API71旋转钻柱构件规范中文docxWord下载.docx
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8钻挺22
8.1总则22
8.2标准钢钻挺24
8.3无磁钻挺25
9钻井取心钻头29
9.1牙轮钻头和刮刀钻头29
9.2钻右钻头,钻冇取心钻头和聚品金刚右复合片钻头29
10管子和棒料的无损检测32
10.1总贝932
10.2无损检测人员的资质32
10.3表而缺陷32
10.4内部缺陷33
附录A(资料)美制统一单位35
附录B(资料)API会标50
简介
ISO10424这部分的功能是定义旋转钻杆部件耍求的.材料的机械性能和设计.它也定义了遵守这些要求的测试方法。
因为旋转钻杆部件能从一个钻机移到另一个钻机非常灵活,是一个朿要的部件,因此,必需要求确保它的互换性和制造性能。
ISO10424的主耍部分是建立在2001年11刀APISpec7,4(严版本基础Z上的。
然而,由丁被ISO10424<
j些章节所覆盖,APISpec7没冇定义材料耍求和用來生产钻杆部件的无损检测的内容,而ISO10424的章节却强调了无损检测的要求。
ISO10424部分的便用者应该意识到适用的主体不同,就会石要不同的或更进一步的要求。
ISO10424部分的内容没仃强制厂商或购买者接受。
但H尤其适用「•科技革新或发展迅速的厅业。
厂商在选择时应该识别任何不同于ISO10424部分的细节。
ISO10424部分,包含ISO和非ISO标准,两者都适用,在传统的非ISO标准中做了标记,以供参考。
注:
非ISORefyyy等同于ISOxxx。
APISpec7-l/IS010424-1
石油和天然气行业一旋转钻井设备-
第一部分:
旋转钻杆部件
1范围
ISO10424这部分的说明要求适用丁以卜钻杆部件:
上部和卜部方钻杆阀:
四方和六方形方钻杆;
钻杆接头;
标准钢和非磁性钻铤;
钻井取心接头。
10424这部分不适用钻具钻杆接头、旋转台肩连接的螺纹战规及1••作駅规的设计和操作使用方法。
10424这部分所适用的一个典型的钻杆装配见图1。
A)装配图的上部分
B)装配图的卜部分
关键词
1钻头
2旋转外螺纹连接
3旋转内螺纹连接
4钻头转换接头
5钻铤
6转换接头
图1-典型的钻杆装配图
7外螺纹钻杆接头13方钻杆驱动部分
8钻管14上部加厚方钻杆
9内螺纹钻杆接头15方钻杆上端阀
10橡胶护喩16水龙头接头
11卜部方钻杆旋塞阀或方钻杆安全接头17水龙头中心管
12端部加厚的方钻杆18水龙头
A水龙头的耍求参见ISO13535
B带有焊接钻杆接头的钻管参见ISO11961
注恿1脚注屮仃所注明,APISpec8A和8C等同T-ISO13535
注意2脚注中有所注明,APISpec5D和7等同于ISO!
1961
注意3在所何端部加厚方钻杆的卜•部和接头Z间的连接都用RH(疋扌II)表示注意4在所有端部加厚方钻杆的匕部和水龙头之间的连接都用LH(反扣)表示
图1典型的估杆装配(续)
2标准
2.1测最单位
在国际标准中,数据普連采用国际体系标准和美制标准单位体系。
对于一个具体的定制号而言,仅可以使用一个单位体系,不能在其它的体系中与其它的数据结介起來表达。
厂家在单位体系中対于规范的任意一种表达都被认为是等同「杯准或荷具竹完全的耳换性。
内此遵守一个系统中对国际标准的我达,也就遵守『其它体系屮对J:
国际标准的表达。
就国际体系中対数据的表达而言,常用逗兮表示小数点和「分位间隔。
而美制体系中常用圜点來表示小数点和「分位间隔。
2.2数据和图表
国际卩位和美制的位的数掠表达在以卜冲•独的图表中给出.国际的位中包含的数据图表
也包含附录A屮给出的美制单位图表和数据。
对于一个只体的定制号而言,仅能够使用一个单位体系。
图表也包拾特殊的产胡条款,在美制体系和国际体系单位中都令所表述。
3•参考标准
以卜参考文件与巾请的文件密不町分。
对丁•最新的资料而言,仅适用丁-列举出的版本。
X'
tTIB最新的资料而言,适用于参考资料的授近一个版本(包括任何修订)。
ISO148钢一摆锤式冲击试验
ISO3452无损检测一渗透探伤一普遍原理
ISO6506-1金属材料一洛氏硬度试验一第一部分:
试验法
ISO6892金属材料一临界温度拉伸试验
1SO9303钢管无缝焊接(不包括埋弧悍)一外阳超川波检测用「•纵向缺陷探伤
ISO9934-1无损检测一磁粉检测一第-部分:
普遍原理
ISO9712无损检测一检测人员的资质
ISO13665钢管无缝焊接一钢管表面磁粉探伤用于检测表面缺陷
1SO15156-1右汕和人然气行业一石汕和人然气生产中含H?
