模型试验在钻杆柱研究中的应用

在忽略钻头、钻铤和主动钻杆几何尺寸,且不考虑接头影响条件下,以相似理论为基础,结合模型试验条件,对钻杆柱的扭应变分析模型进行了研究。通过对ф50、ф89钻杆在相同边界条件下的试验模型分析,建立了两种钻杆之间扭应变模型规律性的认识,为进一步认识钻杆的多面性提供有力的保障,也为钻杆的优化设计提供重要的参考依据。     

金刚石钻进用钻杆

地质岩心钻探采用金刚石钻进时，对钻具特别是钻杆的性能要求较高。原因主要是：1．金刚石钻进时的转速较高，钻具迴转消耗功率较大，因此，钻杆承受的扭矩和扭应力亦较大，容易产生疲劳现象。2．金刚石钻进钻孔直径较小，目前国内主要用口径为φ46和φ56毫米；要求用直径较小的钻杆钻进较深的钻孔，例如用φ42或φ43毫米的钻杆钻进深度为600～1200米的钻孔。3．不允许采用像外丝钻杆那样的锁接头和保护环。钻杆表面磨损较快。     

Φ127mmS135钻杆接头外螺纹断裂失效分析

2009年元月江苏石油勘探局钻井处外部项目作业的一口井,在挂φ177.8mm尾管时发生一起φ127mmS135钻杆接头外螺纹断裂,事故得到及时有效的处理。结合钻杆的生产、现场使用和取样分析的情况,对此次φ127mmS135钻杆接头外螺纹断裂的机理和原因进行了分析,找到了导致断裂的原因,并对下一步预防此类事故提出了相应的技术措施。     

负紧密距值对煤矿用钻杆螺纹的影响分析及计算

以煤矿用钻杆联接螺纹的负紧密距为研究对象，采用理论分析和实例计算手段对螺纹联接后的导向面间隙值、承载面接触长度、最大轴向拉力和最大静扭扭矩进行分析，并研究了该值改变对上述参数的影响规律。结果表明：负紧密距值增大会导致螺纹旋合后导向面间隙增大、承载面接触长度减小、最大轴向拉力减小、最大静扭扭矩减小；较大的负紧密距值有助于井下恶劣条件下钻杆拧紧和拆卸；以φ73 mm外平钻杆为例，负紧密距值每增加1 mm，则导向面间隙增加100%，承载面接触长度减小6.2%，最大轴向拉力减小6.2%。     

基于ANSYS软件的钻杆扭转振动分析

钻杆是钻进工程中十分重要的部件,解析法难以完成精确地和全面地认识钻杆的任务,ANSYS大型软件却提供了可能.以钻杆的扭振为切入点,用ANSYS软件对2000 m以内钻杆在垂直孔、不考虑接头影响和忽略钻头几何尺寸条件下的整体扭转振动进行分析,得到钻杆壁厚、钻杆长度、钻铤长度对固有频率的影响及具有意义的一些认识,同时获得钻杆柱扭转振动的一、二、三、四阶固有振型.     

锚杆钻机回转式钻杆振动模态分析

回转式钻杆作为锚杆钻机的重要组成部分,在工作过程中经常发生断裂现象,造成钻孔事故,影响生产安全。建立了某型锚杆钻机钻杆和钻头的有限元模型,分析得到了钻杆和钻头的应力、应变云图。对工作状态下的钻杆开展约束模态分析,得出了钻杆主要阶次的固有频率和振型,并探讨了不同长度和直径的钻杆对固有频率的影响规律,为钻杆避开共振频率区域提供理论参考。     

通缆钻杆薄壁螺纹胀扣失效分析及改进

通缆钻杆是定向钻进过程中的关键钻具,其力学性能的优劣直接影响定向钻孔的成孔能力。通过分析通缆钻杆的胀扣失效原因,指出了影响胀扣失效的关键因素,以此为依据优化加工方案及关键尺寸的精度控制。通过扭力试验表明,改进后的钻杆承载能力得到了大幅提升,φ73 mm通缆钻杆抗扭强度大于12 kN·m,完全能够满足6000型钻机定向钻孔的需要。     

