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谈谈石油钻柱失效问题 总被引:6,自引:0,他引:6
本文全面分析了钻柱失效的形式和对钻柱失效的研究方法。传统的研究方法有较大局限性,在疲劳断裂方面不能很好地描述材料性质。从机理讲,钻柱破坏可分为低应力疲劳破坏、塑性疲劳断裂、环境介质作用下的疲劳和磨损失效等形式。基于这种分类,引入了研究裂纹扩展速度的局部应力-应变法,研究复合加载对材料性质影响的非比例循环概念及研究钻柱运动随机性的随机载荷谱等概念和方法。这些机理研究是解决钻柱失效问题不可缺少的一步,是建立科学的破坏判据、指导实践的关键之一。 相似文献
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钻柱疲劳强度的实验研究 总被引:1,自引:0,他引:1
疲劳失效是钻柱的主要失效模式。疲劳失效是由交变应力所引起的。S-N曲线是评价钻柱疲劳损伤的基本依据之一。为此,对S-135、G-105两种钻杆材料进行了疲劳性能试验,并得出了该两种钻杆材料的P-S-N曲线,并转换为整体钻杆的P-N-S曲线。 相似文献
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���������˶�״̬��ƣ������Ԥ���о� 总被引:4,自引:2,他引:2
石油钻柱在钻进过程中,工作环境恶劣,在井位、地质条件及钻进参数等综合因素的影响下,不仅承受着由交变载荷引起的应力突变,还承受着钻具涡动和振动引起的巨大冲击载荷。钻柱在井下既自转又反转,尤其在斜井或大环歇井中时,偏心反转和工作载荷产生的较大交变弯曲应力常造成钻柱疲劳破坏。为此,文章在用动力学观点初步分析了钻柱失效机理的基础上,应用断裂力学等相关知识,对钻柱进行了三轴应力分析,并提出了考虑钻柱进动与反进动的疲劳寿命计算模型。该模型能反映运动状态对寿命的影响,可用于无裂纹钻杆和有裂纹钻杆疲劳寿命预测,计算结果对钻柱的合理使用及预防钻柱失效有较好的指导意义。 相似文献
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�����ж�ʱ��Ť��Ͻ���Ӧ���µ�ǿ�ȼ��� 总被引:7,自引:1,他引:6
石油钻柱的失效80%以上都为疲劳破坏,这与钻柱在弯曲和扭转组合下的交变应力有关。文章结合钻柱疲劳破坏的基本特征和有关实验数据,得到了钻柱在钻井液腐蚀条件下的持久极限应力近似计算公式。利用复合交变应力强度计算理论,考虑钻柱涡动及轴向载荷的影响,建立了钻柱复合交变应力下的动态强度条件,并给出了计算实例。结果表明,静态条件下安全系数满足设计要求的钻柱,一旦动态条件下的疲劳强度不够,就会发生失效。文中所建模型对于钻柱设计时的强度校核、在役钻柱的安全评估以及失效钻柱的事故分析具有实际的指导意义。 相似文献
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钻柱疲劳失效的机理分析表明,钻柱在振动和进动工况下,受到拉、压、弯、扭等组合交变应力作用,发生疲劳破坏是其失效的主要形式。通过钻柱受力分析,给出钻柱轴向应力、弯曲应力、扭转应力、径向和周向应力,以及附加剪应力的计算公式。根据疲劳强度理论,建立了钻柱在不对称循环应力状态下的疲劳强度条件。结合实际算例分析,找出钻柱危险点处疲劳安全系数随井深、转盘转速和钻压的变化规律,有助于钻井参数的调整。 相似文献
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空气锤钻井过程中由于活塞轴向冲击锤头进行破岩工作,钻柱会产生轴向振动,其中下部钻铤振动常发生以钻铤螺纹断裂为主的失效故障。文章以某井空气锤钻井钻具组合及钻井参数为例,通过有限元法,建立了空气锤钻井全井段钻柱动力学模型,从动力学出发研究下部钻具组合动力学特性,优化空气锤气体钻井钻具组合。研究结果表明:空气锤钻井主要影响下部300 m钻柱,在冲击振动弯扭共同作用下,钻铤螺纹容易产生疲劳失效,模拟结果与现场失效 情况相符。优化方案为KQC275空气锤钻井过程中上部接Ø279. 4 mm 钻铤,此时钻柱系统轴向振动最小,全井段钻柱动态钻进稳定性好,对现场空气锤钻井钻具组合方案进行了优化,预防了钻柱失效。该研究对空气锤钻井钻柱动力学行为有了明确认知以及提供了钻柱振动失效预防措施 相似文献
