定向井钻柱强度分析

本文对不同工况下的定向井钻柱进行了力学分析,建立了钻柱内力及应力的计算方法。实例计算表明,采用转盘钻进时,钻柱受压段较短;采用井底动力钻具钻进时,井口处钻柱扭矩、轴向力和相当应力较小。     

短半径水平井钻柱强度和应力计算

短半径水平井中钻柱的受力和强度计算问题是一几何非线性和边界非线性相互耦合的双重非线性问题，推导了非线性梁单元的力与位移的关系，建立了空间梁单元切线刚度矩阵的精确表达式，给出了结合随动坐标系（Corotation)对短半径水平井钻柱的受力进行非线性有限元分析的步骤。实例计算分析了一口实钻短半径水平井，结果表明本文提出的方法是可行。     

水平井钻柱强度分析

水平井钻柱承受自重、钻压、钻头阻力、扭转矩、钻柱与井壁间的接触力等的共同作用。水平井钻柱受力属于拉压、扭转、弯曲,剪切等并存的组合变形,也属于接触问题。本文用接触有限元理论对复杂的水平井钻柱受力进行了分段分析,并以某油田水平井钻柱作为实例进行了钻柱各节点的强度计算。计算结果已被实践证明,文中方法是正确的。     

定向井钻柱提升载荷系数的探讨

文章对定向斜井井深曲线不同井段内钻柱的提升力，计算方法进行了分析，从钻机设计和选用角度综合考虑，对钻柱自重为基数的提升载荷系数及其对钻柱提升力的影响进行了探讨，得出了简化计算公式,其结论对钻机设计和选用具有一定的实用价值。     

定向井中钻柱弯曲半波方程的研究及计算方法

定向井中钻柱弯曲半波方程是用来确定钻柱在井下钻进时的中和占,以确定(?)柱发生变形时钻柱与井壁产生的切点,这样可在各切点处采取必要防护措施,(?)少钻柱磨损。文中介绍了弯曲半波方程建立的方法及实际应用效果。     

定向井钻柱摩阻预测与应用

以弯曲圆管的钻柱摩阻力学模型为基础,对定向井的摩擦阻力问题进行了分析研究。通过实例分析和计算,给出了摩阻分布曲线和地面大钩载荷,并在江苏墩塘油田定向井D2- 20井进行了应用,预测结果与实测结果吻合度较好。该结论可用于指导钻柱设计和地面设备选择等。     

弯曲段钻柱的受力分析与现场验证

在定向井和水平井施工中,造斜段的轨道控制和钻柱设计是至关重要的。文中用考虑了钻柱与井壁之间有间隙的三个广义位移的曲梁模型和两个广义位移的直梁模型求解了包括弯曲段、悬空段和斜直接触段三个部分钻柱的变形问题,并通过算例和任平2井实测的井斜和井径数据分析,验证了这种算法的合理性和正确性,从而为合理的井眼轨道设计和钻柱设计提供了依据。     

定向井靶心距计算

定向井井身质量一般以完钻后所测的多点数据为准,一立柱为一点。定向井工程设计要求某一垂深满足井眼命中靶区,而多点数据往往不能显示出这一垂深的井眼参数(包括垂深、闭合距、闭合方位、井斜角、井眼方位角、东西南北坐标及靶心距等)。这就需要用一定的方法计算出上述参数,以衡量一口井质量的优劣。     

钻井中钻柱浮力分析与计算

浸泡在钻井液中的钻柱,会受到钻井液浮力的影响。在钻井施工过程中,井眼轨迹预测和控制及钻柱摩阻计算都应考虑浮力的影响。在钻井过程中,浮力的计算一般忽略了钻杆的内外加厚影响,而对于复合钻柱的浮力计算有不同的观点。文中对直井和斜井两种情况下的钻柱浮力进行了详细分析,提出了钻柱浮力的计算新方法,并在现场进行了验证。     

