钻杆螺纹失效分析及改进措施.pdf

第29卷第 12期 煤 矿 机 械 V01．29No．12 2008年 l2月 CoalMineMachiner~ Dec．2008 钻杆螺纹失效分析及改进措施 陈松林，万 军，辛德忠 (煤炭科学研究总院 重庆研究院，重庆 400037) 摘 要：介绍了钻杆接头螺纹的失效类型，采用弹性有限元方法建立了钻杆联接螺纹分析模 型；讨论了钻杆断裂的具体失效原因，针对钻杆断裂的原因，在结构上提出了增加应力减荷槽和切 削公扣大端第 l牙高度的改进方案。 关键词：钻杆接头；螺纹；断裂；有限元；热处理 中图分类号：TIM21．4 文献标志码 ：A 文章编号：1003—0794(2008)12—0148—03 DrillPipeThreadFailureAnalysisandM easurestoImprove CHENSong—lin，WANJun，XINDe—zhong (ChongqingBranch，CoalScienceResearchGeneralInstitute，Chongqing400037，China) Abstract：Describesadrillpipejointconnectingthreadfailuretypeandadoptaflexiblefiniteelementmethod toestablishadrillpipeconnectingthreadanalysismodel，discussthespecificreasonsforfailureofthedrill pipemptm~．Putforwardthatmodelnumberdesignpmjectofdrillpipeonthestmcture，thatis，cuttingthe bulkyendoftheoutsidedrillpipejointtie—intwokindsofprojectsofrhtecauseoftheraptureofdrillpipe． Keywords：dlillpipeiointconnecting；thread‘；rapture；FEM；heattreatment 1 钻杆断裂失效的主要形式 3 钻杆有限单元分析方法 钻杆在使用中发生断裂失效主要有以下几种形 近几年来，凡是重要的和结构复杂的钻杆，在设 式：(1)公扣接头螺纹第 1～第 2圈处断裂现象严 计时都采用弹性力学有限单元法进行计算。因为这 重；(2)母扣接头变形成喇叭口或开裂；(3)公、母扣 种方法计算结果精确，又不受钻杆复杂程度的影响， 磨损现象严重；(4)少量钻杆弯曲；(5)极少量接头与 因此逐步得到广泛的应用 。 钻杆焊接部分即焊缝处断裂。 用有限单元法可求出钻杆完整的应力场及应交 2 钻杆受力状况分析 场。在以往钻杆设计中，安全系数取得很高，但仍不 能保证钻杆工作可靠。钻杆的破坏多在公扣螺纹大 钻进过程中，钻杆是通过螺纹联接而成的细长 端、钻杆接头台肩处等应力集中的部位。材料力学 管柱，钻杆的受力变形 由2部分组成：①已钻孑L形态 方法只能求得某些部位应力的数值。而有限单元法 迫使直线钻杆产生弯曲变形。②钻杆在钻进过程 中 可以求出整个钻杆部位的应力场，特别能真实地反 产生的组合变形，一方面钻头处的轴向集中力 (钻