专利名称：一种钻具螺纹抗粘扣性能的评价方法
技术领域：
本发明涉及石油勘探开发技术领域，具体涉及一种钻具螺纹抗粘扣性能的评价方法。
背景技术：
随着先进钻井技术的推广应用，钻柱受力条件越来越苛刻，大量出现钻具螺纹粘扣和磨损失效现象，这严重影响钻井过程的顺利进行。同时，近年来，国内、外许多生产商相继开发了多种型号和规格的高抗扭、高强度的非API标准系列的钻具螺纹接头，但这些新型的钻具螺纹的抗粘扣性能一直没有进行过系统的评价，螺纹抗粘扣性能不能得到有效的保证，在厂家订货时也没有明确要求。目前，包括API钻具螺纹和特殊的非API钻具螺纹，各项螺纹参数检测合格，钻具材料也符合标准要求的前提下，在使用过程中屡屡发生钻具螺纹粘扣失效事故。由于国内还没有专门针对钻具螺纹抗粘扣性能的评价方法，从而使得钻具螺纹的抗粘扣性能无法得到有效的检测评价，对现场使用发生粘扣的钻具螺纹，无法准确区分到底是螺纹自身抗粘扣性能差还是现场使用过程中的不当操作，因而对钻具螺纹粘扣失效原因分析和责任判定缺少依据，也给油田和钻探公司在生产过程中对钻具选择和使用造成相当的困扰。
发明内容
本发明的目的是克服上述缺陷提供一种钻具螺纹抗粘扣性能的评价方法，该方法可以对钻具螺纹抗粘扣性能进行定量的分析和评价，得到螺纹抗粘扣性能是否合格的准确评价结果，从而为分析钻具螺纹粘扣失效原因和钻具螺纹的正确使用提供技术支持和依据。为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为 一种钻具螺纹抗粘扣性能的评价方法，包括如下步骤
(1)在同一批次的产品中随机抽取至少三组钻具试样；
(2)对钻具试样的接头螺纹参数进行测量；
(3)对参数测量合格的钻具试样进行抗粘结试验；
(4)根据步骤(3)试验后的螺纹抗粘结情况，对该批次的产品做出抗粘扣性能评价。上述方案中，所述参数包括锥度、螺距、齿高、紧密距、内径、外径和台肩倒角直径。上述方案中，所述抗粘结试验是对所述钻具试样的接头螺纹上卸扣8次，具体包括如下步骤
A.清洁所述钻具试样的接头螺纹，并用干燥的风吹干；
B.在所述钻具试样内、外螺纹表面均勻涂抹螺纹脂；
C.将所述钻具试样连接起来，即第一组钻具试样的内螺纹连接第二组钻具试样的外螺纹，第二组钻具试样的内螺纹连接第三组钻具试样的外螺纹，依次类推，最后一组钻具试样的内螺纹连接第一组钻具试样的外螺纹；D.对所述钻具试样进行第1次上扣，扭矩按照推荐扭矩大小进行控制；上扣后60min 内卸扣，卸扣后清洁螺纹表面并检查试样是否粘结；
E.将所述钻具试样的内螺纹接头端、外螺纹接头端进行对调，即第一组钻具试样的外螺纹连接第二组钻具试样的内螺纹，第二组钻具试样的外螺纹连接第三组钻具试样的内螺纹，依次类推，最后一组钻具试样的外螺纹连接第一组钻具试样的内螺纹；
F.在所述钻具试样的内、外螺纹表面均勻涂抹螺纹脂后，进行第2次上扣，扭矩按照最大扭矩大小进行控制；上扣后60min内卸扣，卸扣后清洁螺纹表面并检查试样是否粘结；
G.将所述钻具试样的内螺纹接头端、外螺纹接头端进行对调，即第一组钻具试样的外螺纹连接第三组钻具试样的内螺纹，第二组钻具试样的外螺纹连接第四组或第一组钻具试样的内螺纹，依次类推；
H.在所述钻具试样的内、外螺纹表面均勻涂抹螺纹脂后，进行第3次上扣，扭矩按照推荐扭矩大小进行控制，上扣后60min内进行卸扣，同时清洁螺纹表面并检查试样是否粘结；
I.清洁所述钻具试样的接头螺纹，并用干燥的风吹干；
