井下可变径稳定器本体振动特性分析

文章根据Lagrange方程推导建立了相应的振动数学模型和特征值计算式；并利用计算机辅助设计(CAD)软件UG．建立了便于计算的本体三维实体模型；采用有限元方法．利用大型CAE数值分析软件MSC／NAS—TRAN．建立了本体有限元模型．对本体的固有频率和振型进行了分析计算．所得结果为井下可变径稳定器的使用及可靠性分析提供了理论依据。     

外压作用下减压塔变径段结构的有限元分析

应用有限元分析软件,对在外压作用下的减压塔变径段进行了强度和失稳分析,对比分析了锥壳变径段及球壳变径段两种结构形式。通过计算得出,小端带加强件的球壳变径段比锥壳变径段的整体应力强度值低且临界失稳压力大。因此该结构既能满足工艺要求,且具有较好的强度及稳定性。     

井下机液控制变径稳定器的设计与改进

根据井眼轨道控制理论,改变稳定器的位置和外径,可改变井底钻具组合的类型从而达到稳斜、降斜或增斜的工艺目的。可变径稳定器作为一类重要的定向工具,尤其应用于现代蝇过程中,文中介绍了一种机液控制变径稳定器（自动井斜角控制器）的结构和工作原理,分析了可变径稳定器的执行机构的特点,认为正确分析其主要部件－主轴（主活塞）在井下的受力状况,是变径稳定器执行机械设计的关键环节,以自动井斜角控制器为例,通过实际计算     

筒体锥形接管有限元应力分析

由于锥形变径接管开孔补强无法按照标准计算,本文采用有限元法对一壳体锥形变径接管进行了详细应力分析,并建立同规格的圆柱接管有限元模型,对二者的应力强度和变形分布进行了比较。     

井下机液控制变径稳定器的设计与改进

根据井眼轨道控制理论,改变稳定器的位置和外径,可改变井底钻具组合的类型,从而达到稳斜、降斜或增斜的工艺目的。可变径稳定器作为一类重要的定向工具,尤其应用于现代钻井过程中。文中介绍了一种机液控制变径稳定器（自动井斜角控制器）的结构和工作原理,分析了可变径稳定器执行机构的特点,认为正确分析其主要部件—主轴（主活塞）在井下的受力状况,是变径稳定器执行机构设计的关键环节。以自动井斜角控制器为例,通过实际计算,改进了主轴（主活塞）及其复位装置的结构方案,为井下工具的设计提供了借鉴。     

可变径稳定器发展综述

介绍了国内外有代表性的可变径稳定器的结构，分析了典型可变径稳定器变径机构和控制机构的特点，阐述了其现状和发展方向。指出可变径稳定器在总体设计上应朝着大变径调节、高可靠性、低成本方向发展。建议主管部门协调各方面的技术力量进行合作，加强可变径稳定器机理、标准规范和风险资金运作的研究，把现代导向技术提高到一个新的水平。认为只有加快现有科技成果的转化，才是我国迎接国际挑战的有效方法。     

井下闭环可变径稳定器的设计计算

阐述了井下闭环可变径稳定器的结构和工作原理 ,分析了影响可变径稳定器性能的钻井液驱动力、活塞密封阻力、复位弹簧弹力等因素 ;并对可变径稳定器中关键部件可调稳定块进行了静力学分析 ,推导出可调稳定块保持稳定平衡所需钻井液驱动力计算公式 ,为类似井下工具设计提供了理论依据。现场试验结果表明 ,新设计的井下闭环可变径稳定器结构比较合理 ,功能比较完善 ,可自动无级变径 ,达到了安全、平稳、高效、智能的目标 ,是钻大位移井的有力工具     

近钻头变径稳定器导向钻具造斜特性研究

为提高现有导向钻具组合井眼轨迹控制能力,针对近钻头变径稳定器导向钻具造斜特性开展了研究。根据纵横弯曲梁法和三弯矩方程,考虑钻具结构弯角和变刚度管柱的影响,建立了带近钻头可变径稳定器的导向钻具组合力学特性分析模型,采用单因素法,对各种条件下近钻头可变径稳定器外径对钻具造斜能力的影响进行分析。分析结果表明,近钻头可变径稳定器外径对钻具造斜能力影响显著,在所研究的参数范围内,钻具长度和井径扩大率对复合钻进造斜率的影响较为明显,上稳定器和钻压的影响次之,螺杆钻具结构弯角对复合钻进造斜率的影响最小。最后根据研究结果并结合现场实际工况,设计并研制出了井下遥控式近钻头可变径稳定器导向钻具。     

定向井钻井技术及可变径稳定器应用研究

常规稳定器与钻铤构成的底部钻具组合（BHA）力学性能不能改变,若与实际要求不相符合时,必须起下钻更换。利用可变径稳定器替代常规稳定器可减少起下钻次数,降低油田建设开发成本。介绍了可变径稳定器在定向井的应用,并对100多口定向井进行试验分析,总结了可变径稳定器的优点。合理使用可变径稳定器不仅可以减少起下钻次数,还能显著提高井眼轨迹质量,降低狗腿度及减小扭矩和摩阻等。     

基于排量控制的可变径稳定器设计与试验

可变径稳定器配合螺杆钻具可实现造斜率的调节。设计了基于排量控制外径的可变径稳定器,主要包含3个推力活塞各自驱动的巴掌。推力活塞在钻柱内外压差作用下将巴掌推出,稳定器直径变大; 通过调节排量来控制滑阀的轴向运动,从而控制内外压差通道的开关。加工可变径稳定器并进行了测试,通过调节排量可有效控制巴掌的伸出、收回,巴掌的推靠力达到 34.75 kN,滑阀密封耐温超过150 ℃,达到了入井的要求。     