S环境屮使用的材料一第1部分:
抗裂缝材料选择的普遍原理
ISO15156-2石油和大然气行业一石油和大然气生产中倉H2S坏境中使用的材料一第2部分:
低介金钢和碳抗裂缝以及铸铁的使用
ISO15156-3右油和人然气行业一右油和人然气生产中含H?
S环境屮使用的材料一第3部分:
抗腐蚀合金和其它介金的抗裂缝
APIRP7G,钻杆设计和操作极限
APISpec7,旋转钻杆部件
ASTMA262,检测奥氏体不锈钢磁化晶粒冲击的标准做法
ASTMA434棒料,介金钢,热锻造或冷打炳,调质钢的标准规范
ASTME587通过接触法进行超声波斜射法检测的标准做法
4.条款,定义,特征和强制性条款
4.1条款和定义
本文件适用丁•以卜的条款和定义.
4.1.1幅度
打描的垂苴高度获得信号,从底部到顶部或顶部到底部测晟。
4.1.20描显示
超声波仪器获得的信巧通过垂直高度來显示或从水平打描轨迹获得的冋波來显示,然而,两个信号的水平距离Z间显示了由于时间变化引起产生的信号之间的距离。
4.1.3底面回波
信号从农面检测物体的后表而获得。
4.1.4倒角直径
旋转台肩连接的接触面的外径。
4.1.5钻头转换接头
一种转换接头,通常山两端内螺纹连接,用丁•连接钻头与钻柱。
4.1.6内螺纹连接
一个具有内螺纹的油III管状构件的螺纹连接。
4丄7抗弯强度比
接近内螺纹的外螺纹尼端旋转台肩处内螺纹的横截而积系数与旋转台启外螺纹的最后一牙的螺纹啮介的横截面面积的系数比。
4.1.8校正系统
一个有许町证的庭规、计量控制系统。
4.1.9冷加工
在某一足够低的温度b\旋转台启式接头螺根的瞰性变形.使金属半径和柱形横截而产生永久应变"
4.1.10脱碳处理
加热使脱碳介质与金属表面的碳尤索反应,致使铁合金的表面碳元索损火。
4.1.11勘探深度
狭窄的凹槽穿过表而被破坏的印痕进行摩擦作用,直到杳找到印痕的底部,然厉用深度仪测駅印痕的深度,以此来比较可接受的标准。
4.1.12通径规
通径规用來检查钻杆部件般小内径的吊规。
4.1.13钻铤
在钻头端用来提供钢度和币:
最的厚壁管子。
4.1.14钻管
通常是钢制的一节借子,他帶仃钻杆接头螺纹连接II。
4.1.15锻造(动词)
在有或没有模具状态卜"
,对热态金属施加床力,使Z产生卿性变形而达到耍求形状的处理方法。
4.1.16锻件(名词)
由锻压方法锻制的成型金属部件。
4.1.17全深螺纹
一种螺纹根部位「外螺纹的小锥上或位r内螺纹的人锥上的螺纹。
4.1.18量规点
在外螺纹(或内螺纹)垂直丁•螺纹轴线上的一个假设平面内的测駅点。
注意:
测帚点位于产品内螺纹端面或外螺纹台肩15.875mm(0.625英寸)处
4.1.19气密封
在特定的压力卜不泄漏气体,使气体压力保持足够的时间。
4.1.20加热名词
一炉金屈通过单循坏融化的过程。
4.1.21H2STrim
所有的零部件,除了外部阀壳体,满足ISO15156-2和ISOI5156-3要求的H2S作业。
注意:
NACEMR0175等同于ISO15156-2和ISO15156-3.
