钻柱腐蚀疲劳寿命评价和影响因素分析

油气钻井过程中钻柱受力复杂,容易发生断裂情况,根据现场情况评价钻柱腐蚀疲劳寿命可以为钻柱安全使用提供依据。从现场实用角度,通过轴向力、循环应力和疲劳极限的计算,对比了基于疲劳系数、寿命百分数和旋转计数的钻柱疲劳评价方法,并考虑了腐蚀的影响。分析结果表明,当在严重狗腿度的井段钻进时,弯曲应力和屈曲增加将加快钻柱疲劳失效;当对应的机械钻速降低、转速增加时,钻柱的剩余使用寿命将进一步降低;当发生较严重的腐蚀时,钻柱剩余使用寿命将迅速降低。在高抗拉井段和狗腿度变化大的井段的钻柱应定期倒换使用,以保障现场钻具安全规范使用。     

空气钻井钻柱疲劳寿命预测研究

空气钻井采用具有极大压缩性的空气作为循环介质,可大幅提高机械钻速、有效发现及保护油气层、高效治理恶性井漏,因而获得快速发展.然而空气钻井经常发生钻具失效断裂事故,增加了钻井周期和成本,给后续钻井作业带来了困难.针对这一问题对钻柱进行了三向应力分析,改进了钻柱疲劳寿命计算模型.该模型反映了运动状态对寿命的影响,可用于无裂纹和有裂纹钻柱的疲劳寿命预测,计算结果和现场实际情况基本相符,对空气钻井的现场运用具有一定的指导意义.     

钻柱屈曲分析

对钻柱进行特征值矢量屈曲分析,并将其分析结果作为非线性屈曲分析时施加初始缺陷或扰动荷载的参考,对钻柱进行了非线性屈曲分析。通过计算得到了钻柱最大位移发生点及钻柱非线性屈曲极限载荷,为钻柱设计提供了依据及理论支持。     

矿用扁平接链环静动态疲劳实验应力分析

矿用扁平接链环，是矿山刮板输送机刮板链上的联接部件，它在牵引链中起着重要的作用。牵引链时常发生断链现象，几乎占输送机事故的50％，严重影响了矿山的正常生产和经济效益，而在牵引链破坏当中，接链环的断裂破坏占了很大比例(18：1)，其中绝大部分是疲劳破坏。因此，要提高牵引链的使用寿命，首先要提高接链环的强度和疲劳寿命，因此为了查清接链环的破坏原因，我们对张家口煤机厂生产的矿用φ30、φ34接链环的静态拉伸强度和动态疲劳应力进行了检测，以分析其强度和疲劳破坏的成因。     

用能量法研究深直井管柱最大转速与正弦屈曲时临界轴向力间的关系

通过考虑离心力对钻柱屈曲的影响，运用能量法研究了钻柱最大转速与正弦屈曲时临界轴向力间的关系，进而得到了转速一轴向临界力的数学模型。综合考虑钻柱惯性离心力和自重的影响，我们发现，在工作状态下，钻柱的临界压力会明显地小于静态时的临界力，这对实际的钻探工程来说具有十分重要的指导意义。     

井中钻柱旋转方式与钻具偏磨及实例分析

钻具偏磨可引起钻具失效,导致钻具疲劳断裂,造成井下事故。钻柱在井中存在4种可能的运动形式,井中钻柱公转是偏磨主要方式,同时钻柱公转受多种因素制约。通过实例分析,证实了中和点以下钻柱弯曲引起钻柱公转是钻具偏磨的主要原因,提出了相应的预防措施。     

矿用圆环链疲劳特性及可靠性研究

为了研究圆环链的疲劳失效情况的发生机理,利用有限元分析方法对圆环链的疲劳特性进行仿真分析,并将仿真分析结果与工程实验中的疲劳破坏情况进行了对比。结果表明:圆环链的最大应力和应变值发生在链环的弯臂与直臂的过渡位置和链条平环和立环连接的位置即链环的弯臂的圆弧内侧。最后提出了提高圆环链可靠性的相关措施。     

