复杂结构井磨损套管连接螺纹的三维力学行为 (1)
复杂结构井管柱力学模型及动态三维数字井筒_杨勇
石
油
学
报
Ａ Ｃ ＴＡ Ｐ Ｅ Ｔ Ｒ Ｏ Ｌ Ｅ Ｉ Ｓ Ｉ Ｎ Ｉ Ｃ Ａ
ｌ ． ３ ６ Ｎ ｏ ． ３ Ｖ ｏ Ｍ ａ ｒ ． ２ １ ５ ０
（ ） ： ／ 文章编号 ： ０ ２ ５ ３ ９ ７ ２ ０ １ ５ ０ ３ ８ ５ Ｏ Ｉ １ ０ ． ７ ６ ２ ３ ｓ ｘ ｂ ２ ０ １ ５ ０ ３ ０ １ ５ － ２ ６ － ０ ３ － １ ０ Ｄ ｙ
１ ２ １ １ １ Ｙ ａ ｈ ａ ｉ Ｙ ｉ ｎ Ｙ ｏ ｎ ａ ｏ Ｂ ｉ ｎ ｎ Ｆ ｅ ｎ ｒ ｕ ｉ ｕ ａ ｎ ｏ ｎ ａ ｎ Ｗ ｅ ｉ Ｎ ｇ ｇ Ｓ ｇ Ｗ ｇ ｇ ｙ ｇ Ｔ １ ３ ２ Ｃ ｕ ａ ａ ｉ Ｓ ｈ ｕ ｉ ｎ ｎ Ｙ ｉ ｈ ａ ｎ ｎ Ｘ ｉ ａ ｎ ｚ ｈ ｅ ｎ Ｙ ｑ ｇ Ｙ ｇ ｇ
摘要 ： 复杂结构井 ， 尤其是煤层气多分支水平井的分支井眼多 、 井眼 轨 道 局 部 弯 曲 段 多 的 特 点 使 得 井 内 管 柱 作 业 时 所 受 摩 阻 、 扭矩 较大 ， 造成作业困难甚至复杂事故 。 将二维刚性模型 、 二维整体模型及三维刚性模型 ３ 种刚杆模型 进 行 程 序 化 ， 并基于能量平衡原 理， 结合软绳模型及狗腿平面的管柱刚性 ， 推导 出 刚 度 力 模 型， 从计算效率及精度上通过对比确定刚度力模型为推荐最优计算模 型 。 基于但不局限于杆管模型 ， 细化并实现动态数字化井筒技术 ： 利用三次样条插值函数及最小二乘法数据拟合进行井眼实际测 ； 井数据平滑处理 ， 建立复杂结构井的三维 “ 数学井筒 ” 采用量化色度分级方法 ， 将管柱摩阻 、 偏磨 、 井壁破碎及井壁坍塌风险等指标 ； 进行等级划分 ， 建立带有指标分级云图的 “ 物理井筒 ” 结合工程 需 求 ， 考虑井下工具组合及 Ｖ 实现可直接为工程服务 Ｒ 处 理 技 术， 。“ 三步 ” 数字井筒技术路线为数字井筒的全面实现提出了可行性方案 ， 所开发的复杂 结 构 井 三 维 数 字 井 筒 动 态 可 视 的“ 工程井筒 ” 化软件平台可为复杂结构井工程提供极大的便利 。 关键词 ： 复杂结构井 ； 管柱力学 ； 刚度力 ； 色度分级 ； 可视化 ； 数字井筒 中图分类号 ： Ｔ ３ ５ 文献标识码 ：Ａ Ｅ
特殊螺纹油管接头上扣性能三维有限元分析
机
械
一 ９９ 一
２ ０ １ ５年
第４ ３卷
第 ４期
ＣＨＩ ＮＡ Ｐ ＥＴ Ｒ０Ｌ ＥＵＭ ＭＡＣＨＩ ＮＥＲＹ
． ． 油 气 田开 发 工 程
特 殊 螺 纹 油 管 接 头上 扣性 能 三 维有 限元分 析
窦 益华 王 轲 于 洋 曹 银 萍
（ 西安石油大学机械工程 学院）
Ｄｏ ｕ Ｙｉ ｈ ｕ ａ Ｗａ ｎ ｇ Ｋｅ Ｙ ｇ
（ Ｐ ｅ ｔ ｒ ｏ ｌ ｅ ｕ ｍ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ Ｃ ｏ ｌ ｌ ｅ ｇ ｅ ｏ ｆＸ ｉ ’ ａ ｎ Ｓ ｈ ｉ ｙ ｏ ｕ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ）
鉴于此笔最佳4300nin最小3870n1ti最大4730者建立了特殊螺纹油管接头的三维模型考虑螺nrfl上扣扭矩加载图如图2所示该图反映了扭纹升角通过abaqus三维有限元软件在油管处施矩加载与时间增量或载荷步的关系扭矩加加扭矩模拟接头上扣过程实现了上扣过程中接载曲线的趋势与标准的上扣加载图基本一致
向路 径上 接 触应 力较 大且分 布 较 为均 匀 ，螺 纹 啮合 处 虽 有 应力 集 中，但 ３种 状 态 下最 大 等效 应 力
远 小于材 料 屈服 强度 且大 小 几乎相 等 ；最佳 扭 矩拧 紧 状 态 下该 型特 殊 螺纹 油 管接 头具 有 最好 的 密 封 性能 与足 够大 的连 接 强度 。研 究结果 有助 于 深入 了解 上扣 扭矩 与 密封性 能和 连接 强度 的关 系 。 关键 词 ：特 殊 螺纹 ；油 管接 头 ；上扣 扭矩 ；三维有 限 元 ；密封 性能 ；连接 强度
中 图 分 类 号 ：Ｔ Ｅ ９ ３ ３ 文 献 标 识 码 ：Ａ ｄ ｏ ｉ ：１ ０ ． １ ６ ０ ８ ２ ／ ｊ ． ｃ ｎ ｋ ｉ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ １— ４ ５ ７ ８ ． ２ ０ １ ５ ． ０ ４ ． ０ ２ １
中深层水平井套管磨损预测与分析技术
