深井、超深井套管磨损监测方法研究及应用

介绍了井口磨屑分析法和工具接头磨损检测法的理论依据。为了对深井、超深井中的套管磨损行为作出确切的描述，将井口磨屑分析法和工具接头磨损检测法2种方法结合起来应用到钻井现场的套管磨损监测中，结果表明，此方法能相对准确地反应井下套管的磨损状况，可以及时地掌握套管的磨损变化信息，确定套管的磨损机制，从而为钻井现场开展套管磨损状态监测提供了一条切实可行的技术路线。     

冲击-滑动工况条件下套管磨损机制图像分析

为实验验证套管磨损机制的理论研究,在冲击-滑动工况条件下进行了套管磨损的试验研究。运用SK2005工业显微镜、铁谱显微镜和扫描电镜,对套管磨损试验后的磨擦磨损表面进行了显微图像分析。研究发现在冲击-滑动工况条件下,深井超深井套管磨损机制主要为接触疲劳磨损、粘着磨损和磨粒磨损,从试验角度验证了深井超深井套管磨损的主要原因是钻杆对套管的横向冲击。     

套管抗内压的模拟实验研究

目前钻井作业的趋势是深井、超深井、水平井和定向井,套管磨损问题变得尤为突出.套管磨损后,抗内压强度下降,不仅会给油田生产安全造成威胁,还很容易引发环境污染.笔者对月牙型磨损套管进行模拟实验,研究其在内压作用下的周向应变分布规律.研究结果表明:随着套管磨损量的增加,套管抗内压强度减小,在磨损最严重的部位的应变量首先随磨损...     

深井、超深井钻杆技术的研究

随着近年来深井、超深井的发展,对钻杆也提出了更高的要求。论文分析了深井、超深井钻井中钻杆技术的难点,从钻杆新材料、高温环境研究和失效三个方面展开,指出了这些新技术的发展现状和应用效果。     

TP—FJ特殊螺纹套管在塔深1井的应用

特殊螺纹套管由于具有良好的密封性、连接强度高等特点,已成为气井、深井的优选套管之一。TP—FJ特殊螺纹套管由于具有较高的密封性能、抗H2S应力腐蚀能力和较高的连接强度,非常适用深井及超深井。本文阐述了TP—FJ套管的特点性能及现场应用情况。     

深井条件下套管形变实验装置的研发

随着油气勘探开发的不断发展,井深逐步加大,压力、温度也逐步升高,伴随着蒸汽吞吐、蒸汽驱等技术的应用,由于地层流体与环境温度的巨大差异,套管、水泥环受热膨胀导致的带压问题日益突出,导致套管损毁、水泥环破坏、安全性降低,影响作业生产,直接威胁到井筒完整性.深井条件下套管形变实验装置可以在室内条件下,通过模拟实际深井条件,测...     

钻杆转速对石油套管磨损的影响

为得到钻杆转速对石油套管摩擦磨损性能的影响,采用N80碳钢材料加工制作销盘,G105钢材加工制作销钉,在油基钻井液润滑条件下使用UMT摩擦实验机开展了套管摩擦磨损销盘实验.分析了销盘磨损速率、摩擦系数、表面形貌、磨损产物的组成以及不同钻杆转速下钻井液温度的变化.结果表明:在实际钻杆转速范围内(60 r/min～140 r/min),套管磨损率随着转速的增加先降低后逐渐增加;在较低转速下(60 r/min),套管磨损机理主要为氧化-磨粒磨损;在高转速下(140 r/min),套管表面磨损机理转变为腐蚀-磨粒磨损;钻杆转速越高,套管受腐蚀磨损越严重,套管失效风险增加.在中等钻杆转速80 r/min下,套管磨损率最低.研究结果可为钻井工程师、产品供应商和相关行业的制造商减少套管磨损提供参考.     