钻柱内钻井液密度对钻柱横向振动的影响分析

在钻井过程中,钻柱振动很容易发生,强烈的振动将引发钻井事故。钻柱横向振动危害较大,影响因素比较多。从理论上分析了钻柱内钻井液密度对钻柱横向振动频率的影响规律,为现场计算钻柱共振转速提供依据,减少钻柱剧烈共振发生。根据最小作用量原理,采用欧拉法建立了考虑钻柱内钻井液密度影响的钻柱横向振动微分方程,得出了钻柱横向振动频率数学模型,分析了钻井液密度对频率的影响规律。并用ANSYS软件建立振动模型模拟分析钻柱振动,求解出振动频率,与模型计算结果规律基本一致。     

冀东深层大位移井钻柱安全分析与对策

针对冀东大位移井目的层垂深大、造斜点浅、裸眼段长等特点,开展了深层大位移井钻柱安全性评价研究。基于软杆摩阻扭矩分析模型,建立了不同工况条件下摩阻扭矩计算方法,分析了大位移井摩阻、扭矩分布情况,评价了钻井轨迹、摩擦系数等对钻井摩阻扭矩的影响,并提出了相应的降摩减阻技术措施。计算结果和实钻表明,深层大位移井侧向力受力分布集中在上部浅层造斜段,并且容易造成钻具的疲劳和破坏;钻井过程中起钻摩阻和钻进时扭矩较大,摩阻扭矩受井眼轨迹和井下摩擦系数的影响。分析计算结果对大位移井井下摩阻扭矩控制和钻柱的合理选择达到有效指导的目的。     

基于随机响应的筛分机强度设计理论探讨

提出了一种筛分机强度设计的新思路，在确定筛分机疲劳破坏的基础上，探讨了引起疲劳破坏的原因，提出了随机应力是引起筛分机疲劳破坏的主要原因，并导出了计算不同应力幅值的应力循环次数的方法．可用于筛分机的强度设计和故障诊断。     

软岩巷道在周边爆破反复作用下的损伤疲劳破坏

本文分析了软岩巷道围岩在远区爆破弱应力波反复作用下的损伤疲劳破坏机理,认为：岩石在周期性荷载作用下会产生疲劳损伤,所引起的力学性能变化对岩体工程的长期稳定性有重要影响;岩石的疲劳破坏存在门槛值,只有在局部应变或损伤疲劳累积达到疲劳裂纹扩展门槛时,疲劳裂纹才会形成和扩展;岩石疲劳裂纹的起裂韧度比其断裂韧度小得多,因此岩石会在远低于其断裂韧度的循环应力作用下发生疲劳损伤破坏.     

低位放顶煤反四连杆过渡支架关键部件设计研究

针对正四连杆放顶煤过渡支架极易出现前后排立柱受力不均衡以及放顶煤过渡支架在冲击载荷的作用下易导致主要承载结构疲劳性失稳破坏的问题,以反四连杆放顶煤过渡支架的主体结构件顶梁和底座为研究对象,运用SolidWorks建立顶梁和底座的三维模型,利用ANSYS Workbench有限元软件对零部件进行疲劳寿命分析。基于对顶梁与底座的耐用性以及损伤图等数据的研究,获得了顶梁和底座的疲劳累计损伤最大值和易发生疲劳破坏的部位。研究结果表明,设计的顶梁和底座在载荷作用下变形量较小,顶梁和底座的疲劳累积损伤最大比值均小于1,满足过渡支架各部分结构设计寿命小于可用寿命的要求。     

钻具组合在湘临地1井井斜控制中的应用

井斜是钻井施工中经常遇到的问题,且井身质量也是评价一个井的关键质量参数。合理的钻具组合及钻进参数能对优质高效地完成钻井施工起到极大的帮助,如果使用不当反而会造成井斜增大等情况从而严重影响施工进度及井身质量。井钻斜了,给钻井工作本身也增加不少困难,甚至造成严重事故。在斜井内,钻柱易靠井壁,产生摩阻;在弯曲井段,钻柱易产生弯曲,发生疲劳折断;在井斜突变处,易产生键槽,发生卡钻;井斜大了,下套管困难,且不能居中,固井质量,不能保证。因此,井斜问题就成为目前需要研究并予以解决的热点。     

