套管钻井中套管疲劳损伤模型研究

根据套管材料的疲劳应力寿命曲线推导出了套管构件的疲劳应力寿命曲线;结合疲劳损伤理论,通过定义套管疲劳损伤量和疲劳损伤强度2个基本参数,对套管疲劳损伤进行度量,建立了套管疲劳累积损伤计算模型。由现场套管钻井实例分析结果可知,位于井口的套管疲劳损伤程度最大;采用单因素分析法,当转速一定时,套管的疲劳损伤随着井深的增加而减小;当钻压固定不变时,套管的疲劳损伤随转速的增大而增大。该模型对于套管的疲劳损伤评估具有重要的指导意义。     

套管钻井中套管柱疲劳可靠性及相关力学特性研究

利用CAE仿真技术和可靠性疲劳实验方法,研究了套管钻井中的有关力学问题.分析了不同径厚比套管的受力状态、磨损套管剩余强度、套管柱的振动模态和疲劳可靠度.研究结果表明,径厚比越大,套管管体Mises应力越大,套管发生失稳的临界荷载越小.对于均匀磨损,随着磨损长度的增大,套管的剩余抗拉和抗扭强度逐渐变大,并达到一个极限值;对于非均匀磨损,其剩余抗拉强度与磨损长度之间的关系均近似服从指数分布.两种磨损状态下,套管柱剩余抗拉和抗扭强度都随磨损量的增加而降低;套管柱外径对套管横向振动固有频率的影响大于径厚比对其的影响,纵向固有频率主要取决于管柱长度.运用可靠性方法,基于概率分析设计了单轴和双轴疲劳可靠性试验,得到了套管柱的单轴和双轴概率疲劳特性,推导出套管钻井的P-S-N曲线方程.     

套管钻井中套管柱疲劳寿命分析方法

套管钻井中套管柱疲劳寿命分析是进行钻井工程设计的一项重要研究工作。文章对套管柱组合在不同钻压、转速下的动力学问题进行分析的基础上,获得了不同钻井参数下的套管柱应力、应变以及接触应力等参数的变化规律,利用ANSYS软件疲劳寿命分析模块,建立了套管钻井中套管柱的疲劳寿命分析方法,并进行了实例计算。为在套管钻井作业中合理地选择钻具组合和钻井参数提供了理论依据。     

气体钻井API钻铤螺纹多轴疲劳寿命研究

据现场钻具失效统计,气体钻井在大钻压作用下,常发生钻铤螺纹疲劳断裂失效。因此,引入多轴疲劳强度理论到气体钻井钻铤疲劳寿命研究,借助Pro/E软件建立API钻铤螺纹三维实体模型,并在气体钻井钻铤螺纹模型计算结果的基础上分析了API钻铤螺纹的应力分布规律,根据多轴疲劳寿命理论预测得到气体钻井钻铤螺纹的疲劳寿命值约为2×105次。研究结果为气体钻井API钻铤螺纹快速失效机理研究提供了参考。     

套管钻井专用钻头试验研究

在分析套管钻井技术存在钻头单井成井率难点的基础上,简要介绍了Ф339．7、Ф273．1mm表层套管钻井钻头（镶齿固定式和延展胀开式钻鞋）、Ф244．Ф244.5mm技术套管钻井钻头（铰接胀开式钻鞋镶齿固定式和延展胀开式钻鞋）和Ф177．8mm油层套管钻井钻头（钢体PDC钻头）的结构、原理、技术特点和技术参数。详细叙述了Ф339．7、Ф273．1mm表层套管钻井钻头和Ф177．8mm油层套管钻井钻头的单元试验和现场试验情况。结果表明,大庆油田研制的套管钻井专用钻头可以满足现场应用要求。     

套管钻井用套管与地层岩石磨损的试验研究

在研究套管钻井套管柱与井壁接触压力的基础上,根据中国套管钻井先导性试验工艺参数确定了接触压力范围,用MM型材料磨损试验机对J55钢级套管与典型岩石(砂岩、花岗岩)的滑动磨损情况进行试验研究,所用介质分别是自来水、自来水加润滑剂、钻井液和钻井液加润滑剂.得到了一系列磨损规律和试验回归方程,为预测套管钻井完钻后套管柱的抗挤、抗拉、抗内压强度特性和剩余寿命等奠定了数据基础.     