4.1.22方钻杆
连接水龙头和钻管的四方形或六方形的钢管,方钻杆通过转盘的转动将扭矩传递到丿丰卜钻貝。
4.1.23方钻杆安全接头
一个短接头,位丁•方钻杆的底部端,以防止方钻杆的外螺纹在连接和断开操作过程中的磨损。
4」.24标记
旋转台肩连接的人小和形式的尺寸耍求。
4.1.25内螺纹长度
是在内螺纹从旋紧台肩端面至IF啮介齿侧和完整螺纹深度最厉一齿的齿顶交点侧紂到的螺纹长度。
4.1.27低应力钢压模
一种钢压模,在标记面上不能有任何明显的隆起。
4.1.28方钻杆下端阀
方钻杆卜安装的第一个基本上全开启的阀门,外径等于钻杆接头的外径。
在阀门关闭压力作用时,仍能驱动方钻杆,阀门也可在打孔时为了缓冲而脱开。
4.1.29连接台肩
旋转台肩连接上的密封台启。
4J.3U非受压齿根面一内螺纹
没有轴向负荷的螺纹齿根面,它从接头的连接端或从钻杆尤件上的拉伸载荷引出,是离开连接台肩绘近的螺纹齿根面。
4.1.31非受压齿根面一外螺纹
没仃轴向负荷的螺纹齿根而.它从接头的连接端或从钻杆元件上的拉伸我荷引出.是离开谨接台启最远的螺纹齿根面。
4.1.32不圆度
钢管或棒料的故人和最小直径Z差,用同样的横截而测届,不包括衷而打磨公差,图8.1.4
4.1.33外螺纹端
螺纹连接的外螺纹(公螺纹)。
4.1.34淬火过程
淬硬-铁基合金奥氏体化,然后迅速冷却用以保证部分或全部的奥氏体转化为马氏体
4.1.35回火过程
再加热一个铁基合金的淬锁件或正火件到转变温度范朗时,以任何所耍求的速率冷却。
4.1.36参照尺寸
以该尺寸测鼠两个或更多的英它尺寸。
4.1.37旋转台启式接头
一个使用在钻井钻其上的尤件,它具有粗才锥度螺纹和密封台肩。
4.1.38应力释放结构
在旋转台启式接头上加工的一个形状,它除玄•了不工作的外螺纹或内螺纹,这•过程减小了在这高应力区的裂纹开裂破坏,使得接头更牢固。
4.1.39接头
一种短的钻柱构件,区别其它的钻柱构件,在连接端部帯仃不同的旋转台肩接头。
4.1.40水龙头
钻杆元件的顶部装置,它可以进行360。
旋转。
4.1.41抗拉强度
材料能够承受的垠人拉伸应丿J。
抗拉强度是通过破坏性强度试验的最人拉伸负荷和试样的原始横截面來讣算的。
4.1.42抗拉试验
用來决定材料在轴向载荷的力学性能测试。
4.1.43试验压力
用丁演示压力容器结构完整性的高于额定工作压力的压力。
4.1.44螺纹牙形
在一个螺距长度轴线平面上的螺纹外解线。
4.1.45公差
允许偏差的鼠,
4.1.46钻杆接头
一种厚壁的连接尤件,用J识有粗才锥度螺纹和密封台肩的钻管。
4.1.47方钻杆上端阀
安装在方钻杆上端的第一个阀门,它能关闭限制钻杆元件的内压力。
4.1.48工作压力
在正常操作期间向设备的特定部件施加的压力。
4.1.49工作温度
在正常操作期间向设备的特定部件作用的温度。
4.2符号和缩略词
D外径
Dbp挡板凹座直径
De方钻杆锻件,对角宽距离
Dec方钻杆加工,对角宽距离
D,倒角直径
Del
方钻杆上对角面距离
D|・R
浮阀验规U径
De
吊卡槽育径
dl
提升台肩外径
Dlr
方钻杆下端加厚外径
Dp
吊卡凹座直径
Dr
异径外径
Ds
卡瓦槽苴径
Du
方钻杆上端加厚外径
D
内径
Db
内倒角
L
总长
Ld
方钻杆驱动面长度
Lpv
浮阀总成长度