高强度绳索取芯钻杆接头螺纹强度分析

绳索取芯钻杆壁薄,坑道水平孔施工时,受重力影响,易振动,钻杆与孔壁摩擦造成钻杆损坏。新研制的高强度绳索取芯钻杆采用杆体与公、母接头焊接的结构形式,公、母接头加厚来提高强度。针对钻杆的接头螺纹部位易损坏的现状,建立公、母接头的轴对称分析模型,经过网格划分、约束、载荷的添加和数据分析,得到钻杆在拉扭、压扭载荷作用下应力分布情况,分析结果显示,钻杆公、母接头强度满足强度要求。     

圆角等边高强防突钻杆的设计

针对三角钻杆使用中断裂问题严重及排渣不畅的问题,在分析其机理的基础上,对三角钻杆的杆体、螺纹、连接座进行了改进;对钻杆抗弯、抗扭能力、转动稳定性、成孔条件进行了改善,提出了圆角等边高强度防突钻杆的设计理念,为三角钻杆在高瓦斯、强地压、软煤层的地质条件中的应用提供了有力保证.     

复合载荷作用下矿用定向钻杆接头的三维力学特性分析

煤矿钻杆在严苛的服役环境和复杂的受力状态下易失效,不仅影响正常生产,而且还因打捞困难致使事故恶化。针对上述问题,以煤矿?73 mm外平定向钻杆为研究对象,对不同载荷下钻杆接头进行了受力分析,并通过单轴拉伸试验获得了接头材料的力学性能参数,构建了接头材料的本构模型。在此基础上,应用虚功原理、Von Mises屈服准则和接触非线性理论建立了钻杆接头螺纹的弹塑性有限元分析模型,分析了不同工况载荷作用下接头部位的受力状态及应力场分布规律。研究结果表明：在预紧扭矩为2000 N·m时,该钻杆接头具有良好的密封性能和联接强度;单扭和拉扭载荷下,靠近主台肩的第一螺纹牙为主要失效部位;在压、弯、扭载荷下,主台肩为主要失效部位;在钻机最大扭矩与推进力的作用下,接头的抗弯能力达到3°/3 m。     

基于有限元法的钻杆柱纵向振动分析

钻杆的纵向振动对钻杆失效有较大影响。采用ANSYS软件对2000 m以内钻杆柱的纵向振动进行了分析,得到了不同钻具规格、不同钻铤长度、不同钻杆柱长度的固有频率,获得了钻杆柱纵向振动的前五阶固有振型。结果表明,钻杆柱的固有频率受钻杆规格和钻铤长度影响很小,受钻杆柱长度影响较大。     

煤矿坑道用钻杆使用寿命影响因素分析

随着煤矿瓦斯抽采难度的提高,煤矿坑道用钻杆的使用寿命得到广泛的关注。结合当前煤矿瓦斯抽采钻孔所使用的钻具情况,分析在瓦斯抽采钻孔施工过程中影响钻杆使用的主要影响因素,针对这些损伤钻杆的各因素提出切实可行的措施,为煤矿坑道用钻杆的合理使用提供参考。     

郭庄矿松软煤层螺旋钻杆钻进技术及压力特征显现研究

为解决松软煤层螺旋钻杆在施工及验收过程中存在的钻进困难、验收误差大、人力物力消耗大等问题,根据郭庄矿工作面的现有情况,通过分析郭庄矿工作面螺旋钻杆施工工艺,采取了ZDY4200LP钻机和KGY8-2型压力传感器,从而对钻杆钻进和退钻过程中的压力进行监控,利用软件自动计算钻杆深度,进行误差测算,实时监控钻杆所受压力的曲线特征。提取压力曲线监测数据,分析退钻过程压力特征,从而确定退钻杆数量,确定钻孔进尺,为钻孔安全高效施工提供可靠依据。     