超短半径水平钻井钻柱运动控制分析

在超短半径水平钻井过程中，钻柱运动控制对钻柱稳定送进，防止冲击和步进式运动，获得优质井眼极为重要。液力尾端式运动控制器主要依靠小孔节流使钻柱运动自动维持在设计的钻速范围内。推导出节流孔径的计算公式，分析了各参数对控制效果的影响，提出了设计和使用应遵循的原则。同时提出缆绳控制与液力尾端自动控制相结合，可使钻柱运动控制更为精确可靠。     

定向井反扭角的一种简易求法

通过对螺杆钻具工作特性的分析，阐述了常规定向井求反扭角的方法，针对深井定向或侧钻时，因地层硬、井尺慢、螺杆及牙轮钻头在井下工作时间长等实际情况，提出了利用常规单点仪器，直接测量“动弯方”的方法求得实际反扭角，使定向方位一次摆到位，以保证井下安全，防止掉牙轮事故的发生，从而缩短定向井施工周期，降低钻井成本。     

定向井套管入井摩阻分析

基于前人提出的“软钻柱”模型，采用空间分析方法详细分析了三维井眼中套管单元体的受力情况，推导了计算套管轴向载荷和扭矩的统一公式，这些公式也可以用于采用“软钻柱”模型的钻杆单元体的受力分析。结合濮2—平1井和文266—9井现场采集的数据，运用这些公式计算摩阻系数，并由摩阻系数预测大钩载荷，对所建立的模型进行了分析验证。     

定向井涡轮钻具万向轴下接头强度研究

针对新型定向井涡轮钻具万向轴下接头的结构特点，采用８～２１节点空间曲边实体单元对其进行了有限元分析。按叠加原理，分扭矩作用（边界条件取反对称）和轴力作用（边界条件取对称）两种工况计算。通过多种载荷分布形式的试算，得到了接触面间的载荷分布形式。分析应力计算结果，找出了危险点的位置及应力值。用三维光弹实验证了计算的正确性。图６参４     

气体钻井钻柱失效机理分析

川东北地区气体钻井申钻柱失效情况的统计资料表明,钻柱失效主要表现为磨损和断裂,分析可知,气体钻井时钻柱失效严重除与高速岩屑的冲蚀,井壁岩石的磨损、酸性介质环境的腐蚀有关外,还与钻拄承受更为复杂的动态应力密切相关.动力学分析结果表明,与钻井液钻井相比,气体钻井时钻柱的动态明显增大,动态应力的变化幅度和变化频率也明显提高,这是造成钻柱失效的主要原因之一.因此,防治气体钻井钻柱失效应切实重視钻柱动态应力的控制,目前条件下,加强钻柱的探伤工作,确保入井钻柱的抗疲劳破坏能力和使用减振工具是较为有效的预防钻柱失效的技术措施.     

水平井钻柱设计

从分析斜直井钻铤受力特点入手,论述了水平井钻柱的受力特点、设计原则和设计方法。设计实例表明,设计水平井钻柱时,在大斜度井段和水平井段使用加重钻杆或普通钻杆,而在垂直井段使用少量钻铤,以降低旋转扭矩和提升载荷,减少压差卡钻的可能性,以及简化钻柱结构。     

钻柱失效机理分析

阐明了定向钻井过程中,钻柱由于弯曲交变循环应力而造成的疲劳损伤是可以积累的,钻柱的寿命与疲劳损伤积累有关。对钻柱进行了动载力学分析和疲劳寿命预测,提出了相应的计算模型,可以计算钻柱组合中任意钻柱单元在钻井过程中所受的疲劳损伤,预测使用寿命。对钻柱的合理使用与监控以及预防钻柱失效具有较大的参考价值。     

气体钻水平井的钻柱振动分析

在水平井的钻井过程中,钻柱处于复杂的运动状态,振动是一种常见的现象,钻柱的共振是引发钻柱失效的主要原因之一。气体钻井过程中钻柱的动态响应很大,容易失效。以气体钻水平井的钻柱为研究对象,利用ANSYS软件分析了钻柱的轴向振动、横向振动、扭转振动及耦合振动,建立了钻柱各种振动的模型;通过实例分析获得了钻柱振动的规律,得到了水平井钻井过程中钻柱各种共振频率。该项研究为减少水平井钻具受损、优化钻井参数、避免钻柱共振提供了可靠的理论依据。