合成金刚石模具环材料试验研究与有限元分析

对美国牌号H_(11)(相当于中国4Cr5MoSiV)合成金刚石模具环材料进行了力学性能测试和结构有限元分析。结果表明,模具环常温和高温(180℃)的拉伸强度极限分别为1430.8MPa和1377.65MPa、弹性模量E=206 GPa、μ=0.285,有限元分析的最大等效应力为1836.9MPa,超过了模具环的拉伸强度极限,是模具环失效的根本原因。提出采用现代设计方法进行优化设计,使应力值降至1400 MPa以下,或选用拉伸强度极限高于1800 MPa的材料,是提高模具环寿命的两项可行措施。     

螺杆泵抽油杆柱瞬态有限元分析

运用ANSYS有限元分析软件,建立了螺杆泵抽油杆柱瞬态非线性有限元模型,针对杆柱初始缺陷及振动对杆柱的影响,采取在侧向变形及接触力较大的部位安装扶正器的措施来消弱杆柱的振动、减小杆柱侧向变形。通过分析结果,得出了抽油杆柱扶正器的合理配置方案,该方案能够减少杆管偏磨,预防杆柱断脱,延长检泵周期。     

具有新型连接螺纹减应力区的钻具配合接头

为解决钻具连接螺纹在交变弯曲应力作用下的疲劳失效问题,研究设计了具有新型连接螺纹减应力区的配合接头,即在配合接头本体上设置减应力结构来降低连接螺纹部位的应力水平。通过有限元计算与分析,得到应力释放效果最好的是母线为椭圆线的减应力结构。评价分析了减应力区开口位置、宽度和深度等参数对应力释放效果和配合接头强度的影响。     

斜坡吊卡活页应力分析与结构优化

对某斜坡吊卡进行有限元分析,主要针对易损部件——活页进行了详细的应力分析,并以应力分析为依据,对其进行结构优化。通过分析对比,结构优化后的活页在强度和可靠性方面都得到了很大的提高。     

深井岩盐层套管外载的三维有限元分析

深埋于地下的岩盐在一定地应力和温度作用下发生蠕变,对井中的套管产生随时间而变化的外载,致使套管变形甚至挤毁,为此,针对塔里木油田羊塔地区岩盐层的温度、应力状态及其蠕变特性,建立了岩盐层、水泥环和套管耦合的三维有限元力学模型,研究了地应力状态及其大小、井内液体支撑压力对岩盐层套管受力的影响规律。研究表明,非均匀地应力作用下,盐岩蠕变产生的套管外载是非均匀的,在最小地应力方向的套管外载最大,此时若按上覆地层压力计算套管外挤载荷局限性较大。应用新模型对深井、超深井封固岩盐层的?250.83 mm套管、?177.8 mm套管和?206.38 mm 3种技术套管的强度进行了分析,计算结果与该油田技术套管挤毁的情况吻合,可见新建模型是合理的,可为深井岩盐层套管强度设计提供理论依据。     

一种计算套管抗挤强度的新方法

利用高压水下应变测量技术,检测套管在挤毁过程中外壁的环向应变;运用弹塑性力学理论,建立模拟套管挤毁的有限元模型,通过计算也得到套管外壁的环向应变。将计算值与试验值进行对比,从而修正有限元模型,再利用修正后的模型进一步计算出套管的挤毁失效压力。该方法将有限元计算与应变检测结合起来,大大提高了有限元计算的精度,对预测套管的挤毁压力、指导高抗挤套管的开发具有一定的参考价值。     

CAE技术在防喷器结构设计中的应用

针对防喷器设计现状,结合实例介绍了CAE技术在防喷器结构设计中的应用;应用ANSYS软件对U型防喷器壳体、中间法兰等零部件进行了有限元计算;用应力分类理论对计算结果进行分析,提出了一种防喷器设计的新方法。     

井下钻柱纵向振动特性分析

针对钻柱纵向振动影响钻头寿命和加剧钻柱疲劳破坏的问题,把整体钻柱作为研究对象,建立钻柱振动方程,采用动力有限元方法求解该模型。研究表明,稳定器的数量及尺寸等参数对钻柱组合的纵向振动力影响不大,给出的钻柱纵向振动分析动力学模型和求解方法合理有效。     

关于Waters法设计法兰方法的考证

Waters法是国际较为通行的法兰设计方法,国家标准GB150中也采用此法。但此方法作了一定的简化假设,导致计算结果与实际存在误差。文章采用有限元计算对该法进行了考证。通过实例计算,对Waters法和有限元法的计算结果进行了比较。结果表明:按Waters法考虑的载荷计算,锥颈变形要比按实际载荷计算的变形小一半,应力小1/3。     

WSP特殊螺纹接头油井管的研制

介绍了WSP特殊螺纹接头的基本结构和设计思想,运用有限元方法,重点论述了密封设计和连接强度设计的方法和准则,并通过全尺寸试验进行了验证。计算和试验结果表明,该接头具有先进的螺纹形式、合理的扭矩台肩和金属/金属密封结构,有效地克服了API圆螺纹和偏梯形螺纹的不足,螺纹达到了与管体等强度,气密封能力达到了管体的内壁屈服压力。研究结果可以为开发更多适合油气田实际的特殊螺纹接头油井管提供参考。