钻杆卡瓦牙板齿齿形设计

在实际工况下对钻杆卡瓦牙板齿的变形和受力状态进行测试比较困难,为此采用AN-SYS软件对卡瓦牙板齿进行有限元分析。讨论了不同的钻杆卡瓦牙板齿齿前角、后角和载荷情况下,齿前后边界面应力及齿横截面内应力的分布,并对卡瓦牙板齿与钻杆进行了接触分析,分析结果表明,齿处于受压状态,应力大小与到齿的距离成反比,齿顶受力集中,齿的破坏主要以齿顶磨损为主;齿前、后边界面应力分布呈双曲线。最后给出了钻杆卡瓦牙板齿的设计准则。     

钻杆接头过转盘倒划眼装置设计与应用

转盘驱动钻机在钻进的过程中,钻具遇到阻卡正好在转盘面对着钻杆接头情况下,通常使用了卡瓦倒划眼进行解卡作业,其难点在于钻杆接头处的耐磨带和钻杆加厚部分减少了卡瓦与钻杆的接触面积,转盘驱动扭矩通过卡瓦很难传递到钻具,卡瓦倒划眼的安全操作难度极大、卡钻风险极高。为此,针对性地设计出了一种钻杆接头过转盘倒划眼装置,该装置的实质就是当钻杆接头在转盘内时将坐钻杆卡瓦位置上移,避开钻杆接头的耐磨带及加厚部分的位置,使钻杆卡瓦与钻杆本体接触来有效传递转盘扭矩。结合倒划眼作业状况及装置原理,进而形成了使用该装置的钻杆接头过转盘的倒划眼技术。现场应用试验结果表明,该装置能有效地解决倒划眼时钻杆接头及加厚部位过转盘的作业安全问题,降低划眼中的事故复杂。该装置在四川盆地东部地区的XCH6井进行了现场应用试验,能够安全实现倒划眼作业,快速解除井下复杂。     

钻杆卡瓦牙板齿形设计的试验研究

<正> 牙板是钻杆卡瓦的关键零件,其性能好坏决定了卡瓦工作寿命的长短和卡瓦能否牢靠地卡住钻杆而又对钻杆的损伤最小。长期以来,牙板齿形的设计都仅限于选用或测绘。本文将从强度和当量摩擦系数的观点出发,对牙板的齿形设计提出一些看法。     

动力卡瓦装置

本专利提出了一种改进了的、配合转盘使用的动力卡瓦装置,特别谈到了使钻杆动力卡瓦下到转盘中的工作位置以及从该位置起出的方法。迄今为止,已有几种用于上卸钻杆接头时减轻体力劳动的动力卡瓦装置。但就发明人所知,没有一种是完全满意的。举例来说,以前提出的几种动力卡瓦的一个重大缺点是,难以在平衡     

卡瓦作用下钻杆的损伤机理及对策

卡瓦体背锥与转盘补心间的摩擦系数μ对钻杆所受径向载荷影响极大。为保证卡瓦能牢固地夹持住钻杆,应选取较小的μ值;而为使钻杆承受较小的径向载荷,μ值应较大。实际操作中应通过室内实验及现场试验,在保证卡瓦能有效夹持钻杆的基础上获得较大的摩擦系数。卡瓦与补心不符API标准,卡瓦与钻杆规格不对应,使用损坏的牙板,牙板新旧混装,摩擦系数过小或过大,用卡瓦旋转钻杆以及钻杆振动等都易加剧钻杆的损伤,使用过程中应避免这些情况的出现。     

经改进的转盘卡瓦板牙有助于提高钻杆柱寿命

众所周知 ,卡瓦刻痕会加速钻杆疲劳 ,使钻杆应力从2 10ＭＰａ增加到 35 0ＭＰａ ,在海水中的钻杆 ,其疲劳寿命减少约85 %。卡瓦刻痕多半是由于卡瓦板牙和钻杆之间载荷分布不均造成的。磨损或破裂的板牙、磨损卡瓦和转盘座以及卡瓦放置不当均有影响 ,使用卡瓦转动钻杆或支持接头上、卸扣也会造成卡瓦刻痕。每个咬伤或带槽都是一个应力集中点 ,从而加速了疲劳裂纹的形成 ,降低了接头的寿命。Ｈｉｌｌ联合公司制定一项研究计划 ,开发经改进的采用新牙形的卡瓦板牙 ,并弄清这几种牙形能否减轻卡瓦刻痕的有害影响 ,或者增加钻杆的疲劳寿命。开发…     

钻井吊钳牙板齿形的对比

钻井吊钳的牙板现有四种齿形:直齿、虎齿、双圆弧鼓形齿和双圆弧平面齿。文章对四种齿形矛板的工作情况进行了对比分析,指出双圆弧平面齿牙板与钻杆扣合时,两端齿尖易吃入钻杆表面,沿牙板长度方向所有牙板齿都与钻杆接触,避免了牙板的相对转动,减小了对钻杆的磨损。此外,这种牙板两端的齿小而短,中间的齿粗而长,整个齿面强度高,耐冲击,故其使用寿命高于另外三种齿形的牙板。     