J.在所述钻具试样的内、外螺纹表面均勻涂抹螺纹脂后，进行第4次上扣，扭矩按照推荐扭矩大小进行控制；上扣后60min内卸扣，卸扣后清洁螺纹表面并检查试样是否粘结；
K.将所述钻具试样的内螺纹接头端、外螺纹接头端进行对调，即第一组钻具试样的外螺纹连接第二组钻具试样的内螺纹，第二组钻具试样的外螺纹连接第三组钻具试样的内螺纹，依次类推，最后一组钻具试样的外螺纹连接第一组钻具试样的内螺纹；
L.在所述钻具试样的内、外螺纹表面均勻涂抹螺纹脂后，进行第5次上扣，扭矩按照最大扭矩大小进行控制；上扣后60min内卸扣，卸扣后清洁螺纹表面并检查试样是否粘结；
M.在所述钻具试样的内、外螺纹表面均勻涂抹螺纹脂后，进行第6次上扣，扭矩按照推荐扭矩大小进行控制；上扣后60min内卸扣，卸扣后清洁螺纹表面并检查试样是否粘结；
N.在所述钻具试样的内、外螺纹表面均勻涂抹螺纹脂后，进行第7次上扣，扭矩按照最大扭矩大小进行控制；上扣后60min内卸扣，卸扣后清洁螺纹表面并检查试样是否粘结；
0.在所述钻具试样的内、外螺纹表面均勻涂抹螺纹脂后，进行第8次上扣，扭矩按照最大扭矩大小进行控制；上扣后60min内进行卸扣，同时清洁螺纹表面并检查试样是否粘结； P.上述任一次卸扣检查时若发现螺纹表面发生不可修复粘结，终止后续上卸扣试验， 试验结束。上述方案中，所述上卸扣试验中，每次上卸扣时，监测并记录上扣和卸扣扭矩，绘制扭矩一圈数图及扭矩一时间图。上述方案中，同批次的钻具试样在试验中使用同一种螺纹脂。与现有技术相比，本发明采用的技术方案产生的有益效果如下
本发明能定量地进行钻具螺纹实物性能的评价，获得钻具螺纹产品的抗粘扣性能情况，对分析钻具螺纹在实际使用中发生粘扣的原因提供技术支持和依据，解决实际生产中的技术困惑和难点，具有重要的现实指导价值和意义。
具体实施例方式下面通过实施例对本发明技术方案进行详细描述。本发明实施例提供一种钻具螺纹抗粘扣性能的评价方法，具体包括如下步骤(1)从同一批次的产品中随机抽取钻具试样，并准备一定数量的备用试样；钻具试样的数量应不少于3组试样应进行顺序编号，如采用1T，2 T，3 T等。对于钻具试样的内、外螺纹接头端，采用字母符号区别两端螺纹，建议采用P，B端分别来区别钻具试样的内、外螺纹接头端，如1ΤΡ，ITB ；钻具试样长度的选择依据试验设备要求确定；
(2)对钻具试样的内、外螺纹进行检验，具体是对内、外螺纹的主要参数进行测量，这些参数包括但不限于锥度、螺距、齿高、紧密距(或中径)、内径、外径、台肩倒角直径等；测量按照GB /T 22512. 2中的有关要求进行，应记录所有数据，只有各项参数检测合格的试样，才能进行下一步试验；试验过程中或试验后，根据需要可重新测量部分参数；
(3)对参数测量合格的钻具试样进行抗粘结试验；
抗粘结试验可以分为两阶段，第一阶段是基础评价试验，对钻具试样的螺纹上卸扣3 次，目的是考核螺纹基本的上卸扣性能；任一次卸扣检查时若发现螺纹表面发生不可修复粘结，终止后续上卸扣试验，试验结束；
第二阶段是专门评价钻具试样螺纹的抗粘结性能，它是在基础评价试验的基础上，对钻具试样再进行5次上卸扣试验，目的是考核钻具螺纹的抗粘结性能；任一次卸扣检查时若发现螺纹表面发生不可修复粘结，终止后续上卸扣试验，试验结束；
(4)依据步骤(3)中钻具试样粘结的结果，若钻具螺纹在经过8次上卸扣后，螺纹表面没有发生不可修复粘结现象，则该批次产品的螺纹抗粘扣性能符合要求；若钻具螺纹表面在试验中没有达到8次上卸扣后不发生不可修复粘结，则该批次产品的螺纹抗粘扣性能不符合要求。 本发明实施例中，步骤(3)具体包括以下步骤
