钻柱在井筒内自由降落时的运动和受力分析

1.理论分析 在钻井过程中,由于各种原因如操作失误发生顿钻,起下钻过程中发生钻具折断或吊卡脱开等造成钻柱部分或全部落井,致使钻具损坏,或落井钻柱顿坏等恶性事故。由于这件事故发生条件不同,如井眼条件(井深、井斜、井径变化)、钻柱结构(稳定器数量、钻具尺寸与数量)、     

钻柱在井筒内自由降落时的运动和受力分析

在钻井过程中由于各种原因造成部分钻柱落井，致使钻头或底部钻具损坏。文中在分析影响钻柱在井筒内自由降落时速度的各种因素的基础上，建立了钻柱在井筒内自由降落的运动数学模型，以及与井底接触时对钻柱产生的碰撞力。为现场处理类似的钻柱落井事故提供预先的分析和处理方案，以缩短事故处理时间，减少经济损失。     

基于金属磁记忆的钻柱疲劳损伤早期监测方法

钻井作业过程中频发的钻柱断裂事故严重影响了油气资源的勘探开发进程。为了解决此问题,将金属磁记忆(MMM)检测技术应用于钻柱疲劳损伤的检测试验中。利用国内典型钻具材料(42CrMo)开展了模拟钻具典型工况的磁记忆检测拉伸疲劳试验,采集了不同循环次数对应试样表面的磁记忆信号值,并提取了磁记忆信号特征参量。进行了钻柱解体单根钻具螺纹损伤磁记忆检测试验以及钻井过程中啮合螺纹疲劳损伤监测试验。拉伸疲劳试验结果显示:磁记忆信号特征参量可以很好地诠释材料的拉伸疲劳过程,表征出不同疲劳阶段材料的应力集中程度。单根钻具螺纹损伤检测试验以及钻井过程中钻柱啮合螺纹疲劳损伤监测试验结果表明:磁记忆检测技术能够有效地检测出钻具螺纹应力集中程度以及分布情况。基于金属磁记忆的钻柱疲劳损伤早期监测方法为防止钻柱断裂事故的发生提供了安全有效的技术手段。     

川东北地区钻具刺漏失效应对之策

钻具剌漏是钻井中常见的钻井事故,如发现不及时会导致钻具剌断落井,造成严重的井下钻具工具事故。文章就近几年川东北地区钻井作业中发生的钻具剌漏失效事故进行分析,发现刺漏主要发生在较深的地层中,且多发生在钻具的过渡带区域,刺漏呈矩形窗口状。     

深水平井钻柱摩阻扭矩模型适应性研究

深水平井钻进实践中,由于井眼弯曲,钻柱摩阻扭矩较难准确预测,可能导致钻头无法加压、钻具起不上来或发生断钻具事故。基于此建立钻柱摩阻扭矩模型,编程预测所钻井段摩阻扭矩,并利用回归方法在保证钻具强度的情况下建立井深和摩阻的数学关系。钻柱摩阻扭矩是深水平井钻井可行性、钻具组合、钻机设备选择的依据,提出的摩阻扭矩预测模型对于深水平井钻井可行性分析、钻具组合设计、钻机设备选型有重要的工程意义。     

一种新型水平定向钻落井牙轮打捞装置

水平定向钻穿越岩石层扩孔施工过程中,由于操作不当或者钻具磨损严重,导致扩孔器牙轮脱落在井孔内,这可能导致在后续扩孔施工过程中发生卡钻现象。文章介绍了一种新型的用于打捞落井牙轮的装置,该装置采用强磁铁吸引打捞落井牙轮和采取两端开口的打捞桶外形结构等,实现双向打捞施工,有效地提高了打捞成功率。     

空气锤钻具组合稳定性动力学因素分析及优化

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     

气体钻井钻具失效预防技术研究与应用

气体钻井中钻具失效频率明显高于钻井液钻井。失效钻具检验与分析表明,钻具失效类型为疲劳或腐蚀疲劳,钻具腐蚀类型为氧腐蚀。钻具失效的主要原因是：氧腐蚀与冲蚀、钻具疲劳（由钻柱反转、钻柱纵向振动、井眼弯曲引起）、钻具带伤工作、钻铤螺纹连接弯曲强度比不足等。空气锤冲旋钻井技术、钻柱防共振技术、加强钻具探伤及使用新钻具等能够有效预防和减少钻具失效。特别是牙轮气体钻井中,利用钻柱振动分析软件优选钻具组合和转速来避免钻柱共振以及及时对钻具进行探伤非常重要。这些措施已经成功应用于普光及周边区块,与2006年相比,2007年度、2008年度钻具失效频率分别降低37．7％和57．5％。此外,建议加强钻杆管体探伤、空气螺杆复合钻井技术、防涡动稳定器、选用API螺纹钻铤、钻柱振动监测与钻井参数优选相结合等方面进行综合研究和实施来全面预防钻具失效。     

涡轮钻具打捞头

在采用涡轮钻具钻进的过程中,钻具的落井事故,常常是由于涡轮外壳上部大小头丝扣连接处发生折断造成的。处理这种事故相当困难。例如,四川省石油管理局泸州气矿洞6井在1972年发生8″涡轮钻具大小头丝扣连接处折断落井事故,打捞作业进行了十三天才告完成。 为了解决涡轮钻具打捞工作的困难和防止发生恶性事故,该矿钻具大队涡轮车间的工人,于1972年4月在全部涡轮钻具上都安装了打捞头。打捞头由丝扣连接在涡轮轴的上端。     

防卡钻具组合及其受力分析

钻柱受力分析准确与否,对于提高钻井水平具有重要意义。由于钻柱是一根细长杆件,虽然每小段(如一根9m长单根)具有较大的抗弯刚度,但对整个长钻柱而言,几乎没有什么抗弯能力。而钻柱的变形又要受到井壁约束,钻柱与井壁接触处又有摩擦力作用,这就使得对钻具在进行受力分析时变得复杂和困难。为此,本文利用有限元法和接触理论对整体钻柱进行了三维静力分析。考虑到钻柱的刚性特征和井壁接触摩擦问题,引入空间多向接触间隙元(简称间隙元)理论,编制成相应的计算机程序。运用该程序,对定向井稳斜钻进中,常用的5种防卡钻具和1种满眼钻具进行了受力分析计算。结果表明,在一定的钻井条件下,防卡钻具能够取代满眼钻具进行稳科钻进,并可避免满眼钻具由于扶正器与井眼间隙太小而引起的卡钻现象。