焊接压力容器残余应力分析

本文探讨了压力容器在成形和焊接过程中残余应力的产生机理，分析了残余应力引起容器疲劳破坏和应力腐蚀破坏的原因，提出了消除或减少压力容器残余应力的措施。     

刮板输送机中部槽的疲劳寿命分析及参数化设计

针对刮板输送机中部槽在实际工作中铲煤板槽帮发生开裂的问题,基于采煤机直线截煤过程,以铲煤板槽帮左、中、右3条肋板厚度以及肋板圆角作为设计参数,以最大等效应力和中部槽的质量作为目标参数,基于Workbench对中部槽进行动力学仿真,然后利用ncode分析模块对中部槽进行疲劳寿命分析。结果表明,铲煤板槽帮肋板根部处应力值较高,也最容易发生疲劳破坏。通过响应面优化方法实现参数优化,降低应力值并且提高了中部槽的寿命。     

钻柱减振技术的研究与应用

在对钻柱的振动机理和钻具破坏情况进行分析的基础上,提出相应的技术措施,对减少钻具振动失效起到了积极的作用。     

深部地质取心钻探钻柱失效行为分析

国家的"三深一土"规划确定全面开展深地探测,而在深地探测中钻柱是最重要的连接纽带,其长期在充满钻井液的井眼内工作,受力十分复杂,且受腐蚀、磨损、温度等影响,极易发生钻柱失效事故,造成重大经济损失。研究发现,振动是引起钻柱失效的主要原因,但是深部地质钻探中除了振动引起钻柱失效外,还包括钻柱质量因素、人为因素、钻井质量、套管下入因素、测斜因素以及钻井液因素引起的钻柱失效,本文针对这些影响因素提出了对应的预防措施。同时随着地质钻探井深的不断加深,地质钻探钻柱动力学研究会变得越来越重要,这就需要地质钻探人员在充分考虑地质钻探钻柱失效影响因素的前提下,加大对地质钻探钻柱动力学的研究,以更好地保证深部地质钻探的顺利进行。     

复合钻进近水平超长钻柱动力学特性研究

针对煤矿井下近水平复合钻进中超长钻柱的振动问题，运用预应力模态法对其进行研究。在3 353 m近水平复合钻进试验基础上，结合复合钻进的工作机理和实钻轨迹建立了仿真模型。通过定向复合钻进中复合钻进和滑动定向钻进2种工况的受力分析，为仿真模型提供了理论支撑。根据近水平复合钻进中试验设备及其关键参数建立了预应力分析模型，并提取了前6阶模态特征值。结果表明，超长钻柱复合钻进2种工况下固有频率都比较小，且较为接近，长钻孔定向钻施工难度大。该研究对于复合钻进超长钻柱的施工、近水平超长钻柱动力学理论研究有参考意义。     

发动机气阀高温蠕变—疲劳失效试验研究

就温度对气阀耐磨性进行了试验研究，特别是对气阀在高温下的蠕变－疲劳破坏机制进行了探讨，分析表明：气阀的破坏过程是蠕变－疲劳交互作用的结果，且随着气阀工作温度的升高，蠕变对气阀破坏的影响越大。图５，表１，参５。     

基于钻柱振动下的反井钻机凿岩系统研究

通过有限元法对反井钻机在凿进几组不同井深时钻柱系统的振动特性进行了仿真求解;并采用最小二乘法对所求固有频率进行了数值拟合,得到随成井深度钻柱系统固有频率的分布情况,在此基础上提出了钻柱系统振动激励输入安全图。结果表明,随着成孔深度增加,钻柱系统各阶振动固有频率降低;外部输入激励安全区域发生显著变化。