L<
i
U
方钻朴套筒最规最小长度方钻杆卜端加厚长度
Lr
Lu
浮阀验规深度方钻杆上端加厚长度
Le
Ls
卅卡凹脳槽深度卡瓦凹座槽深度
R
半径
Rc
铸造方钻杆对角半径
Rcc
方钻杆加工对角半径
Rh
Rs
六角形方钻杆套筒仪农的垠人倒角半径方形芳钻杆發筒仪表最人倒角半径
T
档板凹座的直径
报小厚壁
Za
mk凹座的振摆角
ZP
卡瓦座的振摆角
AMMT
'
美国小直径油管类型的螺纹设计
AMT
美国小苴径油骨类型的螺纹设计的选择性缩写
BSR
屈服强度比
DB
分贝
FH
API全対类型螺纹设计
HBW
洛氏硬度
LH
左旋
MT
磁粉检测
小直径油管的螺纹设计
NC
API匕类型的螺纹设计
NDT
无损检测
PT
液压渗透检测
REG
API规则类型的螺纹设计
RH
右旋
UT
超声波检测
5上部和下部方钻杆旋塞阀
5.1通则
ISO10424规范主耍规定了上部和卜部方钻杆阀门的设汁、材料、检验和试验的垠低要求。
ISO10424规范还适用F井上钻井系统的钻杆元件安全阀。
本规范适用于上述指定的所有尺寸的阀门。
这些阀门在正常的工况条例上(H*介质条件按附加耍求指定),它们的额定T作压力ffi5000-15000PSI(34.5〜103.4Mpa).阀门的丁作温度额定值为・4°
F(-20*0,密封系统元件可以由其它的温度限制。
5.2设计准则
521总则
对亍按ISO10424规范生产制造的并种类住的阀门,制造厂应该以文件的形式规定Jt设计准则和分析方法。
这一文件应包括以报低性能材料制成的阀体,在最初发牛的材料屈服时所承受的载荷条件和在综合负荷作用卜•的公差范用、强度内用和扭矩。
阀体材料屈服负荷条件应以农格化的形式予以说明,设计屈服的垠小安全系数应为表1中的壳体试验压力1.0倍。
对亍冇使用疲劳寿命的阀门,应该指定载荷条件以确保它们在厂商供应的阀体材料屈服条件卜仍然能运行。
疲劳寿命卜的公差载荷条件不梢确,将依赖「•介质条件,主要由与阀门接触的流体产生的腐蚀性和温度而决定。
衣1流体静力学试验压力
额定工作压力MPa
静力学壳体试验压力(仅适用丁新阀门)MPa
34.5
6&
9
103.4
155」
5.2.2材料要求
材料耍求没仃貝体规定,ISO10424规范要求的材料设备供应依应用不同而不同,应逍从厂商竹而规范耍求。
厂商要求由以下定义决定:
化学成分限制;
热处理条件:
力学性能耍求:
拉伸强度;
屈服强度;
延伸率;
硕度
机械性能的最小值将遵照表8中其体规定的钻铤材料耍求。
523冲击强度
5.2.3.1试样
每一熔炼炉/热处理批取三个纵向冲击试样,按照ASTMA370和ASTME23进行试验。
讦定试棒町取自所代表的零部件的整体,或是一个产品部件。
在任何情况下,试棒应与其评定的零部件材料来自同一炉号,且应与该部件一起进行热处理。
ASTMA370和ASTME23相当丁ISO148
试样应从整体或分解的评定试棒上截取。
对于实心零件的试棒,试样应从苴纵向中心轴线距试棒面l/4in(6.35mm)处截取;
对于空心零件的试棒,应从距最厚面中心l/8in(3mm)处截取•从产品零部件上截取的试样应从垠厚截面中心1/4in(6.35mm)的厚度处截取。
当试样是从采用打孔芯制或从产品零部件上的其他部分裁取,试样只能评定这一指定部位或形状的零部件性能。