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通过对侧钻井用钻杆材料的疲劳性能试验 ,得到了钻杆材料P S N曲线 ,在此基础上获得修正的钻杆柱P S N曲线 ,提出了一种描述侧钻井钻柱疲劳损伤的新方法 ,即采用理论简化的办法 ,先获得钻杆材料标准试样的P S N曲线 ,再考虑钻杆的形状、尺寸、表面加工方法、应力状况等影响 ,将钻杆材料的P S N曲线转化为钻杆柱的P S N曲线 ,来进行疲劳强度的评估。将此方法运用于胜利油田井下作业公司侧钻井钻杆柱的优化设计 ,对钻具组合做了必要的修正、完善后 ,使钻杆柱所受疲劳损伤降至最低程度 ,从而延长了钻杆柱的使用寿命 相似文献
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钻井过程中极易发生钻柱疲劳失效事故,不仅影响钻进速度,而且大大降低了钻井效益,因此准确预测钻柱的疲劳寿命,对于提高钻柱的安全可靠性、减少钻井事故的发生具有重要意义。根据钻柱疲劳裂纹的扩展与钻柱的应力状态有关,首先对钻柱进行了应力状态分析,并进行了等效应力合成。在应力分析的基础上,结合可靠性理论,确定了影响钻柱疲劳裂纹寿命的随机性参数:钻压、转盘转速以及疲劳裂纹初始长度。结合Form an模型建立了钻柱I、III复合型疲劳裂纹扩展速率的计算模型。算例分析表明,该模型能够计算相应可靠度下钻柱疲劳裂纹的循环寿命,且计算结果与现场钻柱的使用寿命比较接近,能够满足现场钻井工程的精度要求。该模型具有一定的实用性,为钻柱疲劳寿命的准确预测提供了理论依据。 相似文献
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在水平钻柱稳定性的研究中,一般把水平钻柱看作均质等直杆,但实际上钻柱是由钻杆连接而成,存在直径较钻杆本体部分大的钻杆接头。鉴于此,利用矩阵传递法对水平钻柱的稳定性进行分析研究,研究中考虑了钻杆接头的影响,把每根钻杆视作一个单元,求出其单元矩阵,由于井壁在钻杆接头处给水平钻柱一弹性支承,因此应求出相应的弹性支承传递矩阵,然后通过各单元传递矩阵及弹性支承传递矩阵相乘,获得水平钻柱两端的状态向量关系,再代入两端约束条件,即可求得水平钻柱临界钻压。这种方法既适用由单一钻杆组成的水平钻柱,也适用于不同杆径、杆材组成的水平钻柱。 相似文献
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气体钻井钻柱疲劳失效周期分析 总被引:1,自引:1,他引:0
钻柱的频繁失效严重制约着气体钻井的发展。为研究钻柱的疲劳失效周期,以深直井全井钻柱为研究对象,基于疲劳寿命预测的Forman模型,综合考虑深直井钻柱的动力学特性和气体钻井过程中局部热因素对钻柱疲劳寿命的影响,建立了气体钻井钻柱疲劳寿命计算方程。以川西某实钻井为例,利用建立的气体钻井钻柱疲劳寿命计算方程,对气体钻井条件下的钻柱疲劳寿命进行了计算,并与该层段钻井液钻井参数下的钻柱疲劳寿命进行了对比,初步获得了气体钻井与钻井液钻井的钻柱疲劳寿命关系模型。分析结果表明,气体钻井的钻柱疲劳寿命对初始裂纹非常敏感,初始裂纹越大钻柱寿命下降越明显;气体钻井各井段钻柱的疲劳寿命均明显低于钻井液钻井。 相似文献
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在深井和硬地层钻井中,地质构造复杂、地层倾角大、地层研磨性强,机械钻速低、钻具失效严重,钻柱设计是其中的制约因素之一。为此,文章提出以钻柱的强度和沿程水力损失为依据,对深井、强化钻井钻柱设计进行了探讨。针对Φ127 mm钻杆在深井、强化钻井的不足,提出采用Φ139.7 mm或Φ149.2 mm钻杆;对深井尾管段小井眼,针对88.9 mm钻柱的不足,提出采用Φ102 mm钻杆。同时,以钻杆材料的力学性能为例,指出在正确认识API标准的基础上,制定高于API标准的企业标准势在必行。 相似文献