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地質鉆桿的三種磨損方式
作者:石家莊中銳鉆探設備有限公司  發布時間:2017-02-10 16:02:21  點擊次數:3497


  一、純疲勞磨損
  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,鉆桿疲勞磨損的主要原因是鉆桿在彎曲井孔中旋轉時發生周期性應力所致。在彎曲的井孔中,即使鎖接手有足夠的厚度,仍然可能發生疲勞磨損,而且磨損的位置不一定。當鉆桿發生彎曲時,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i接手以上的鉆桿最可能受到彎曲,因為鎖接手具有較大的剛性,能抵抗彎曲,彎曲將發生在鎖接手以上的鉆桿。同時鉆桿上的最大應力發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,疲勞磨損的應力周期數可以提高。
  決定疲勞磨損的數值有:在鉆桿彎曲處,鉆桿承受的拉力負荷;鉆孔彎曲的嚴重程度;每段鉆桿在鉆孔彎曲處的重復應力次數;鉆桿的尺寸及鋼材性能。由于鉆桿所承受的額拉力大小是疲勞磨損的關鍵,所以在深井中,上部的鉆孔彎曲往往成為疲勞磨損的因素。應該指出,只要鉆桿通過了鉆孔彎曲處,即使拉力被消除了,積累疲勞損壞還是存在的,因此如果重復幾次通過鉆孔彎曲處,就有可能會使鉆桿發生疲勞磨損。同樣要看到,一根鉆桿在某一井內即使沒有發生事故,但有可能已經受到損傷。因此。當它再用于同一口井或其他井時,雖然把它接在鉆柱頂部,即使作用于鉆桿上的彎曲應力是在額定數值內,也可能使它無法承受,以致造成事故。
  此外,還有一些其他原因會造成純疲勞磨損的彎曲應力。例如,任何一根彎曲鉆桿往往都是疲勞磨損的潛在因素。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,就會造成疲勞磨損。天車不對中,也會使鉆桿發生疲勞磨損,因為它會在方鉆桿和鉆桿上造成彎曲應力。

  二、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,則對疲勞磨損的影響較微。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,就會成為疲勞磨損的核心?v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,而且導致磨損,F將幾種可造成凹口疲勞磨損的鉆桿表面情況列舉如下:
  1、鋼印圖案 所有橫向印痕都能成為應力集中點。如果在鉆桿上的不合適位置打鋼印,則鋼印字體的橫向印痕和任意位置的標記會成為鉆桿疲勞的起始部位。
  不允許在鉆桿體上打印。標記打在具有較大橫截面積的鉆桿加厚消失部位,能安全地吸收所產生的應力。另外,可采用點印號以代替線印號,并使羅馬數字鋼印順著鉆桿縱向排列,也可起到安全標記的效果。
  2、電弧燒傷 如果用鉆桿作為接地用的搭鐵線,往往會使搭鐵桿和鐵軌間發生電弧而使鉆桿圓周上被燒傷,這些不易注意到的小凹坑雖然極微小,但在鉆桿上形成很寬的燒傷帶。具有玻璃硬脆性,非常容易加速疲勞磨損。
  3、膠皮護箍槽 在鉆桿上的膠皮護箍頂部形成的圓周槽是凹口疲勞磨損的另一種原因。
  4、大鉗牙痕 在鉆桿上的各種表面傷痕中,大鉗牙痕是最常見和最嚴重的。但是由于它是縱向的,不與作用應力同一方向,因此對疲勞磨損的危害不大。如果它稍微偏離于垂直方向,就極易形成應力集中點。要把鉗子打在接頭上而不要打在鉆桿體上,因為它有可能損傷鉆桿。
  5、卡瓦傷痕 轉盤卡瓦一般不會在鉆桿上留有損壞性的傷痕。但是如果卡瓦牙的加工不良,或操作不善,卡瓦牙會咬傷鉆桿。
  6、地層和井內破碎金屬對鉆具表面的切割凹口 鉆具在井內旋轉,表面會與堅硬的井壁地層相擦,以至留下圓周刻痕。這種刻痕往往呈三角形,在鉆桿和鎖接手上均為常見。

  三、腐蝕疲勞磨損
  這種磨損是目前使鉆桿早起磨損的普遍原因。腐蝕可能以各種或數種綜合的磨損形式(侵蝕、磨壞、疲勞)造成極為嚴重的磨損。有時,幾種腐蝕形式會同時發生,但是一般說來,總是有一種腐蝕形式成為主要磨損原因。
  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)。
  2、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磨損的最低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。
  除此之外,沖洗液(泥漿或者是清水)的溫度、流速也是影響鉆桿磨損速率的因素,絕大多數沖洗液的磨損速率會隨溫度的增加而加快,隨流速的增加而加快;另外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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