雙臺肩鉆桿內螺紋接頭縱向開裂原因分析

王勇，高連新，袁鵬斌

(1.華東理工大學機械與動力工程學院，上海200237;2.上海海隆石油管材研究所，上海 200949)

2013年11月，長慶油田某鉆井隊使用φ139.7 mm×9.17 mm G105雙臺肩鉆桿鉆探一口定向水平井，開鉆41天鉆至井深4 800 m時發現鉆桿母接頭有開裂現象，隨后完鉆對所使用過的521根鉆桿全面檢驗，發現共有6只鉆桿母接頭發生縱向開裂。該井造斜點在4 205 m，設計井深5 238 m，最大鉆壓32×104N(靜壓)，最大水平段提拉力260×104N，通常工作轉速為120 r/min，最高轉速為150 r/min。井眼軌跡不詳，平均鉆速超過5 m/h。失效的內螺紋接頭裂紋照片見圖1。

圖1 接頭縱向裂紋照片

1 宏觀分析

從圖1可以看出:沿接頭縱向存在一條穿透性裂紋，長約107 mm，裂紋走向大體與接頭內表面垂直，裂紋方向為縱向。從接頭外壁觀察，裂紋長度較短;而從內壁觀察，裂紋長度較長。從接頭螺紋的齒面垂直觀察，副臺肩及靠近副臺肩的第1—9牙螺紋裂紋較寬，距離副臺肩越遠，裂紋越窄，在內螺紋的端面(主臺肩)上，并沒有發現肉眼可見的裂紋存在。總的來看，整個內螺紋齒面均磨損較嚴重，鍍銅層大多已經剝落，齒面有些發亮。另外，整個螺紋沒有明顯損傷，在距離副臺肩第11—14齒的表面還隱約可見鍍銅層的痕跡。

觀察接頭外表面，裂紋縱向擴展，表面有比較嚴重的摩擦磨損痕跡。在距端部60～160 mm的部位留有大鉗牙夾持咬傷的牙印，深度約1.5 mm，裂紋從其中的3條咬牙印上穿過，可以判定主裂紋形成與擴展在鉗牙印之后。另外，該接頭外表面還留有原來機械加工時的橫向車削刀紋以及縱向摩擦痕跡。……