钻铤母扣接头改进设计的有限元分析

在钻井过程中,钻具疲劳失效事故频繁发生,其失效部位主要位于应力相对集中的螺纹接头处。以177.8mm钻铤母螺纹接头作为研究对象,用有限元方法对加工有不同应力减轻槽的钻铤母螺纹接头进行了分析计算,得出了3种不同母螺纹结构在相同边界条件和载荷作用下螺纹消失端的应力集中情况。计算结果表明,设计的应力减轻槽效果较好,抗疲劳性能最佳,建议采用这种应力减轻槽结构。

钻铤螺纹的有限元分析及应力分散槽优化设计

针对钻井技术进步带来的井下钻铤的服役条件更加苛刻、失效更加严重的问题,对钻铤螺纹失效问题进行了深入分析,找出引起钻铤螺纹失效的主要原因和失效的关键部位,利用大型三维实体建模软件Pro/E和有限元分析软件ANSYS分别对API标准钻铤螺纹进行实体建模和强度分析,得出了钻铤螺纹在不同工况、不同结构条件下的等效应力分布情况,并对ZTNC56-80型钻铤螺纹应力分散槽进行了最优化研究,找出了其最优值,并指出应力的变化与过渡圆角变化不是线性对应关系,在改进钻铤螺纹应力分散槽结构时,不能单纯以增大结构过渡圆角为手段,从而为改进钻铤螺纹应力分散槽结构提供了科学依据。

钻井液用润滑剂与螺杆橡胶的配伍性

对钻井液用润滑剂与螺杆橡胶在高温深井条件下的配伍性开展了实验研究。在不同温度和钻井液处理剂浓度条件下,对比评价油田在用8款橡胶与钻井液处理剂接触后的体积增加率、质量增加率和拉伸强度变化情况。实验结果表明,橡胶样品在添加了润滑剂R-1和R-3的钻井液中变化较大(添加R-1的体积变化率分布在56%~175%,添加R-3的体积变化率分布在49%~148%),随着润滑剂浓度升高,2种类型的橡胶质量变化率和体积变化率随之升高,橡胶溶胀增大。说明润滑剂原料油为螺杆橡胶溶胀的关键影响因素。通过气质联用技术对其进行分析,发现原料油以中质芳香烃为主的润滑剂对橡胶溶胀影响相对较大;并结合润滑剂的应用性能优选出适用于高温深井的钻井液用润滑剂。在台盆区三开和目的层暂停使用中质不饱和烃含量高的润滑剂,螺杆脱胶现象得以明显改善。据统计,该区块每月平均脱胶次数由11井次/月降为0.5井次/月,显著减少了起下钻趟数,提高了生产效率。

钻铤柱长度及减震器位置对ZJ45J钻机钻柱振动的影响

本文建立了钻机—钻柱—减震器振动系统的力学模型及其运动方程,求得了钻铤柱不同长度和减震器不同位置对钻柱纵振影响的数值,因而发现:钻铤柱长度的改变仅对系统纵振的固有低频产生明显影响;钻柱振动位移亦随钻铤拄长度增加而增加;还发现钻柱固有纵振与固有扭振具有同时激励的可能;证实了减震器的效果以安装于钻机与钻柱之间较为理想,它既降低了转盘临界转速,又减小了各部分振动位移。最后指明了使用变刚度弹力阻尼减震器的方向.

考虑接头的钻柱摩阻扭矩分析

钻柱接头的直径大于管体直径,在通常情况下钻柱与井壁间的接触发生在接头上。建立考虑接头钻柱的力学模型,并用迭代法进行求解,成功地分析了考虑接头钻柱在钻进、起钻、下钻、空转及倒划眼时与井壁的接触力、摩阻扭矩,并能预测各接头处接触力的大小、方向。通过与现场试验数据相比较,对钩载的预测误差小于5%,对扭矩的预测误差小于7%。该模型为预测钻柱摩阻扭矩提供了一个快捷准确的方法。

石油钻杆摩擦焊焊接缺陷的成因及其超声波检测

本文分析了石油钻探用钻杆摩擦焊及焊后热处理时各种缺陷的成因,对使用常规的超声波探伤方法检测各种缺陷的有关问题进行了探讨。

钻铤接头的强度分析及延长使用寿命的措施

钻铤接头因应力集中和受钻井液腐蚀而引起应力疲劳和腐蚀疲劳,在公接头螺纹根部产生应力腐蚀疲劳断裂。为提高钻铤使用寿命,可对接头根部螺纹进行冷滚压,提高其疲劳强度,也可在钻铤接头处涂防腐剂,提高其抗腐蚀疲劳能力。