一种高扭矩钻具螺纹脂摩擦系数的试验研究李克向1,张武辇2(11中国石油天然气总公司咨询中心,北京六铺炕100724;21南海东部石油公司,广东广州江南大道510240)摘要:采用高摩擦系数的钻具螺纹脂,可提高钻具接头上卸扣扭矩,满足使用大负荷顶驱设备的要求,这是大位移井钻井的关键技术之一。文中采用传统的四球机法,对工投牌高扭矩钻具螺纹脂的摩擦系数进行了测试。结果表明,该方法可以用来修正钻柱上紧扭矩,高摩擦系数的工投牌钻具螺纹脂,能提高钻具上卸扣扭矩,满足高速钻井要求。关键词:钻具螺纹脂;顶部驱动钻井;高扭矩;摩擦系数;测定;四球极压试验机;实验室试验中图分类号:TE929文献标识码:A文章编号:1006-768X(2000)06-0035-04ExperimentalstudyonfrictioncoefficientofthreadcompoundsforahightorquedrilltoolLIKe-xiang1,ZHANGWu-nian2(1.ConsultingCenter,CNPC,Liupukang,Beijing100724,China;2.ChinaOffshoreOilNanhaiEastCorp.,Guangzhou,Guangdong510240,China)Abstract:Usingdrilltoolthreadcompoundswithhighfrictioncoefficientcanenhancescrewon/offtorquefordrilltoolconnection,andmeettherequirementsofusingpeakloadtopdriveequipment.Thisisoneofkeytechniquesofextendedreachwelldrilling.ThepapermeasuresthefrictioncoefficientofGongtoubrandthreadcompoundsforhightorquedrilltool.TheresultsshowGongtoubranddrilltool01811,P为01041,显而易见,含摩擦系数f的两项对钻具螺纹脂的认识APIRP7G《钻柱设计和操作限度的推荐作法》1给出了钻柱旋转台肩连接(常规接头)的扭矩计算公式:12π之和对扭矩TY的贡献为97%,未含摩擦系数f的项仅为3%,也就是说,上扣扭矩的大小主要由配合面螺纹和台肩的摩擦系数决定,即由钻具螺纹脂的摩擦系数决定。对于高扭矩接头,除了有主台肩外,还有一个止扭台肩,比常规接头增大了台肩接触面积,因而增大了扭矩,其中摩擦系数对扭矩TYH贡献的YmARtfP12(2π+coθs+Rsf)(1)TY=这里,以Ø127钻杆螺纹为例,考察摩擦系数对扭矩TY的贡献。含摩擦系数f的两项之收稿日期:2000-07-24作者简介:李克向,1953年毕业于清华大学石油系,教授级高级工程师。曾在玉门、胜利、大港、江汉油田工作,担任钻井技术员、工程师、主任工程师、总工程师。1972年调北京石油勘探院任副总工程师。历任钻井司副司长兼总工程师,钻井局副局长兼总工程师,石油学会一、二、三届常务理事,石油工程委员会副主任、主任。石油部、总公司高级职称评定委员会委员兼钻井组组长,总公司、石油司科学进步奖评审委员会委员兼钻井组组长。石油大学、西南石油学院、大庆石油学院、西安石油学院、江汉石油学院兼职教授。电话:(010)62004334。的计算公式看出:Po—轴向压力负荷,单位N;S—测摩擦力标尺的读数值,单位N;R—摩擦力矩轮半径,4149cm。21312试验条件负荷:10kg、20kg、40kg、60kg、80kg;摩擦副材料:符合GB308《钢球》要求的Ⅱ级轴承钢球,直径为1217mm,材料为GCr15;试验机主轴转速:1500r/min;试验环境温度:室温。21313试验结果的表征每个样品重复测试4次,取4次的算术平均值,以纵坐标为摩擦系数,横坐标为负荷绘制曲线。YmAlRtfYmAnRtfPP(2π+cosθ+Rsf)12(2π+coθsTYH=+Rnf)+12钻具螺纹脂的唯一纳入标准并可测定的使用性能是摩擦系数。1992年发布的APIRP7A1《旋转台肩接头螺纹脂试验推荐作法》2,为控制上扣扭矩不当,制定了用扭矩-转角法测定钻具螺纹脂摩擦系数(FF)的方法。该标准指出,推荐的旋转台肩接头上紧扭矩是用0108(摩擦系数为1100)的摩擦系数计算而得列于APIRP7G中,摩擦系数不为1100的钻具螺纹脂,其摩擦系数不是0108,涂商品螺纹脂的接头使用表中未经修正的扭矩会导致接头上扣不当。钻进大位移井时,顶部驱动扭矩高达60～81(kN1m),要求钻柱承受高的扭矩。英国WytchFarm油田采用摩擦系数1127的高扭矩钻具螺纹脂使上扣扭矩增加了20%～27%3。采用高摩擦系数的螺纹脂在接头应力相同时可得到高的上扣扭矩,3311结果与讨论负荷对摩擦系数的影响图1是APIRP7A1参考螺纹脂的摩擦系数随负荷变化的曲线。图2、图3和图4是工投牌高扭矩钻具螺纹脂1号、2号、3号摩擦系数随负荷变化的曲线。可以看出,摩擦系数是...