5.23.2耍求
三个试样在・4°
F(-20*0时的平均冲击值应不低J*31ft-lbs(42J),其中没有一个值低F24ft-lbs(32J)。
5.2.33小尺寸试样
当冇必要使用小尺寸试样时,验收标准值乘上表2所列的适当的修正系数。
不允许使用宽度小于5mm(0.197in)的小尺寸试样。
表2冲击试样修正系数
试样尺寸mmXmm
修正系数
10X10
1.00
10X7.5
0.833
10X5
0.667
524压力密封操作要求
方钻杆阀和其它钻具组安全阀(不考虑対闭机构)应设计成只用J哋而或既用「哋面又用丁•井卜装置的结构,使用在井上钻井系统的卜端安全阀和卜端方钻杆阀宜设计成井卜•装置结构,对「毎一类型装置的斥力密封设计操作要求见表3。
表3作业分类定义
分类号
作业类型
压力帝封的设计操作要求
类别广
仅用丁•地面
阀体和任何密封杆将保持壳体试验内压b
封闭密封件应保持1.7Mpa和來自于下方的般人工作压力
类别2
地面和井F
阀体的任何密対杆将保持壳体试脸内压&
藉対杆将保持外压最低的压力1-7Mpa和最小高压13.8Mpa
封闭密封件应保持在低压1.7MpaZ卜,高压等于最人额定工作压力封闭密封件应保持在低压1.7MpaZ上,高压等丁•最人额定工作压力密対温度范围由试验验证确定
A按照API7规范第39版或以前版木制造的阀门分为]类阀门,要将现存的阀门乖新分为2类的,则要按5.4.3和5.4.5的要求做试验
B壳体试验按表1的值对每个制造阀只进行一次
C阀杆密封操作,只对设计阀做-次验证,而不对每个制造阀做验证
D只适用于球阀
E密封温度范1科验证只对设计阀做一次验证,而不对每个制造阀做验证
5.2.5基本操作耍求
方钻杆阀和其他钻具安全阀(不考虑封闭机构)宜设计成具有F列基本操作要求的结构:
泥浆钻井时的龜复操作;
关闭从钻其组流出的泥浆
在设计范鬧的沿度和强度负荷条件下的密封
5.3连接接头
5.3.1尺寸和类型
由ISO10424所包括的所有阀门,连接端应在采购订单上说明,每个连接端应采用相应的坡II越径。
除了在■上另有说明外,方钻杆的上部和F部阀,它们的连接接头应为第6节表5或表7中所示的尺寸和型式。
当这样的接头被采用时,应使用相应的坡11直径。
锌系或猛系磷酸盐的抗磨损处理适用丁•所冇标准钢生产的阀端部连接的螺纹和密封台肩。
抗磨损处理不适用于无磁钻铤,因此,此处无要求。
螺纹的冷加匸是可选的。
但是,采购方应考虑规定在螺纹测彊之后螺纹的冷作加工匚艺,细节详见8.1.7.3o
推荐的组成力矩和端部连接的联介负荷率的咨询厂商,和任何介质连接的供应(见API连接联介应力周期APIRP7G附表A)
5.3.2无损检测
5.3.2.1覆孟
任何介质连接的端部接头将倾向r纵向缺陷的无损检测。
53.2.2标准钢连接
标准钢连接接头和任何装置连接接头端部应使用湿磁粉检测方法,按照ISO9934-1要求対纵向和横向缺陷作无损检测,检测应按书面规程进行操作。
这些检测结果在有要求时应向采购方提供。
ASTME709等同TISO9934-lo
5.323无磁钢连接
生产的无織钢接头应该用液体渗透法进行检测,使用可见光或荧光溶剂移动法或水冲法。
所进行的检测程序符介厂商制订的书而规范,程序符合ISQ3452规范,检测结果在冇要求时应向采购方提供.