W5/125吨钻杆卡瓦完成载荷试验

<正> 1982年12月在合肥通用机械研究所用WED-600型试验机,对江汉钻采所和如东通用机械厂共同研制的W5/125吨钻杆卡瓦进行了牙板-钻杆咬合试验、卡瓦体的应力分布测试和载荷试验。 在空载荷下进行的牙板-钻杆咬合试验和背锥接触情况的检查,其牙板与钻杆的咬合面积达75.1％。在45吨载荷下进行咬合试验时,咬合处牙印均匀,咬合面积达86％以上。     

管件卡紧在卡瓦内的应力状态

为了加速起下作业和减轻工人劳动,目前都在采用ПКЗ、ПКР—Ш8、ПКР—У7及其它型号的气动卡瓦。但是,在使用卡瓦时,钻柱的长度受到限制。因为增加钻柱重量就要提高由卡瓦传递给钻杆的径向压缩力,而径向压缩力达到临界值时就会使钻杆产生永久变形。     

水平状态下钻柱的屈曲分析

在现有的水平状态下钻柱屈曲研究中,一般把钻柱看作均匀的等直径杆,认为钻柱在其自重的作用下,紧贴下井壁,因而通常把水平状态下的钻柱简化为在整个长度上受到井壁均匀支承的轴向受压的简支梁。而实际上处于水平状态的钻柱是由一些钻杆连接而成,每根钻杆都有两个接头。由于钻杆接头的直径较钻杆本体部分直径要大,并且为了抗磨,在钻杆接头附近装有抗磨衬节,因此只有在钻杆接头这一段才会和井壁接触,受到井壁支承,而钻杆本体并不受井壁支承。因此文中将整个水平钻柱看作是一个两端简支轴向受压的连续梁,而将钻杆接头这一段简化为连续梁的中间支座。在此基础上利用矩阵传递法对处于水平状态钻柱的屈曲进行了分析研 究,推导出了水平状态下钻柱稳定计算的特征方程,求出了水平钻柱的临界压力。计算表明,在水平状态下构成钻柱的钻杆的长度对钻柱的屈曲载荷有很大影响。     

斜井复合钻具卡点测算新方法

众所周知,要处理卡钻事故首先必须知道准确的卡点位置。而以前的卡点计算公式在推导时未考虑钻杆接头及加厚部分对计算结果的影响,1000m卡深相对新公式计算结果误差约35m;斜井中仍使用直井卡点计算公式,误差还会更大。本文考虑钻杆接头及加厚部分的影响后,给出其影响系数计算方法,算出常用API对焊钻杆接头及加厚部分对卡点计算的影响系数。斜井情况下,通过对钻柱受力分析,发现应用胡克定律及两次拉伸法测算卡点时,两次拉伸时井壁对钻柱的摩擦力不相等,其差值与井斜变化率有关。笔者采用微积分求出摩擦力引起的钻柱伸长,进而根据线性叠加原理导出斜井中复合钻柱卡点计算公式,并给出相应测算步骤。该公式可以在任意段复合钻具使用,计算实例表明,新公式计算结果与现场实际相符。作为特例,直井及单一钻柱的卡点计算也很准确,测算方法简便可行。     

新型钻杆液压动力卡瓦的研制与应用

为解决现有卡瓦在现场使用出现的结构复杂、维修不便、安全性差等问题,研制了一种新型钻杆液压动力卡瓦,它具有刮泥和卡持钻杆的双重功能,可大大提高工作效率;更换不同型号的卡瓦牙,适用于不同直径的钻杆起下钻作业,实现了钻杆液压动力卡瓦的多功能性.该动力卡瓦能与不同转盘规格的自动化液压钻机、配置液压顶驱的钻机及普通钻机配套使用.     

套铣钻杆接头螺纹断裂分析与有限元模拟

为了确定某油田在一次套铣作业时NC31(LH)钻杆外螺纹接头断裂的原因,对断裂钻杆接头的断口宏观、微观形貌、化学成分、力学性能和金相组织等进行了试验分析,并用管柱拉扭复合载荷图及有限元分析方法,对断裂失效的钻杆管体及接头的性能进行相关计算.分析结果表明,断裂钻杆化学成分与力学性能合格;断裂原因为套铣作业时,井底钻柱承受...     

