钻柱内防喷系统研究方向探讨

目前国内在钻柱内防喷系统所取得的成果不及环形防喷器显著,没有称得上自主知识产权的产品,也看不出内防喷工具的研究动态。在此基础上,指出内防喷系统的研究方向:(1)内防喷系统的可靠性研究,了解各种典型配置的可靠度;确定不同井况的最佳配置,为钻柱设计提供参考。(2)方钻杆旋塞阀的研究,包括方钻杆旋塞阀本体的疲劳强度分析和试验,旋塞阀本体的有限元分析;减少旋塞阀球体旋转力矩的研究。(3)内防喷工具对H2S、CO2等具有腐蚀介质工况的适应性研究,以标准的形式,制定出适应腐蚀工况的材料要求。     

井下温度对钻柱扭转振动固有频率影响的讨论

钻柱共振是引起深井钻具失效的主要原因,钻柱工作在井下的高温环境中,温度的升高必然使钻柱的固有频率发生变化。分析了井下温度对钻柱扭转振动固有频率的影响,推导出了井下任意温度时钻柱扭转振动固有频率的计算公式。通过实际算例,讨论了井下温度对钻柱扭转振动固有频率的影响。分析结果表明:钻柱扭转振动固有频率随着温度的升高而降低,不管钻柱多长,二阶固有频率的降低幅度都大于一阶固有频率的降低幅度,但二者差别不大。当井下温度不超过200℃时,钻柱扭转振动固有频率的变化幅度不会超过常温下计算值的3.7%。当温度升高时,钻柱扭转振动固有频率的降低幅度与钻柱长度关系很小,可以忽略钻柱长度的影响。任意温度时钻柱扭转振动固有频率与温度成近似线性关系,可以根据常温下的计算值和温度变化值通过一个简单的一次函数来计算,避免了求解超越方程的困难。     

钻柱疲劳寿命计算方法

钻柱在井下的受力极度复杂，甚至工作在腐蚀性介质中，通过对钻柱疲劳破坏机理的分析，建立合理的钻柱受力模型，同时编写适合于工程应用的钻柱寿命计算程序，研究影响钻柱疲劳破坏的主要因素，为井下钻柱的使用，尤其是在定向井和水平井钻进过程中避免或减少发生钻柱复杂情况和井下事故，提供了可靠的保证。[编者按]     

钻柱与井壁碰撞的非线性有限元分析

根据连续介质力学和非线性有限元理论,给出了钻柱碰撞井壁过程中钻柱的控制方程,并建立了相应的有限元列式。采用显式时间积分方法求解了基于拉格朗日算法的碰撞动力学方程。计算实例与分析表明,钻柱与井壁碰撞时所造成的最大第一主应力达到308MPa,其结果远远大于人们的估计;碰撞是造成钻柱先期失效的首要原因。采用显式非线性有限元技术可以对钻柱与井壁碰撞的过程进行成功的数值仿真分析,钻柱与井壁碰撞的整个时间历程得以全面细致地模拟再现。     

塔里木盆地中4井钻具损伤分析

中4井是塔里木盆地卡塔克隆起卡4区块的一口重点预探直井，完钻井深7220m。该井钻井过程中钻具失效严重，失效形式主要有钻具断裂、钻杆二台阶、钻具腐蚀等。从钻具的材质、井下施工条件、地层流体等方面分析了钻具失效的原因：热处理不当造成钻杆接头横向材料冲击功较低，导致加重钻杆接头纵向开裂；蹩跳钻加快了钻具疲劳裂纹的萌生与扩展，扭矩过大致使钻杆在井下产生二次上扣现象，井底与地面的温差大，使原合适的扭矩变大，还有螺纹扣底部没有应力减轻槽，导致钻铤和钻杆断裂；地层流体矿化度高，存在较高质量浓度的Cl^-、SO4^2-，地层中存在CO2、H2S等腐蚀性气体，导致钻具严重腐蚀。对塔里木盆地以后超深井钻井时的钻具使用提出了建议。     

钻杆接头和转换接头的断裂失效分析

钻杆接头和转换接头失效的形式主要有过量变形、断裂和表面损伤三类。其中断裂失效表现为过载断裂、低应力脆断、应力腐蚀、氢脆断、疲劳和腐蚀疲劳断裂。它们产生的原因和破坏发生的特点都不一。文内以5个例证分别进行分析,并提出预防的措施。     

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作者利用目前断裂力学较成熟的理论和实验数据对钻柱疲劳失效进行了分析计算。简述疲劳裂纹的特点及形成,对裂纹扩展速率的影响因素进行分析,并对钻杆裂纹进行有关计算。     

钻柱弯曲振动特性和稳定性分析

通过钻柱内外的泥浆及其流动所产生的动压对钻柱弯曲振动特性和稳定性的影响,建立了较真实地反映钻柱弯曲振动规律的理论模型,推算出精确的振动频率计算公式。     

NAVI泵+APR工具在非自喷井测试中的应用

低压非自喷地层的测试技术通常采用液氮或其它人工助排措施特地层流体举升至地面，但由于液氮气举需要连续油管、液氮车、井口等设备，因而操作费用较高。若采用NAVI泵排液技术，则操作简单、泵效率高，因此对低压非自喷地层，尤其是稠油井的排液，NAVI泵是最佳选择之一。     

侧钻井钻柱疲劳损伤评价方法的研究

通过对侧钻井用钻杆材料的疲劳性能试验 ,得到了钻杆材料P S N曲线 ,在此基础上获得修正的钻杆柱P S N曲线 ,提出了一种描述侧钻井钻柱疲劳损伤的新方法 ,即采用理论简化的办法 ,先获得钻杆材料标准试样的P S N曲线 ,再考虑钻杆的形状、尺寸、表面加工方法、应力状况等影响 ,将钻杆材料的P S N曲线转化为钻杆柱的P S N曲线 ,来进行疲劳强度的评估。将此方法运用于胜利油田井下作业公司侧钻井钻杆柱的优化设计 ,对钻具组合做了必要的修正、完善后 ,使钻杆柱所受疲劳损伤降至最低程度 ,从而延长了钻杆柱的使用寿命