Α.清洁所述钻具试样的接头螺纹，并用干燥的风吹干；
B.在所述钻具试样内、外螺纹表面均勻涂抹螺纹脂；
C.将所述钻具试样连接起来，即第一组钻具试样的内螺纹连接第二组钻具试样的外螺纹，第二组钻具试样的内螺纹连接第三组钻具试样的外螺纹，依次类推，最后一组钻具试样的内螺纹连接第一组钻具试样的外螺纹；
D.对所述钻具试样进行第1次上扣，扭矩按照推荐扭矩大小进行控制；上扣后60min 内卸扣，卸扣后清洁螺纹表面并检查试样是否粘结；
E.将所述钻具试样的内螺纹接头端、外螺纹接头端进行对调，即第一组钻具试样的外螺纹连接第二组钻具试样的内螺纹，第二组钻具试样的外螺纹连接第三组钻具试样的内螺纹，依次类推，最后一组钻具试样的外螺纹连接第一组钻具试样的内螺纹；
F.在所述钻具试样的内、外螺纹表面均勻涂抹螺纹脂后，进行第2次上扣，扭矩按照最大扭矩大小进行控制；上扣后60min内卸扣，卸扣后清洁螺纹表面并检查试样是否粘结；
G.将所述钻具试样的内螺纹接头端、外螺纹接头端进行对调，即第一组钻具试样的外螺纹连接第三组钻具试样的内螺纹，第二组钻具试样的外螺纹连接第四组或第一组钻具试样的内螺纹，依次类推；
H.在所述钻具试样的内、外螺纹表面均勻涂抹螺纹脂后，进行第3次上扣，扭矩按照推荐扭矩大小进行控制，上扣后60min内进行卸扣，同时清洁螺纹表面并检查试样是否粘结；
I.清洁所述钻具试样的接头螺纹，并用干燥的风吹干；
J.在所述钻具试样的内、外螺纹表面均勻涂抹螺纹脂后，进行第4次上扣，扭矩按照推荐扭矩大小进行控制；上扣后60min内卸扣，卸扣后清洁螺纹表面并检查试样是否粘结；
K.将所述钻具试样的内螺纹接头端、外螺纹接头端进行对调，即第一组钻具试样的外螺纹连接第二组钻具试样的内螺纹，第二组钻具试样的外螺纹连接第三组钻具试样的内螺纹，依次类推，最后一组钻具试样的外螺纹连接第一组钻具试样的内螺纹；
L.在所述钻具试样的内、外螺纹表面均勻涂抹螺纹脂后，进行第5次上扣，扭矩按照最大扭矩大小进行控制；上扣后60min内卸扣，卸扣后清洁螺纹表面并检查试样是否粘结；
M.在所述钻具试样的内、外螺纹表面均勻涂抹螺纹脂后，进行第6次上扣，扭矩按照推荐扭矩大小进行控制；上扣后60min内卸扣，卸扣后清洁螺纹表面并检查试样是否粘结；
N.在所述钻具试样的内、外螺纹表面均勻涂抹螺纹脂后，进行第7次上扣，扭矩按照最大扭矩大小进行控制；上扣后60min内卸扣，卸扣后清洁螺纹表面并检查试样是否粘结；
0.在所述钻具试样的内、外螺纹表面均勻涂抹螺纹脂后，进行第8次上扣，扭矩按照最大扭矩大小进行控制；上扣后60min内进行卸扣，同时清洁螺纹表面并检查试样是否粘结； P.上述任一次卸扣检查时若发现螺纹表面发生不可修复粘结，终止后续上卸扣试验， 试验结束。本实施例中，上扣、卸扣试验的试验机系统应带有扭矩测试仪、扭矩到位自动控制阀，同时能自动采集并记录上扣扭矩及上扣时间等参数，并能显示扭矩一时间曲线。试验机整机及所用的载荷传感器、压力传感器等计量器具，应经过有试验机及传感器检定资格的部门进行检定，检定周期不大于一年。试验机整机准确度应小于1%。本实施例中，上扣使用的螺纹脂由制造厂或用户推荐，螺纹脂的性能应符合SY/T 5198要求。应由制造厂按质量给出涂抹的最多量和最少量，或者由制造厂提供涂抹螺纹脂的图片和详细说明。如果认为螺纹性能不受涂抹量的影响，应予以说明。每次上扣前均应彻底清洗螺纹。按最大扭矩控制上扣的螺纹，应涂抹最多量的螺纹脂，按最小扭矩控制上扣的螺纹，应涂抹最少量的螺纹脂。