)，女，广西南宁人，2010年毕业于西南石油大学，现从事石油管材研发及失效分析工作，E-mail：swpugdm@163．corn。石油矿场机械2O14年1O月大]，并且容易形成疲劳损伤。有限元分析结果表表4推荐的全角变化率明，外螺纹接头在受到复合