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2024

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关于凿岩刀具的螺距


中国古代有愚公移山的寓言,说明了艰苦奋斗、百折不挠的精神。


人类进入18世纪,第一次工业革命不仅带来了技术变革,也带来了深刻的社会变革,迎来了机器开始取代体力劳动的时代。从那时起,凿岩和开挖行业迅速朝着更快、更耐用、更高效的方向发展。在此过程中,开发了用于钻杆连接的各种螺纹形式,包括API标准螺纹和波形梯形螺纹。


这些线程的运行原理不同,导致需求不同。一位钻井行业的资深技术专家曾公开讨论过牙轮钻杆和顶锤钻杆的螺纹。所提供的见解非常有价值,据说值得十多年的研究。


石油牙轮钻头通过旋转和破碎岩石来工作,钻杆采用 API 标准螺纹。这些螺纹仅承受轴向推力、扭转力和一些冲击力,而不将冲击能量传递到杆体。 API 标准螺纹主要用于连接、紧固和密封,从而实现最低的能耗和可忽略不计的过热。


相比之下,顶锤钻杆通常使用 R 形或 T 形螺纹。液压凿岩机的能量通过钻杆传输至钻头,导致螺纹连接处的热量以热量形式大量损失,温度可能超过 400°C。如果顶锤杆采用API标准螺纹,不仅能量传输效率低,而且容易受到侵蚀,造成钻杆拆卸困难,严重影响施工效率,增加成本。


20世纪70年代和80年代,国外专家对顶锤钻杆用螺纹进行了广泛的研究,考虑了波形、复合、反向锯齿、FL和梯形螺纹。结论是,波形螺纹适用于直径在38毫米以下的杆,而梯形螺纹更适合直径在38毫米至51毫米之间的杆。


进入21世纪,随着顶锤钻头直径的不断增大以及对螺纹根部强度的考虑,各钻具公司通过不断研发推出了SR、ST、GT等新螺纹类型。


综上所述,在凿岩过程中,顶锤钻杆螺纹连接是能耗的主要部位之一,也是造成钻杆早期失效的主要因素。


佛教讲:“缘起本性空,不宜执着一法”。随着科学技术的不断进步,目前使用的螺纹形式是否是液压钻井行业连接的最佳和最终解决方案,值得思考。


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