—130 —石油机械CHINA PETROLEUM MACHINERY2019年第47卷第1期◄石油管工程►中深层水平井套管磨损预测与分析技术刘业文1胥豪2程丙方1牛洪波2韦文翔3(1.中石化胜利石油工程有限公司渤海钻井总公司2.中石化胜利石油工程有限公司钻井工艺研究院3.中石化胜利石油工程有限公司技术发展处）摘要：在钻井过程中，对一些复杂井的套管磨损进行预测以及对套管采取防磨措施尤为重要。
鉴于此，以2 口中深层复杂丼为例，对套管的磨损情况进行了预测，通过仪器对套管实际磨损情 况进行测量，将预测套管磨损情况和实际套管磨损情况进行了对比，并分析了原因。
分析结果表 明：利用套管磨损预测模型对复杂结构井实行磨损预测，能够真实直观地预测套管磨损情况；钻 井周期、起下钻次数及纯钻时间等施工因素对套管磨损起着决定性作用，缩短施工周期、减少起 下钻次数、提高机械钻速及缩短纯钻时间能够有效降低套管磨损量；套管防磨接头对于降低套管 磨损具有重要作用。
所得结论可为后续的复杂井施工套管磨损预测和防磨提供参考。
关键词：复杂井；套管磨损；磨损预测；套后成像；侧向力；钻井周期；防磨接头中图分类号：TE925文献标识码：A DOI:10. 16082/ki.issn. 1001-4578.2019.01.021 Prediction and Analysis of Casing Wear in Medium-deep Horizontal WellsLiu Yewen1Xu Hao2 Cheng Bingfang1Niu Hongbo2 W ei Wenxiang3 (L Bohai Drilling Company, Sinopec Shengli Petroleum Engineering Co., Ltd.; 2. Drilling Technology Research Institute, S in-opec Shengli Petroleum Engineering Co., Ltd. ；3. Technology Development Office, Sinopec Shengli Petroleum Engineering Co., Ltd.)Abstract：During drilling operation,it is especially important to predict the casing wear in some complex wells and take corresponding anti-wear measures.By taking two complex wells targeting middle-deep formation for case study,the wear condition of the casing is predicted.The actual wear condition of the casing is measured using the instrument.The difference between the actual casing wear and the predicted results are analyzed.The research results show that the casing wear prediction model can be used to predict the wear of complex structure w ells,which can realistically and intuitively predict the casing wear situation.Operation factors such as drilling cycle,number of tripping and pure drilling time play a decisive role in casing wear.Shortening the operation tim e,reducing the number of tripping,increasing the drilling speed and reducing the pure drilling time can effectively reduce the casing wear.The casing anti-wear joint plays an important role in reducing casing wear.The study can provide references for the subsequent casing wear prediction and wear prevention in complex wells.Keywords：complex w ell;casing wear；wear prediction；cased hole imaging；lateral force;drilling cycle; anti-wear joint低或者出现复杂情况，施工周期较长，套管出现了 〇引言严重磨损，导致套管抗挤和抗内压强度不满足后期作业要求，缩短了油井寿命，严重时可能导致井筒 随着油田勘探开发的深人，定向井、水平井、修补或者报废。