套管钻井技术研究与试验

套管钻井是近几年新兴的一项钻井技术,由于该项技术具有节省完井时间、减少井下事故、降低钻井成本、保护油气层等优点,目前表现出强劲的发展势头.吉林油田针对套管钻井的特点,立足于工艺及工具设备国产化原则,进行了套管钻井工艺及工具配套技术的研究,并在吉林油田套保及扶余地区进行了3口套管钻井的现场试验,取得了良好效果.证明国产化套管钻井技术经过完善后,可望成为降低钻井成本、提高效益的钻井新技术,具有广阔的发展前景.     

多轴交变载荷下套管长圆螺纹疲劳失效分析及寿命预测

在下套管以及压裂作业过程中,套管螺纹在多轴交变载荷作用下极易发生疲劳失效,影响施工进度.针对该问题,通过有限元方法,利用Abaqus软件建立套管长圆螺纹有限元模型,对上扣后套管螺纹在拉伸、压缩、内压力等多轴交变载荷作用下的应力、应变进行了分析,并基于Mises屈服准则的寿命评估法对套管螺纹在多轴交变载荷下的寿命进行计算...     

尾管钻井技术研究与试验

尾管钻井技术属于套管钻井的一种类型,具有降低钻井成本、减少井下事故的优点,尤其对存在井壁坍塌等复杂异常情况的深井具有重要意义。实现了在送入工具与悬挂器之间设计了传扭机构、在送入工具(中心管)内设计了一个以衬套为核心的联动开关、在完钻后尾管固井时使用的实心塞和尾管悬挂器内置的空心塞上设计了"棘爪簧片防退"机构、在尾管悬挂器与技术套管间设计了"橡胶"和"金属"双级密封机构等项技术创新,解决了尾管悬挂器及附件必须具有钻井功能、尾管钻井所配钻头必须满足深井硬地层和低钻压条件的要求、尾管悬挂器必须满足"下得去、挂得准、挂得住、脱得开、封得住、提得出"的技术要求、满足尾管与技术套管的环空密封性能的要求、浮箍可承受钻井过程中的长时间冲蚀且能防止固井后水泥浆倒灌等关键技术,实现了先坐挂、再解脱,最后旋转固井的设计思想,成功地完成了地面模拟试验,顺利地通过了同时具有CMA(中国计量认证)和CNAS(中国合格评定国家认可委员会)资格的检测机构所进行的全面行业性能检测,具备了尾管钻井最大钻深能力达到4500m、尾管长度达到200m的能力。     

套管钻井是一种有效的钻井方法

套管钻井系统是由地面和井下两部分装置组成 ,用常规套管代替钻杆 ,钻进和下套管作业同时完成。通过套管将液压能和机械能传递到套管下端短节内的可回收式钻具组合。套管和钻杆一样旋转 ,泥浆从套管内径进入井底 ,从环空返回地面。先导试验表明 ,套管钻井技术利用常规套管钻井代替钻杆钻井 ,大大地减少了钻井成本 ,提高了完井速度 ,且套管钻井更加安全 ,节省了更换钻头的起下钻时间。套管钻井较常规钻井可以提高钻速 30 % ,代表了钻井技术发展的主要趋势     

套管抗挤强度可靠性分析方法研究

提出了一种新的套管抗挤强度可靠性分析方法——置信度与可靠性设计相结合的高精度小子样方法。与常规方法相比,本文方法计算结果精度高,并节省试样。     

套管钻井中套管屈曲变形的有限元分析

针对套管钻井过程中套管易发生屈曲变形问题,进行了有限元分析。结果认为当钻压为117.68kN,井斜角逐渐增大时,井斜平面内的套管屈曲变形逐渐趋于正弦曲线,并且由于重力的侧向分力增大,套管与井壁接触的压力和区域增加,加剧了套管磨损。当井斜角为3°,钻压较小时套管基本上平躺在下井壁,钻压增大时套管与井壁的环空间隙小,限制了套管的屈曲变形,但接触力的增大也使套管磨损加剧。解决套管磨损的方法有2种一是在管柱底部连接厚壁套管;二是在套管柱上安装刚性扶正器。     

