Drilling is one of the costliest and risky activities in oil and gas industry due to complexity of interactions with downhole formation. Cyclic loads while drilling cause the initiation and growth of cracks in oil tubulars. This phenomenon, known as fatigue, results in permanent reduction of the failure-free service envelope of a certain tubular. Further, most of the drill string failures are triggered by fatigue, which results from repetitive cyclic bending loads and stresses in tensile or buckled drill strings. Fatigue is a cumulative and non-reversible condition induced by repetitive cyclic bending loads and tensile or buckled drill pipe stresses. Fatigue exists even though cyclic tension of the drill pipe material is much lower than static strength limit. Present work investigates fatigue capacity of the 4” WT38 drill pipe connection where cracks have been observed. In accordance with the geometry of connection, a hot spot stress from bending moment is calculated in the crack location in the first thread (upper) of the pin. The DNVGL-RP-C203 SN-curve B1 “in air” is used as relevant fatigue SN curve for the drill pipe thread location. Finite element method (FEM) is employed in modeling and analyzing of drill pipe on pin-box connections. With this method, various connections can be investigated relatively faster and cheaper compared with experimental tests. It is found that the fatigue failure may have been caused as a result of the cyclic load level and number of load cycles. A detailed discussion of the fatigue damage assessment concludes the paper.

中文翻译：

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钻杆销轴连接疲劳行为分析

由于与井下地层相互作用的复杂性，钻井是石油和天然气行业中成本最高、风险最大的活动之一。钻井过程中的循环载荷导致油管中裂纹的萌生和扩展。这种称为疲劳的现象会导致某个管子的无故障服务范围永久减少。此外，大多数钻柱故障是由疲劳引发的，疲劳是由拉伸或弯曲钻柱中的重复循环弯曲载荷和应力引起的。疲劳是由重复循环弯曲载荷和拉伸或弯曲钻杆应力引起的累积性和不可逆条件。即使钻杆材料的循环张力远低于静强度极限，疲劳仍然存在。目前的工作调查了已观察到裂纹的 4” WT38 钻杆连接的疲劳能力。根据连接的几何形状，在销的第一个螺纹（上部）的裂纹位置计算弯矩产生的热点应力。DNVGL-RP-C203 “空气中”的 SN 曲线 B1 用作钻杆螺纹位置的相关疲劳 SN 曲线。有限元方法 (FEM) 用于对针盒连接上的钻杆进行建模和分析。使用这种方法，与实验测试相比，可以相对更快、更便宜地研究各种连接。发现疲劳失效可能是由于循环载荷水平和载荷循环次数造成的。对疲劳损伤评估的详细讨论结束了论文。根据连接的几何形状，在销的第一个螺纹（上部）的裂纹位置计算弯矩产生的热点应力。DNVGL-RP-C203 “空气中”的 SN 曲线 B1 用作钻杆螺纹位置的相关疲劳 SN 曲线。有限元方法 (FEM) 用于对针盒连接上的钻杆进行建模和分析。使用这种方法，与实验测试相比，可以相对更快、更便宜地研究各种连接。发现疲劳失效可能是由于循环载荷水平和载荷循环次数造成的。对疲劳损伤评估的详细讨论结束了本文。根据连接的几何形状，在销的第一个螺纹（上部）的裂纹位置计算弯矩产生的热点应力。DNVGL-RP-C203 “空气中”的 SN 曲线 B1 用作钻杆螺纹位置的相关疲劳 SN 曲线。有限元方法 (FEM) 用于对针盒连接上的钻杆进行建模和分析。使用这种方法，与实验测试相比，可以相对更快、更便宜地研究各种连接。发现疲劳失效可能是由于循环载荷水平和载荷循环次数造成的。对疲劳损伤评估的详细讨论结束了论文。DNVGL-RP-C203 “空气中”的 SN 曲线 B1 用作钻杆螺纹位置的相关疲劳 SN 曲线。有限元方法 (FEM) 用于对针盒连接上的钻杆进行建模和分析。使用这种方法，与实验测试相比，可以相对更快、更便宜地研究各种连接。发现疲劳失效可能是由于循环载荷水平和载荷循环次数造成的。对疲劳损伤评估的详细讨论结束了论文。DNVGL-RP-C203 “空气中”的 SN 曲线 B1 用作钻杆螺纹位置的相关疲劳 SN 曲线。有限元方法 (FEM) 用于对针盒连接上的钻杆进行建模和分析。使用这种方法，与实验测试相比，可以相对更快、更便宜地研究各种连接。发现疲劳失效可能是由于循环载荷水平和载荷循环次数造成的。对疲劳损伤评估的详细讨论结束了论文。发现疲劳失效可能是由于循环载荷水平和载荷循环次数造成的。对疲劳损伤评估的详细讨论结束了论文。发现疲劳失效可能是由于循环载荷水平和载荷循环次数造成的。对疲劳损伤评估的详细讨论结束了论文。