文档介绍：石油矿场机械990204
石油矿场机械
Oil Field Equipment
1999年第2期 1999
螺杆钻具挠性轴断裂失效分析及预防措施
李日光,高飞,朱国新,李天明1,何文涛1
摘要针对螺杆钻具挠性轴早期断裂失效频繁的问题,对典型失效样品进行了失
效原因分析。提出了合理设计、制造、装配及使用应采取的预防措施。
叙词螺杆钻具轴特征分析预防措施
In the light of the premature failure of the flexible shaft on screw drills,this article makes a
failure study on the typical premature failure samples, and presents the precaution concerning
structural design and manufacture, and assemble and use.
近年来,用挠性轴作为传递马达动力的螺杆钻具,在定向井和水平井作业中已得
到了广泛使用。挠性轴不仅加工简便、装配方便、价格便宜,而且以其独有的特点可以
装配到马达转子的空心内腔,使螺杆钻具长度缩短约30%,有利于大曲率定向井造斜技
术的钻井。此外,空心挠性轴还可以引导部分钻井液经空心轴到喷射钻头上,对于改善
钻具性能,提高机械钻速极为有利。
据有关资料介绍,就挠性轴的使用寿命而言,前苏联,挠性轴平均使用寿命普遍可
达250 h,最高工作寿命可达772 h。因此,其寿命决不低于其他形式的万向轴(如花瓣
形万向轴)。但是在我国挠性轴工作寿命普遍不稳定,经常发生挠性轴早期断裂失效的
现象。据长庆油田钻井二处钻具修理厂提供的螺杆钻具修理资料统计,仅1996~1997年
就有16台螺杆钻具挠性轴发生失效。这些失效的挠性轴使用寿命最长不到40 h,最短只
h。因此,有必要对其断裂原因进行分析和研究,采取相应预防措施,以防止挠
性轴的早期失效,提高其工作可靠性。
1 挠性轴的失效特征
挠性轴断裂部位比较集中,具有明显的规律性。断裂区域通常发生在挠性轴的过
渡处附近(与传动轴相联接端,图1、图2为挠性轴断裂照片),仅有1根螺杆钻具的挠
性轴在中部附近发生了断裂。由于断面之间的相对运动及磨损,有些失效件断口形貌已
发生了严重破坏。其中1根挠性轴也是在同一区域即挠性轴的过渡端附近发生了宏观可
见裂纹(周向裂纹长度约8 mm),但尚未断开。图3为挠性轴的工作简图。
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图1 挠性轴断裂照片之一
图2 挠性轴断裂照片之二
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图3 柔性轴工作简图
所有失效件工作表面(除了中部断裂的1根挠性轴)均有不同程度的麻点、凹坑、
及氧化皮。
2 断裂失效