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在油气钻探开发中,石油钻具是井下工具的总称,是钻采设备重要的部件,主要包括钻杆、钻铤、转换接头、钻头等。石油钻具间主要采用锥度为1:4或1:6的圆锥管螺纹串联连接。因此,石油钻具螺纹连接形式和螺纹的表面处理对钻具的寿命和可靠性有直接关系。当然,选用耐磨高强度的金属材料是提高钻具寿命的一大措施,但成本也相对较高,根据相关分析资料显示,石油钻具的大部分失效发生在接头连接处,而螺纹粘扣又是主要原因,目前国内外石油钻具连接螺纹表面普遍采用的镀铜会或磷化处理工艺来防止粘扣失效,虽然镀铜能表现出优良的抗粘扣性能,但镀铜会产生大量废液排放,对自然环境的破坏巨大,因此存在着经济成本高及严重的环保问题等缺陷。本研究开发出了一种既能够替代镀铜工艺且又具有优异抗粘扣性能的纳米铜无污染连接技术,研究一种纳米铜减摩涂料在石油钻具管螺纹上的减摩效果,并通过理论计算和软件分析石油钻具螺纹的力学性能,纳米铜无污染连接技术在石油钻具的应用有着显著作用。针对石油钻杆接头螺纹(NC38数字扣)建立数字模型和三维模型,并对单牙螺纹受力和变形同时采用理论计算及仿真分析,在上扣扭矩单独作用、轴向拉伸载荷单独作用以及二者的复合作用这三种工况下分别计算分析了内外螺纹连接后牙齿面上接触压力和分布状况,分析结果显示石油钻具螺纹的齿面接触压力和应力水平分别都呈台肩面起逐步降低的趋势和分布不均的现象。通过对钻具螺纹接触应力的理论计算和仿真分析结果对比,发现采用的二种方法获得的数据分布规律极其一致,为纳米铜减摩涂料(以下简称AFRICO)在石油钻具无污染边接技术提供了理论依据和应用指导性。将AFRICO分别应用于石油钻具接头螺纹及油套管接箍螺纹表面上。首先，通过摩擦磨损试验测试AFRICO的减摩性能;其次，采用扫描电镜观察AFRICO在石油钻具接头螺纹表面层的分布情况;最后，分别在材质为4145H的石油钻杆和材质K55的渍套管进行全尺寸卸扣试验，以验证AFRICO对石油钻具上扣扭矩减轻作用与抗粘扣效果，结果得出：AFRICO能有效减小石油钻具螺纹连接处的上扣扭矩，对石油钻具的抗粘扣性能有良好的提升效果。