螺杆钻具打捞工具地面实验研究

来源 :中小企业管理与科技·下旬刊 | 被引量 : 0次 | 上传用户:qiukaifeng
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  摘 要:新开发的螺杆钻具在性能上、工作稳定程度上都有待探索,本文为了验证新技术,即螺杆钻具打捞工具的具体使用情况,在室内对其进行了不同的落鱼材料地面实验,结果显示,当打捞45#钢落鱼时,螺杆钻具表现出来的效果相对较差,如果对强度大的螺杆钻具打捞工具落鱼实施打捞造扣,能够将切削下的铁屑进行排除,同时还有效保护了新扣的安全,减少破坏的出现,得到完美的扣型,在实验中,可以完成大致6牙的螺纹,并且还能成功地将井下螺杆钻具落鱼打捞。
  关键词:螺杆钻具;打捞工具;落鱼;实验
  此款打捞工具的特殊性在于部分部位的改造,在特锥扣接头和打捞工具上部分接头的强度都进行了分析和加强,并通过理论分析和有限元力学等知识,确定了最合适的强度设置,在很大程度上确保了螺杆钻具打捞工具的安全性和可靠性以及其造扣功能的正常发挥。参与本次实验的螺杆钻具打捞工具试制品是由机械厂定制的∮185mm和∮172mm,并在实验过程中将∮185mm应用到油田现场的井下实验中,而∮172mm也参与到了某大学的地面实验研究中,以便获得其在正常工作中的相关参数,为今后的使用提供数据支撑。另外在实验中,主要采用45#钢、螺杆钻具自身的两种材料来完成地面打捞实验,这样能够更好的完成校验打捞工具的性能测试,也能得到非常精准的性能数据,对于今后的发展都有非常大的帮助。
  1 实验的装置设计及其原理
  螺杆钻具打捞工具的室内打捞过程模拟,需要专业的技术支撑和专业的机械支持,在本次实验中采用的是某大学装备实验室内的JZY-I型具有多种用途的钻具拆装架,并对其进行了适当的改造,为后来的螺杆钻具打捞工具实验的完成创造了条件,以便其充分发挥造扣打捞功能。
  实验装置的工作原理是,将螺杆钻具打捞工具在实验装置台架上进行固定,打捞工具不能发生任何松动或旋转,但是在液压系统的推动下,打捞工具可以发生轴向运动,当在打捞工具上施加钻压,将被打捞的落鱼固定到和打捞工具同轴但不同的台架上,落鱼在液压系统的作用下能够发生旋转,但是却不可发生相应的轴向运动,所以说,在整个实验过程中,螺杆钻具打捞工具是一直沿着轴向进行运动,而落鱼则进入打捞工具引鞋系统铣齿部位完成毛刺规整工作,紧接着对打捞工具的母锥部位进行造扣,以完成打捞落鱼的造扣实验。
  2 对实验结果进行分析
  经过实验得到∮172mm螺杆钻具打捞工具的技术参数是:能够承受的最大抗拉力为2000kN,能够承受的最大抗扭为22kN·m,最大抗拉和抗扭最脆弱的位置是安全接头部分,另外在实验过程中,还要对液压系统进行不断调节,让钻压以及转矩在一定范围的数值内浮动,确保实验液压环境相对稳定。
  此外对45#钢落鱼的相关分析,通过本次实验对实验装置的打捞工具进行改造,用实验装置冲口钳固定实验中用到的45#钢落鱼的一端,通过控制台对冲扣钳施加旋转力,让落鱼随之发生旋转,以达到打捞工具在实验钢管外壁上造扣的目的,实验结果正如图1所示。45#钢钢管落鱼的表面出现卡头牙齿咬伤印记,在卸载之后发生铁屑脱落,实验结果可以通过图2和图3看出,打捞工具能够将45#钢钢管外壁造成螺纹伤害的原因是,45#钢具有硬度小韧性好的特点,另外45#钢的材料质地相对较软,在实验过程中又有铁屑排除不通畅的问题,只是铁屑在打捞本体扣中和钢管落鱼表面发生扣中频繁挤压的现象,从而对成扣产生一定程度的破坏。但是根据实验结果能够发现,这种打捞工具确实能够发挥造扣功能,如果造扣牙数较少,图2、图3中的位置将会有明显表现,利用45#钢依然能够造出完整的扣型。
  实验中为了进一步探究螺杆钻具打捞工具的使用性能以及工作的安全性和可靠性,利用油田现场真实的螺杆钻具落鱼进行更深入的造扣实验,在实验过程中能够发现,45#钢落鱼一样发了钢管外壁咬伤情况,我们能够发现,钻井中使用的螺杆钻具大约有6牙完整的螺纹,而且用肉眼可以清晰的看到螺纹的形状,能够承受足够的轴向力将段落的螺杆钻具打捞上来,实验说明了,螺杆钻具打捞工具应该有较好的造扣能力,才能在打捞工作中高效完成任务。
  对铁屑的分析研究,在45#钢钢管落鱼以及螺杆钻具落鱼造扣实验结束以后,我们还对打捞工具的内部造扣进行了检查和分析,发现都有大量的铁屑,这说明在造扣时,出现的造扣铁屑被再度挤压致使造扣螺杆发生再次损坏,这样的打捞工具不适合对井下软金属材料进行打捞。然而我们还发现在对井下螺杆钻具落鱼进行打捞实验之后,打捞工具内部的螺纹并没有大量的铁屑,而形成了完整的螺纹扣,这说明在对高强度螺杆钻具落鱼进行打造时,铁屑能够安全消除,不会回新扣造成影响,这样就可以形成完整的螺纹形状。
  3 实验结论
  首先:在实验中,打捞工具可以高效率的对井下螺杆钻具落鱼进行螺纹造扣,基本上能够完成6牙左右的螺纹,能够确保落鱼被成功打捞。
  其次:在打捞质地相对较软的45#钢此类的落鱼时,造扣过程中可能会出现铁屑不畅而对即将产生的新扣造成破坏,这样一来造扣效果就会变差。
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