ASTME1209・ASTME1219.ASTME1220和ASTME1418等同JTSO3452。
5.4液压试验
5.4」总则
液压试验应按表1规定的乐力进行。
试验应在人气温度卜用适为的IF•腐蚀、低粘度、低压缩性流体进行。
在保压期间,从压力获得稳定时开始计时,在此期间,应刃鸟无泄漏现象,压力下降值应在制造厂的零泄漏额定值的公差Z内。
5.4.2液压壳体试验
每个新阀门阀体应用下列方法进行液压试验,液压壳体试验应在阀门的半关闭位置进
行。
如果阀体上有密封阀杆,则必须做25OPSI(1.7Mpa)的低乐试验,低斥和高斥试验分卜•列三个步骤进行:
A初始压力保压3分钟;
B减小压力至0:
C最终压力保压时间不少于10分钟。
5.4.3工作压力试验
5.4.3.1总贝ij
每个阀门根据衷3屮定义的作业分类应进行适当的工作压力试验,这个试验应用丁所仃新阀门和必须按下列要求进行。
试压保持时间至少为5分钟。
5.43.2卜部试验的压力
试验适用丁7类和2类阀
应在阀门F端部(般是在外螺纹端)施加压力,阀门处「关闭位置。
高低压试验都要进行.低压试验压力为250PSI(1.7Mpa),高斥试验斥力应为最人T•作压力额定值。
在高床试验Z后要放空阀门中腔体中的压力,并保持阀门的功能不受损坏。
543.3上部试验的压力
试验仅适用丁类阀
试验仅适用于球形封闭机械阀
应在阀门上端部(一般是在内螺纹端)施加斥力,阀门处『关闭位置。
高低斥试验都要进行。
低斥试验床力为250PSI(1.7Mpa),高压试验压力应为最人工作压力额定值。
在高压试验Z后要放空阀门中腔体的压力,再〜次作低压试验,并保持阀门的功能不受损坏。
在匸作斥力试验完成Z后,检贪“在开启位置”上球体或阀瓣的屮心対准线是否还在制造公差Z内(中心对准线的偏离在现场使用时可引起流体磨蚀问题)。
5.4.4阀杆密封外压设计的验证试验
每个2类阀的设计应按卜列所述进行适为的阀杆密封外压试验。
试验保压周期至少为5分钟。
对2类阀所做的阀杆密対外斥试验,只是作为设计验证的冃的,应在阀门的外侧施加床力(如:
在阀杆密封区域上安装一个高压套)阀门处于半开启位置。
阀杆密封都应做高低压试验。
低压试验压力为25OPSI(1.7Mpa),高压试验压力最小为2000PSI(13.8Mpa),但要高丁•工作压力额定值,由制造厂选择。
5.4.5密封温度范用设计的验证试验
此验证仅用T2类阀,也只是作为设计验证的目的。
标准非金属密封典型的温度额定值为14°
F(-ior)〜194°
F(90°
C),Jk力试验应按4.5.2»
4.5.3的规定在低温和高温下进行,试验便用合适的在极端温度条件下的流体。
役计•验证试验应在此阀门和使用在这个极端的温度条件F的试验流体进行(除卄采购方仃规定)。
5.5文件和记录的保留
厂商将按照购买者的耍求为每一个提供的阀门保留和提供检测文件(尺寸、无损检测视图)和静水力学试验。
在您出最终产品不超过7年的时间内,厂商将保留性能验证试验的文件。
5.6标志
按ISO10424规'
范制造的方钻杆阀和比他钻杆安全阀冋使用低应力钢印,或低W力滚轧I•序按如卜要求来标识:
A应用滚轧工序标识:
制造厂名称或商
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