KXS203井口设备偏磨原因分析

KXS203井在钻井过程中井架底座基础非均匀下沉,套管头和防磨套严重偏磨,随后套管柱试压发生了泄漏。为了搞清该井井口设备偏磨原因,防止此类事故再次发生,对该井井口设备和钻杆磨损情况进行了研究,对井架基础下沉造成的井口偏心程度进行了分析计算,并从钻杆接头与井口设备尺寸匹配、井口偏心、防磨套及顶丝性能、钻柱旋转和起下钻、钻柱转速等方面对井口设备偏磨影响因素进行了分析。认为井口设备与井架基础下沉、钻杆接头与井口设备尺寸匹配、井口偏心、防磨套及顶丝性能、钻柱旋转和起下钻、钻柱转速等对井口设备偏磨等有关,但该井井口设备偏磨主要原因与井口偏心和防磨套失效有关。提出了防止井口设备偏磨的建议。     

卡瓦牙板重要几何参数分析

以卡瓦牙板简化模型为对象,分析在卡瓦牙与油管发生塑性变形时的嵌入行为,得出卡瓦牙板的几个重要几何参数对卡紧效果的影响,并利用正交优化法对几何参数进行了优化.采用ANSYS软件对卡瓦牙的强度进行分析,设单元属性为Shell 63,自动划分网格.结果表明,当量摩擦因数是检验卡瓦能否卡紧管柱的重要指标,卡紧管柱时,若考虑到让齿前角完全承担管柱重力时,当量摩擦因数与齿前角θ1有关,而齿后角的作用主要是增大卡瓦牙的强度.卡瓦牙的工作高度不宜过大,应控制在200～250 mm.     

两个新钻井系统通过了初步矿场试验——直流电动水龙头

电驱动水龙头由于节省了很多通常的人工操作的时间而加速了钻井。下面说明这种水龙头何以能取代转盘、方钻杆、方钻杆旋转器或旋绳器和大钳。直流电动水龙头是布朗工具公司研制的,它与一套自动排管装置配合使用。特殊的动力卡瓦在上卸扣过程中可以当作背钳使用。此外还有一套特殊的吊卡。这种组合由于可以免去上卸扣和起下钻中的很多操作,因此能大大缩短总钻井时间。例如,因为不需要方钻杆,所以在每联接一次接头时,可以一次接入双单根或三单根到钻柱中去,以取代通常的一次接一个单根。     

钻柱结构对声传输特性的影响

建立了用于井下信息声传输特性研究的非周期性钻柱组合模型,并利用传递矩阵法推导出了模型的声透射系数方程,进而对周期性钻柱组合和非周期性钻柱组合的声透射系数进行了研究。结果表明：在钻柱信道中,对于周期性管柱结构,钻杆和接头的几何尺寸决定了钻柱的频带结构,并且这种频带结构呈现出周期性和对称性特征,通带和阻带交替出现,且在一个频带周期内随着频率的增加,通带先变窄再变宽,阻带则先变宽再变窄;随着钻杆根数和接头数目的增加,通带结构发生变化,通带内出现小透射峰,且小谱峰数增加。对于非周期性钻柱组合结构,钻柱中各节钻杆和接头的尺寸差异会对声传输特性造成影响,表现为通带变窄阻带变宽;结构参数中长度尺寸差异较截面尺寸差异的影响更为显著。     

大负载不压井作业机液压卡瓦结构的优化设计

针对不压井作业机液压卡瓦存在的大负载下局部失效的问题,采用试验与仿真相结合的方法对卡瓦的开槽宽度、开槽位置和齿顶宽度3个结构参数进行了研究,提出了将有限元分析法、正交试验法、线性加权法和Matlabs优化工具箱相结合的液压卡瓦结构优化设计方法。研究结果表明:液压卡瓦的薄弱部位为卡瓦齿,卡瓦齿在周向和轴向存在应力分布不均的问题;卡瓦齿周向的Mises应力基本呈现左右对称的趋势,卡瓦齿轴向的Mises应力呈现上下较大、中间较小的马鞍形;优化设计的卡瓦牙板开槽宽度为5mm、齿顶宽为0.23mm、开槽平面与左右端面角为21.67°。研究结果对液压卡瓦应力分布的改善以及夹持能力的提高有重要意义。     

厚壁短管可提高钻杆疲劳寿命

为了防止卡瓦损伤钻杆，在母扣钻杆接头与钻杆加厚端之间插人一根0．9m长的厚壁短管，可提高钻杆的疲劳寿命，减少因卡瓦在钻杆表面造痕引起的应力集中而导致钻杆裂纹和疲劳失效。DrillingContrastor载文指出，厚壁短管的壁厚与加厚端及钻杆接头焊颈厚度一样，卡瓦置于厚壁段，     

超深井钻井推动钻具技术的革新

超深井钻井对钻具有严格的要求。过长的钻柱产生过高的拉伸载荷,这可能导致卡瓦挤坏;产生提升能力问题;以及与防喷器相邻的钻杆的抗破坏能力问题。同时,防喷器剪切闸板可能难以切断现今的高强度、高韧性的钻杆。在钻超深井时底部钻具组合连接的失效会产生更大的风险和代价。本文分析了超深井钻井钻柱设计的一些难点,介绍了目前在超深井钻井技术中有助于提高钻深能力的新型钻柱技术。