每次卸扣后，应重新清洗内、外螺纹。同批次的钻具试样在试验中应使用同一种螺纹脂。本实施例中，扭矩和速度的确定依据为如果制造厂推荐上扣扭矩，则按照制造厂推荐的扭矩确定最大扭矩、最小扭矩和推荐扭矩。如果未推荐，应按相关标准计算确定钻具的上扣扭矩，包括最大扭矩和最小扭矩，最大上扣扭矩不应超过螺纹的屈服扭矩。本实施例中，上扣方式使用垂直上扣方式进行上卸扣试验，上扣前，内、外螺纹要对中。夹具夹持位置必须远离螺纹区域，避免夹持对上扣产生不良影响。本实施例中，每次上卸扣时，监测并记录上扣和卸扣扭矩，绘制扭矩一圈数图及扭矩一时间图，圈数分辨率为1/100圈或更精确。应保存全部扭矩图，直至完成全部试验。每次上、卸扣时，观察每个螺纹是否粘结。如有可能，上扣后触摸每个接头，判断其温度是否异常升高。如果发生粘结，分析扭矩一圈数图，找出粘结或其他异常现象产生的原因。试验中根据需要，还可通过拍摄照片来记录试验过程。这些照片应包括有代表性试验，如上扣前的螺纹，涂抹螺纹脂后的螺纹，卸扣后、清洗前的螺纹以及观察到粘结的任何螺纹，还应拍摄各损坏部位在清洗前后及现场修复后的螺纹。本实施例中，步骤(4)提到的粘结可分为两种
a)可修复粘结卸扣后螺纹或密封台肩表面变粗糙、出现细小的毛刺、出现累计小于 1/4周长的擦痕或井场修复可接受范围内的其他损伤。用细砂纸、海绵石或细锉刀等工具可容易进行现场修复，修复后继续上扣，粘结趋势不再增加并且不影响使用性能。b)不可修复粘结用细砂纸、海绵石或细锉刀等工具不能有效地进行现场修复的粘结。对于螺纹发生轻微粘结的钻具试样，可按制造厂推荐的现场修复方法进行修复， 修复后可继续进行试验。最后一次修复后，应至少再进行3次上卸扣试验。如果粘结未进一步发展，则认为通过试验。若有发生严重粘结的试样，则终止试验。如有可能，调查粘结原因并做记录报告。 如果属上扣试验本身的原因，可以使用一个备用试样代替发生粘结的试样继续试验。本发明针对目前缺乏钻具螺纹抗粘扣性能评价方法，造成钻具螺纹抗粘扣性能无法进行有效评价的不足而提出的一种钻具螺纹抗粘扣性能的评价方法，该方法可以对钻具螺纹抗粘扣性能进行定量的分析和评价，得到螺纹抗粘扣性能是否合格的准确评价结果， 解决钻具用户对使用的钻具螺纹抗粘扣性能质量状况的困扰，从而为分析钻具螺纹粘扣失效原因和钻具螺纹的正确使用提供技术支持和依据。以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种钻具螺纹抗粘扣性能的评价方法，其特征在于，包括如下步骤(1)在同一批次的产品中随机抽取至少三组钻具试样；(2)对钻具试样的接头螺纹参数进行测量；(3)对参数测量合格的钻具试样进行抗粘结试验；(4)根据步骤(3)试验后的螺纹抗粘结情况，对该批次的产品做出抗粘扣性能评价。
2.如权利要求1所述的钻具螺纹抗粘扣性能的评价方法，其特征在于所述参数包括锥度、螺距、齿高、紧密距、内径、外径和台肩倒角直径。
3.如权利要求1所述的钻具螺纹抗粘扣性能的评价方法，其特征在于，所述抗粘结试验是对所述钻具试样的接头螺纹上卸扣8次，具体包括如下步骤A.清洁所述钻具试样的接头螺纹，并用干燥的风吹干；B.在所述钻具试样内、外螺纹表面均勻涂抹螺纹脂；C.将所述钻具试样连接起来，即第一组钻具试样的内螺纹连接第二组钻具试样的外螺纹，第二组钻具试样的内螺纹连接第三组钻具试样的外螺纹，依次类推，最后一组钻具试样的内螺纹连接第一组钻具试样的外螺纹；D.对所述钻具试样进行第1次上扣，扭矩按照推荐扭矩大小进行控制；上扣后60min 内卸扣，卸扣后清洁螺纹表面并检查试样是否粘结；E.