钻杆、套管磨损分析与防磨措施研究

经济社会的持续快速发展,极大地促进了矿井开采事业的飞跃,带动了矿用钻杆、套管制造加工技术的进步。在钻杆、套管应用环境日趋复杂和应用强度日趋提高的情况下,磨损及防磨问题成为加工制造实践的一项重要课题。因此,介绍钻杆、套管的磨损机理,分析影响钻杆、套管磨损的诸多因素,着重探讨摩擦系数对钻杆、套管磨损的影响,并结合相关实践经验,分别从安科耐磨带等角度与方面提出减缓套管磨损的有效措施。     

高温高压深井试油与完井封隔器卡瓦咬入套管深度分析

在高温高压深井试油与完井中,封隔器定位性能主要取决于主要部件卡瓦,卡瓦咬入套管深度不足常常会引发封隔器定位失败。以完井封隔器RTTS为例,对高温高压深井复杂工况下,封隔器在井下试油与完井作业中卡瓦与套管间的作用进行分析,建立卡瓦与套管的力学模型,并对卡瓦与套管间的相互作用进行有限元分析。通过能量守恒定律建立卡瓦牙剪切应力公式和挤压应力公式,推导出试油与完井封隔器卡瓦咬入套管深度公式,分析影响试油与完井封隔器的定位性能参数。     

超深井钻机特殊配置要求及其基本参数

超深井钻机在承载能力、建井周期、工作环境等方面与普通钻机有很大不同,因此对钻机的配套提出了许多特殊要求。本文针对超深井钻机的发展现状及特殊配套要求,结合分析最新修订标准GB/T 23505-2009《石油钻机和修井机》中超深井钻机部分的基本参数要求,归纳总结出了ZJ50/3130、ZJ70/4500、ZJ90/6750和ZJ120/9000的基本参数表,对超深井钻机的配套选择具有一定的指导作用。通过比较新标准与标准SY/T 5609,得出了新标准在钻机型号和参数方面的八项主要变动。     

基于不同冲击频率条件下的套管磨损表面分形特征及磨损机制研究

选取TP140套管在自行研制的套管磨损试验机上进行磨损试验,利用表面形貌仪测量在不同冲击频率条件下的套管表面磨损形貌,选用结构函数法考察磨损形貌的分形特征,使用拟合误差法确定分形曲线的无标度区间并计算分形维数,利用扫描电子显微镜分析其磨损机制。结果表明:在不同冲击频率条件下的套管表面形貌存在明显的分形特征,但分形维数会随频率的不同而有所变化。从光学图像和扫描电镜图像可以看出磨损机制主要有粘着磨损和犁沟。     

Dry sliding friction and casing wear behavior of PCD reinforced WC matrix composites

The friction and casing wear properties of PCD reinforced WC matrix composites were investigated using a cylinder-on-ring wear-testing machine against N80 casing steel counterface under dry sliding conditions. The results indicate that the friction and casing wear rate of PCD reinforced WC matrix composites are the lowest among the materials. As the applied load and sliding speed steadily increase, the friction coefficients of PCD reinforced WC matrix composites decrease. In addition, the casing wear rates increase with increasing load, but decline with sliding velocity. The dominant wear mechanism of the PCD composite is the micro-cutting wear, accompanied by adhesive wear.     

Analysis on collapse strength of casing wear

Carrying capacity of the casing will reduce after the casing is worn, which seriously affects the subsequent well drilling, well completion, oil extraction and well repair. A lot of researches on calculation of casing wear collapse strength have been done, but few of them focus on collapsing failure mechanism, and influencing factors and law of collapse strength. So, significant difference between estimated value and actual value of collapse strength comes into being. By theoretical analysis, numerical simulation and actual test, the collapsing failure mechanism of casing wear as well as the influencing factors and laws of collapse strength are investigated, and the investigation results show that collapse of crescent casing wear belongs to "three hinged" instability. The severely-worn position on the casing is yielded into the plastic zone first then deformed greatly, which causes the plastic instability of the whole structure. The casing wear collapse strength presents changes of exponent, power function and linear trend with the residual casing wall thickness, wear radius and axial load, respectively. When the flexibility is less than 10°/30 m, the borehole bending has less impact on casing collapse strength. Thus, the computation model for the casing wear collapsing strength is established by introducing wear radius coefficient and casing equivalent yield strength, at the same time, the model is tested. The test results show that the relative error for the computation model is less than 5%. The research results provide a basis for design of the casing string strength and evaluation of down-hole safety.     

