钻杆接头螺纹主要失效形式如下几种:
(1)粘扣和胀扣:发生在有较高的轴向压力情况下,外螺纹强制进入内螺纹,引起内螺纹胀开或粘扣而造成联接失效;上紧扭矩过高或井下产生过高扭矩时,也会因胀扣或粘扣而失效。
(2)螺牙剪切失效:螺牙剪切失效也往往发生在最末完全扣处,螺纹锥度越大、螺纹越短越易出现剪切失效。
(3)断裂:因为在最末完全扣处应力最大,断裂往往发生在螺纹最末完全扣。
(4)滑扣:当螺纹锥度较大时,上紧圈数未达到适当圈数而扭矩就已达到推荐值,此时承受轴向拉力作用,易发生脱扣;当螺纹间隙充填物不合理时也有这种可能性。
(5)倒扣:较小的上紧扭矩可能导致螺纹不能承担施加的轴向载荷和井下扭矩,从而造成倒扣失效,可能造成部分钻柱掉入井内,甚至还会造成井眼报废。
(6)刺扣和密封失效:钻柱的扭转振动造成钻柱旋转速度时快时慢,当钻柱突然加速旋转时,扭矩可能突然增加,因钻柱与井壁、外螺纹与内螺纹间的交互作用使得在接头处产生很高的热量,从而螺纹脂从螺纹间隙流出,可能造成密封失效,同时高压流体沿着螺纹间隙从管内流出,引起刺扣;轴向拉力也会降低密封能力;上紧扭矩过小,过低的螺纹过盈量也导致较低的密封能力;钻柱的横向振动使钻柱承受交变的弯曲应力同样会造成密封失效;加工误差,不合理的公差配合也是重要的原因。
(7)高疲劳强度钻具螺纹接头的应用 随着深井钻井的逐年增多,钻具断裂事故也在增加。其中90%是底部钻具螺纹接头的疲劳断裂,而这其中80%属于外螺纹接头的疲劳断裂。石油管材研究所开发研究一种高疲劳强度钻具外螺纹接头——LETR外螺纹接头。这其结构特点是降低了螺纹最后啮合区(LET)的螺纹牙型高度,在提高疲劳强度同时,保持与API钻具螺纹接头相同的抗扭强度、上卸扣性能和密封性能,与API钻具接头螺纹互换。此螺纹在新疆油田应用于底部钻具上,效果良好,大大提高了钻具的疲劳寿命。目前针对大庆油田深井钻采作业的开展,我们将试用LETR钻具螺纹。