3DEC用户手册(4.0)中文版
深井压裂井下管柱力学分析及其应用_杜现飞 (1)
图 2 Y221 型封隔器坐封及锚定示意 1. 1. 3 坐封锚定时
施工过程中 , 井下管柱所受载荷主要由管串的自重 引起 , 同时由于工作液的注入导致油管和环空内温 度、 压力变化 , 会产生下列引起封隔器管柱受力和长 度变化的 4 种基本效应 : a) 活塞效应 由油管内 、外压力作用在管柱 直径变化处和密封管的端面上引起 。 b) 螺旋弯曲效应 由压力作用在密封管端面 和管柱内壁面上引起 。 c) 鼓胀效应 由压力作用在管柱的内 、外壁 面上引起 。 d) 温度效应 由管柱的平均温度变化引起 。 在受力分析过程中 , 把重点放在引起管柱受力 和长度变化的压力 、温度的变化上 , 而不是压力 、温 度最初值 。 所以 , 计算时 , 应从封隔器最初坐封的条 件开始 , 继而研究施工中条件的变化 , 而坐封前的管 柱自重伸长 , 下井时管柱随井温引起的长度变化 , 则 不在考虑之列 。 同时 , 由于高压流体的泵注 , 封隔器管柱要承受 内压 、 外压 、粘滞摩阻力等 ; 如果管柱发生屈曲变形 , 与套管有接触点 , 管柱还要承受套管支承反力 、弯矩 等 。 此外 , 坐封载荷依然存在 。
1. 1. 2 坐封锚 定前
压裂管柱坐封锚定前为一悬链形式 , 整个管柱 主要受自重 、 浮力的影响 , 其最大应力发生在井口 , 因此需对 井口 的 油管 和 螺纹 进 行受 力 分 析和 校 核[ 3] 。 首先计算管柱自重和浮力引起的合力 — — —浮 重 , 浮重引起的井口轴向力大小为 Fg = γ 1 - dx ∫ ρ来自ρ m( 1)
DB33∕T 1136-2017 建筑地基基础设计规范
5
地基计算 ....................................................................................................................... 14 5.1 承载力计算......................................................................................................... 14 5.2 变形计算 ............................................................................................................ 17 5.3 稳定性计算......................................................................................................... 21
主要起草人： 施祖元 刘兴旺 潘秋元 陈云敏 王立忠 李冰河 （以下按姓氏拼音排列） 蔡袁强 陈青佳 陈仁朋 陈威文 陈 舟 樊良本 胡凌华 胡敏云 蒋建良 李建宏 王华俊 刘世明 楼元仓 陆伟国 倪士坎 单玉川 申屠团兵 陶 琨 叶 军 徐和财 许国平 杨 桦 杨学林 袁 静 主要审查人： 益德清 龚晓南 顾国荣 钱力航 黄茂松 朱炳寅 朱兆晴 赵竹占 姜天鹤 赵宇宏 童建国浙江大学 参编单位： （排名不分先后） 浙江工业大学 温州大学 华东勘测设计研究院有限公司 浙江大学建筑设计研究院有限公司 杭州市建筑设计研究院有限公司 浙江省建筑科学设计研究院 汉嘉设计集团股份有限公司 杭州市勘测设计研究院 宁波市建筑设计研究院有限公司 温州市建筑设计研究院 温州市勘察测绘院 中国联合工程公司 浙江省电力设计院 浙江省省直建筑设计院 浙江省水利水电勘测设计院 浙江省工程勘察院 大象建筑设计有限公司 浙江东南建筑设计有限公司 湖州市城市规划设计研究院 浙江省工业设计研究院 浙江工业大学工程设计集团有限公司 中国美术学院风景建筑设计研究院 华汇工程设计集团股份有限公司