中心通缆钻杆及其在煤矿井下定向钻进中的应用

针对煤矿井下定向钻技术对钻杆的随钻测量通讯和强度要求,钻杆采用中心通缆方式,可实时传输钻孔随钻测量信号。采用高强度管材、特种螺纹丝扣结构、摩擦焊技术,可提高钻杆抗拉、压、弯、扭强度。并根据现场使用中存在的问题给出了解决方法。大佛寺煤矿随钻测量应用实例说明中心通缆钻杆满足最大孔深1200 m的随钻测量通讯和钻杆强度要求,朱仙庄梳状孔应用实例说明中心通缆钻杆满足最小弯曲半径54 m定向孔施工,哈沙图煤矿定向钻孔应用实例说明中心通缆钻杆满足急倾斜58°煤层定向孔施工。     

工程钻机钻杆库系统的研究

目前国内各种工程钻机在施工过程中,大多由人工操作完成钻杆装卸,不仅效率低,而且对操作工的安全存在隐患。针对这种现状,提出了一种自动换杆的钻杆库设计方案,对其机械结构和液压系统进行了设计,并详细介绍了其工序过程。它可同时携带6根钻杆,由液压系统控制机械手装卸钻杆并自动换杆,效率高,安全性好。     

钻柱振动特性的仿真分析

钻进过程中,钻柱振动是不可避免的,而且钻柱产生振动的原因是多方面的。随着研究的深入,人们不仅认识到钻柱振动对钻井作业产生的负面影响,还认识到利用振动可以得到许多井下信息。运用一根钻杆模型,分析了其在不同工作状况下的振动特性,得到了钻杆在横向、纵向、扭转振动的多阶振型,以及对应的应力应变图。对照振型和应力应变图,联系钻井实践中各种钻柱失效形式,以期从中找出一些振动与钻柱失效的关联,更好地利用振动去解决生产问题。     

彬长矿区大口径井钻杆断裂事故分析与处理

大口径井扩孔钻进过程中,由于钻头和钻杆的尺寸差异,钻杆在承受扭矩和轴向力的同时,产生较大的纵向振动、横向振动以及扭转振动,极易发生断裂事故。文章以彬长矿区某大口径井钻杆断裂事故为例,科学分析并成功处理了大口径井钻杆断裂事故,提出了一套安全实用的事故预防与处理方法,为类似情况的事故处理提供实例示范与借鉴依据。     

煤矿井下智能钻具管理系统的研究与设计

在井下钻杆生产与使用、智能管理领域,井下操作人员不能及时掌握钻具使用情况、进尺、寿命等关键性信息,对寿命临尽的钻杆不能进行及时淘汰、更换新钻具的提醒。因此提出煤矿井下智能钻具管理系统,该系统可实现钻具的生产信息、生命周期追踪、钻进尺度测量,可适用于井下钻具的智能信息化管理。最后试验验证了该系统具有高可靠性、数据精确等特点,具有广阔的市场应用前景。     

大牛地气田水平井通井卡钻处理

卡钻的处理方法主要有:通过施加外力如上提、下放钻具转动转盘使钻具恢复自由状态;通过调整钻井液性能、打稠塞、注酸、注解卡剂、反循环等方法使被卡钻具与井壁之间的填充物转移或者破坏;通过反丝钻具打捞甚至套铣起出被卡钻具。大牛地气田DPT-305水平井通井过程中发生一起严重的卡钻事故。通过重浆+清扫液、注酸、注解卡剂、环空憋压等方法处理被卡钻具与井壁之间的填充物;通过固定转盘上下活动来对被卡钻具施加扭矩;倒扣等方式处理这起卡钻事故,最终解卡。总结了事故的成因,分析了处理过程的得失,为以后处理此类事故积累了经验。