连续油管疲劳可靠性分析的新方法

弯曲疲劳寿命是影响连续油管使用范围最突出的问题之一,因此利用疲劳可靠性的理论预测其疲劳寿命是亟待解决的关键课题。预测连续油管疲劳寿命传统方法是将许多试样在不同应力水平的循环载荷作用下进行试验直至失效,从而作出S-N曲线,供工程参考,这样不仅费用高,且模拟实际应力条件也较困难。为此,根据低周疲劳曲线,通过引入复合随机变量X=NS2,对不同材料和应力水平下的连续油管疲劳实验数据进行了归一化处理。这是一种研究连续油管疲劳可靠性的新方法。     

表层套管钻井技术在红山嘴油田的应用

为了降低钻井成本、减少井下事故,实现油气储量经济有效的开采,克拉玛依油田开展了表层套管钻井技术的试验研究,针对油田地质特点,立足于工艺及工具设备的自主研发,进行了套管钻井工艺及工具配套技术的研究,研制出套管悬挂器及随钻扩眼器,并在新疆准噶尔盆地红山嘴油田进行了4口井的现场试验,取得了较好的效果,平均机械钻速相对于常规钻井提高了92.2%。证明套管钻井技术经过完善后,可望达到降低钻井成本、提高效益的目的,具有广阔的发展前景。     

近海石油平台动态疲劳可靠性模糊控制模型

同时考虑随机性和模糊性的动态疲劳可靠性控制问题十分复杂,根据检测结果和失效准则的模糊性,借鉴最小平均费用率模型的原理,提出一种简单可行的近海石油平台动态疲劳可靠性模糊控制的新模型。该模型考虑到资金的时间效应以及平台失效所造成损失随时间的变化规律,将有关结论推广到平台系统,验证了检测结果和失效准则的模糊性对动态疲劳可靠性控制的影响。考虑模糊不确定性可以得到更为合理的结果。     

Prediction of casing wear in extended-reach drilling

Intermediate casings in the build sections are subject to severe wear in extended-reach drilling. This paper presents a new method for predicting the depth of a wear groove on the intermediate casing. According to energy principle and dynamic accumulation of casing wear by tool joints, a model is established to calculate the wear area on the inner wall of the casing. The relationship functions between the wear groove depth and area are obtained based on the geometry relationship between the drillstring and the wear section and the assumption that the casing wear groove is crescent-shaped. The change of casing wear groove depth versus drilling footage under different-sized drillstrings is also discussed. A mechanical model is proposed for predicting casing wear location, which is based on the well trajectory and drillstring movement. The casing wear groove depth of a planned well is predicted with inversion of the casing wear factor from the drilled well and necessarily revised to improve the prediction accuracy for differences between the drilled well and the planned well. The method for predicting casing wear in extended-reach drilling is verified through actual case study. The effect of drillstring size on casing wear should be taken into account in casing wear prediction.     

渗碳淬火齿轮接触疲劳强度可靠性试验

采用成组试验法对４０副１６ＮＣＤ１３钢（法国材料）渗碳淬火齿轮的接触疲劳强度进行了试验，在４个应力水平上获得了达到失效判据的寿命样本。利用数理统计方法对疲劳寿命进行了分布检验，拟合出置信度为９５％的反映齿轮可靠度Ｒ、齿面接触疲劳强度Ｓ和寿命Ｎ的Ｒ—Ｓ—Ｎ曲线，并求得置信及为９５％、可靠度为９９％的齿面接触疲劳极限应力值。     

套管钻井技术现状及发展趋势

为优化生产并实现利润最大化,石油及天然气行业在不断地寻求经济、有效的钻井和油气开采方法。常规钻井方法面临采购成本、检验、操作、运输等诸多作业和经济挑战,更为重要的是底部钻具组合(BHA)更换或钻至总深度时起下钻柱,不仅产生大量的非生产时间,而且引起井眼不稳定和漏失等井控难题。套管钻井已经历了10多年的研发,直到最近几年,该先进技术才得到成功应用,它能在一个钻进过程中同时完成钻井、下套管与固井作业。文中介绍了目前的套管钻井技术及实际应用情况,分析了其优势与局限性,并提出了相应的解决办法,最后对BHA可回收尾管钻井系统的优势、局限性和实用性进行了分析。     

石油钻机可靠性分析及改进措施

通过石油钻机可靠性试验。基于试验数据，对故障现象、故障机理、故障分布、故障规律、故障原因的深入研究，提出石油钻机在设计、制造、安装、调试各个阶段的改进措施以及在可靠性管理方面的保障措施,以降低石油钻机的故障率，大幅度地提高石油钻机的可靠性水平。