非均匀磨损套管空间有限元分析

针对非均匀磨损套管进行了空间有限元分析,研究了磨损量、磨损长度、轴向拉力对套管抗内压强度的影响.计算结果表明非均匀磨损套管的抗内压强度随磨损厚度的增加而降低;不同的磨损长度对套管抗内压强度影响不明显,即抗内压强度主要受磨损厚度的影响;套管轴向拉力对其抗内压强度影响不大,并且这种影响随着磨损量的增加而逐渐减小.通过对磨损套管抗内压强度变化规律的研究,为合理制定井控措施提供了科学依据.     

一种新型套管磨损表面形貌检测装置的研制及应用

介绍了一种自行研制的套管表面形貌检测仪的结构、工作原理。以S135钻杆和P110套管为摩擦副,以不同的钻井液（清水和不同成分的泥浆）为中间介质,在套管磨损实验机上进行了磨损实验,采用研制的套管表面形貌检测仪测试了摩擦副磨损表面形貌。测试结果表明,自行设计的套管表面磨损检测仪可检测套管磨损表面形貌,并可用于计算表面形貌参数。结合磨损条件,该检测仪可以分析套管的摩擦磨损性能。     

全尺寸石油套管冲击滑动复合磨损试验机的研制

介绍了一种新型石油套管磨损试验机的工作原理和检测方法,该试验机能模拟存在钻井液介质润滑条件时钻杆接头外壁与套管内壁之间以恒定加载、脉动加载或冲击加载工况下的套管磨损状况。试验前钻杆接头试件被固定在一个可上下直线运动的滑动平台上,固定不动的套管试件有间隙地套住钻杆接头试件。试验时利用变频调速电机驱动钻杆接头试件旋转,同时由液压伺服系统推动滑动平台下行带动钻杆接头试件外壁挤压套管试件内壁实现恒定或脉动加载,或者由偏心轮机构驱动滑动平台先上行后下落来带动钻杆接头试件对套管内壁进行冲击。在数据采集方面该试验机综合利用多种传感检测技术、数据采集和软件处理方法实现了对试件的线性磨损量、接触载荷、摩擦因数和近摩擦表面温度等摩擦学参数的在线测试。初步试验结果表明可利用该试验机对套管磨损问题进行系统的试验研究,从而为深入研究套管磨损机制提供技术支持。     

桥塞卡瓦坐封下套管磨损机制研究

在油田开发中桥塞是主要井下工具之一,在不同的密封压差下,不同材料的桥塞卡瓦对套管产生不同的损伤。在SRV型摩擦磨损试验机上进行卡瓦磨损套管试验,并利用扫描电子显微镜(SEM)和X射线能谱仪(EDAX)对套管磨损表面的形貌及元素成分进行分析。结果表明:套管的磨损性能与载荷和接触的卡瓦材料有关;随着卡瓦材料的硬度和载荷的增加,套管的磨损加重;在重载荷作用下,套管磨损机制主要为接触疲劳磨损、黏着磨损和磨粒磨损,表面犁沟现象明显。     

陶瓷材料磨损机制及磨损程度评价方法综述

综合分析陶瓷材料摩擦磨损的机制和影响摩擦磨损的各种因素,如表面加工状况、载荷、速度、时间、温度、润滑等。介绍几种陶瓷材料摩擦磨损程度的评定方法,如用量纲一化参数(最大赫兹接触压力、最大表面粗糙度和断裂韧性的函数Sc,硬度、最大表面粗糙度和断裂韧性的函数S*)大小评价磨损程度,用磨损表面的粗糙度Ry与平均粒径Dg的比值评价陶瓷材料磨损程度,用磨损率评价陶瓷材料磨损程度等。以期指导人们进一步认识陶瓷摩擦磨损的本质规律,有目的地调整材料的性能以提高其耐磨性。     

套管防磨工具评价系统设计

结合钻井工程实际与套管磨损分析技术，从影响套管防磨工具选择的因素及其构成关系入手，运用层次分析法对套管防磨工具的最优使用效果进行了综合评价，并建立了套管防磨工具的资料数据库。利用Visual C＋＋编制了套管防磨工具使用效果评价软件。该软件不仅具有套管防磨工具使用效果综合评价的功能，而且还具有信息的存储、修改等功能，其界面比较友好，操作比较方便，便于工程技术人员掌握，具有很好的实用价值。