石油钻具特殊螺纹防粘扣技术及表面处理工艺优化

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　　摘 要：本文主要是对于石油钻具螺纹粘着现象进行分析与探讨，并且将如何做到减少此现象的发生做了一系列的阐述。从个人的观点讨论粘扣原理以及不同类型防粘着的方法，通过与资料的分析对比之后得出的结论。继而使得石油钻具能够增加使用寿命，节约石油开采企业的技术成本。
　　关键词：石油钻具特殊螺纹防粘扣技术;金属表面处理工艺;优化性能
　　1 粘扣现象及其主要的原因
　　粘扣现象是指发生在机器相互接触的金属表面层之间的冷焊，是机器螺纹表面上完整性、连续性和尺寸精准度遭到破坏的失效现象。失效现象的原因有多种因素，其中螺纹原料的材质、齿轮切合、装卸扣力的大小以及配合公差都是很重要的原因。粘扣现象的具体特征表现为在机械的螺纹表面纹路不规整、会出现不同程度上的划伤、拉毛等问题。如果想从根本上改变粘扣现象的问题，必须要先了解粘扣问题的原理。对此，国内外诸多相关技术人员进行了分析研究探讨，主要把粘扣问题分为了两种磨损方式，即粘着磨损和磨料磨损互相作业的结果。粘着磨损主要是指螺纹的旋转面在摩擦力的作用下，螺纹的旋转面进行受力而导致的损伤。磨料磨损主要是指在螺纹的使用面在不同规格形状的磨料下，进行磨料的打磨而造成的粘着磨损。两种作业方式如果在客观原因不乐观的情况下，磨损情况会更加严重。
　　2 防粘扣几种常见的方法
　　2.1 优化螺纹参数
　　钻具螺纹的参数对于油套管螺纹的抗粘扣性能有着非常大的影响，优化螺纹参数会在一定程度上减轻粘扣现象的发生。常见的螺纹参数主要有螺纹锥度和螺距、齿形角、紧密距等。在专家的研究结果下，螺纹锥度和螺距在钻具中如果有着偏差或着齿形角的角度不相同的时候，在装卸扣的过程中容易出现螺纹的使用受力面不均的问题，在受力比较大的部位会经常发生粘着情况，从而在大面积范围内引起的严重粘扣。所以，优化螺纹的参数是防止钻具螺纹粘着现象的一种常见方法之一。另外，螺纹表面粗糙程度也会影响着钻具的抗粘扣性能。例如如果起始扣螺纹表面比较粗糙，会使磨料的摩擦力增大，粘扣现象就会更容易发生;相反来说，在起始扣的螺纹表面比较平整，与磨料的摩擦力减小，粘扣现象就会随之减少。在现代开采石油的油田环境愈来愈恶劣的情况下，对石油开采的钻具也有着更高的标准要求。于是在国内外专家团队研究之下，共同研发出了一款容易上扣且不易错扣的特殊扣型螺纹，这款扣型螺纹在一定程度上防止了钻具的粘扣现象的发生。但是，由于在各种粘扣失效分析中发现，即使螺纹参数符合美国石油协会（API）标准、表面较为平整、采用了特殊扣型螺纹后，粘扣现在仍然在继续发生，所以即使采用了这用特殊螺纹，也不会完全的避免粘扣现象的发生。
　　2.2 螺旋脂的合理应用
　　螺旋脂是在上扣环节中在油具表面涂抹的一层油脂，在上扣的过程中起到润滑的作用。由于内外螺纹的摩擦干涉，使螺纹表面的温度急剧升高。从而发生粘连情况。螺纹脂就是在摩擦的过程中，防止高速转动而发生的粘连情况。中国石油天然气集团发明了一种螺纹脂，可以在一定程度上防止钻具在高速运转、急速摩擦而出现的粘连现象。发明的这款螺纹脂可以在钻具的金属表面形成保护表层的薄膜，可以减轻在钻具使用中摩擦的力量。能够有效的减少与金属表面的直接接触，有利于减少粘着现象的发生。
　　2.3 对金属表面的处理
　　在防粘扣的方法中，对金属表面处理也是非常重要的条件之一。主要有以下几种方法：第一，对表面进行渗氮处理，处理的过程主要是将渗入的元素通过加热，分解成活性氮原子被钢铁表面所吸收。并向金属的内层扩散从而形成具有一定厚度的氮化层。氮化层具有硬比较高、抗疲劳性好和耐蚀性好，所以在石油钻具防粘着性能上比较突出。第二，将金属表面进行镀锌也是对石油钻具金属表面处理的一种有效方法。镀锌是一种使用比较广泛的金属防腐方法，由于锌的物理属性比较活泼，可以有效的保护金属制品的表层及内部，降低对金属的腐蚀性。并且与其它的材料相比，镀锌的成本比较低，所以在金属表面镀锌的使用会比较广泛。第三，磷化金属表层，磷化处理适用于金属的镀锌的部件。对金属表面进行磷化处理后，会使表层的结晶均匀。在进行磷化处理后，可在一定程度上降低粘着现象的发生。使其在金属面形成磷化膜，在磷化膜与金属表面之间会有一定的缝隙，可以储存一定的油量。在钻具的使用当中，减少直接与金属表面的接触。有利于增强钻具的使用寿命。
　　3 结语
　　在石油套管螺纹的粘着失效损伤较轻时，会破坏螺纹表面原有的螺纹形状，大大的降低了钻具使用寿命。甚至有时在损害的情况稍严重时，会因为螺纹表面损伤比较严重而造成钻具的直接报废;在损伤很严重的情况下，在钻具部件不契合而造成的脫扣，不仅会危害到技术人员的生命安全，而且还会对企业造成巨大的经济损失。因此，分析和研究石油套管粘着原因，合理的提出粘着的措施，防止或减少石油套管发生粘着失效的事故，对企业和国家都具有十分重要的意义。
　　参考文献：
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