将所述钻具试样的内螺纹接头端、外螺纹接头端进行对调，即第一组钻具试样的外螺纹连接第二组钻具试样的内螺纹，第二组钻具试样的外螺纹连接第三组钻具试样的内螺纹，依次类推，最后一组钻具试样的外螺纹连接第一组钻具试样的内螺纹；F.在所述钻具试样的内、外螺纹表面均勻涂抹螺纹脂后，进行第2次上扣，扭矩按照最大扭矩大小进行控制；上扣后60min内卸扣，卸扣后清洁螺纹表面并检查试样是否粘结；G.将所述钻具试样的内螺纹接头端、外螺纹接头端进行对调，即第一组钻具试样的外螺纹连接第三组钻具试样的内螺纹，第二组钻具试样的外螺纹连接第四组或第一组钻具试样的内螺纹，依次类推；H.在所述钻具试样的内、外螺纹表面均勻涂抹螺纹脂后，进行第3次上扣，扭矩按照推荐扭矩大小进行控制，上扣后60min内进行卸扣，同时清洁螺纹表面并检查试样是否粘结；I.清洁所述钻具试样的接头螺纹，并用干燥的风吹干；J.在所述钻具试样的内、外螺纹表面均勻涂抹螺纹脂后，进行第4次上扣，扭矩按照推荐扭矩大小进行控制；上扣后60min内卸扣，卸扣后清洁螺纹表面并检查试样是否粘结；K.将所述钻具试样的内螺纹接头端、外螺纹接头端进行对调，即第一组钻具试样的外螺纹连接第二组钻具试样的内螺纹，第二组钻具试样的外螺纹连接第三组钻具试样的内螺纹，依次类推，最后一组钻具试样的外螺纹连接第一组钻具试样的内螺纹；L.在所述钻具试样的内、外螺纹表面均勻涂抹螺纹脂后，进行第5次上扣，扭矩按照最大扭矩大小进行控制；上扣后60min内卸扣，卸扣后清洁螺纹表面并检查试样是否粘结；M.在所述钻具试样的内、外螺纹表面均勻涂抹螺纹脂后，进行第6次上扣，扭矩按照推荐扭矩大小进行控制；上扣后60min内卸扣，卸扣后清洁螺纹表面并检查试样是否粘结；N.在所述钻具试样的内、外螺纹表面均勻涂抹螺纹脂后，进行第7次上扣，扭矩按照最大扭矩大小进行控制；上扣后60min内卸扣，卸扣后清洁螺纹表面并检查试样是否粘结；o.在所述钻具试样的内、外螺纹表面均勻涂抹螺纹脂后，进行第8次上扣，扭矩按照最大扭矩大小进行控制；上扣后60min内进行卸扣，同时清洁螺纹表面并检查试样是否粘结； P.上述任一次卸扣检查时若发现螺纹表面发生不可修复粘结，终止后续上卸扣试验， 试验结束。
4.如权利要求3所述的钻具螺纹抗粘扣性能的评价方法，其特征在于所述上卸扣试验中，每次上卸扣时，监测并记录上扣和卸扣扭矩，绘制扭矩一圈数图及扭矩一时间图。
5.如权利要求4所述的钻具螺纹抗粘扣性能的评价方法，其特征在于同批次的钻具试样在试验中使用同一种螺纹脂。
全文摘要
本发明涉及石油勘探开发技术领域，具体涉及一种钻具螺纹抗粘扣性能的评价方法。所述方法，包括如下步骤(1)在同一批次的产品中随机抽取至少三组钻具试样；(2)对钻具试样的接头螺纹参数进行测量；(3)对参数测量合格的钻具试样进行抗粘结试验；(4)根据步骤(3)试验后的螺纹抗粘结情况，对该批次的产品做出抗粘扣性能评价。本发明能定量地进行钻具螺纹实物性能的评价，获得钻具螺纹产品的抗粘扣性能情况，对分析钻具螺纹在实际使用中发生粘扣的原因提供技术支持和依据，解决实际生产中的技术困惑和难点，具有重要的现实指导价值和意义。
文档编号G01N19/00GK102297835SQ20111013170
公开日2011年12月28日 申请日期2011年5月20日 优先权日2011年5月20日
发明者刘永刚, 宋生印, 李方坡 申请人:中国石油天然气集团公司, 中国石油天然气集团公司管材研究所