南海流花超大位移井套管磨损预测方法
为相对运动累计路程 ， 。￡由下式计算 ｍ 增加钻井液密度 ， 减少接触力 ， 提高硬工具接头表面 Ｎ； 的光洁度 ； ｉ 套管保护器的效果并不可靠。这些 钻，／ ｆ Ｌ＝ ＇ Ｄ ｒ ｒ ＮＲ （） ２ 式 中， Ｄ 为钻杆接箍的外径 ， Ｎ 为钻柱 的转动次 ｍ； 文献没给出预测套管磨损的完整模型。 在 国内， 研究工作开始相对较晚， 西部深探井的 数， 由下式计算
用一口超大位移井的实测数据对建立的模型进行验证， 结果表明该模型可以用于超大位移井技术套管磨损深度的
预测。根据研 究结果 ， 简要说 明 了套 管防磨技 术的主要方法。 关键词 ： 技术套 管 ； 套管磨损 ；超大位移 井 ； 海洋钻井
中图分类号 ： Ｅ ４ Ｔ ２３ 文献标识码 ： Ａ
国外套管磨损问题是在定 向钻井技术大规模应 用的条件下出现并得到重视的， 完成了大量实验室 和现场研究工作＿ Ｊ １ 。文献［ ］ １ 认为钻井液能在钻
工作的基础上， 主要讨论基 于钻井数据预测套管磨 损深度的实用方法 。
具接头与套管之间形成一层膜 ， 无论对减磨还是对
润滑都有重要的作用 。文献 ［ ］ 为钻具接 头磨损 ２认 套管 的主 要 机 理 是 黏 着 磨 损、 料 磨 损 及 犁 削 磨 （ ｌ ｇｉ ） Ｐｏ ｈ ｇ 。文献 ［ ］ ｕ ｎ ３ 实验研 究 了 ３种 常用 钢级 （ ５ 、８ Ｋ ５ Ｎ ０和 Ｐ １） １０ 的磨损规律 ， 中采用了能量观 其 点对实验数据进行分析 ， 实验结果表明， 高钢级套管
式 中， 为转速 ， ｍｎ 。 １ ｉ； 为机 械钻速 ， ／ ； ／ ｍ ｈ 。为
钻 进 井段 的长度 ， ｍ。
在磨损预测 中， 输入量为钻进井段长度 ， 平均机 械钻速 ， 平均转速 ， 接头直径 ， 摩擦系数 ， 接触力 ， 磨 损 系数和套管 内径。中间变量为磨损路程和转动次
套管偏磨原因、措施与井口校正
套管偏磨原因、措施与井口校正 一、套管、防磨套偏磨的原因1、 井斜大，全角变化率大，井眼狗腿严重，钻柱在“支点”处产生过大侧向力（左图）2、 铁矿粉颗粒分选差，硬度大，在钻柱与套管之间充当磨料，对套管产生微切削作用。
3、 钻杆接头敷焊碳化钨耐磨带加速了对套管的磨损。
4、转速钻进也加剧了对套管的磨损，尤其是958″套管与5″钻杆接头间隙小，造成的磨损最为严重。
5、 部分井由于井口不正，造成套管磨损、破裂，尤其是井口附近套管磨损、破裂。
6、钻井周期长（如深井，超深井，事故、复杂井）也是造成套管磨损、破裂的重要原因之一。
7、 大斜度井、大位移井、水平井，因钻杆作用在套管上的侧向力增大，加速了套管的磨损。
主要原因：1、井身质量控制不好带来的磨损、破裂是最为严重的。
2、井口不正，造成井口附近套管磨损、破裂较为多见。
3、钻井周期长是造成套管磨损、破裂的另一重要原因。
二、套管防磨措施套管防磨的关键是井口居中。
各次开钻前需认真校对井口，确保天车、转盘、井口中心三点一线，偏差小于10mm 。
(1).根据电测井斜、方位数据，狗腿严重度大井段钻具必须使用钻杆胶皮护箍，减轻对套管的磨损。
(2).如钻井液密度、机泵条件、井下情况允许，尽量采用动力钻具钻进，最大限度减小钻具与套管相对运动产生的机械磨损。
(3).优选高效能PDC 钻头，提高单只钻头入井工作时间，减少起下钻次数； (4).对于高密度钻井液，尽可能采用减磨加重剂，减少磨粒磨损。
(5).钻进中注意观察返出岩屑中有无铁屑、钻杆有无偏磨，如有，则需及时调整钻井参数，主要是适当降低转盘转速。
(6).必须使用加长防磨套并定期检查，确保井口套管完好。
套管磨损实例在山前地区钻井中，几乎每年都要发生套管因磨损而破裂的事故。
套管破损主要发生在1338″和958″套管，其原因是1338″和958″套管作为表层套管和技术套管，钻井周期长，因此磨损、破裂机率高于其它层序套管。
其中958″套管磨损、破裂最为严重，其原因是958″套管内径比1338″套管小，在使用同样尺寸的钻具组合情况下，磨损机率要大得多。
深井和大位移井套管磨损程度预测
深井和大位移井套管磨损程度预测梁尔国;李子丰;王长进;韩东颖【摘要】为提高套管柱强度设计准确性,防止磨损失控情况发生,深入分析了套管磨损预测技术.结合定向井钻柱力学研究成果,考虑钻柱刚度和屈曲的影响,推导了深井和大位移井的钻柱拉力-扭矩方程,建立了基于能量原理的套管磨损程度预测模型,并编制了预测软件.该预测软件可以预测包括钻进、起下钻具等作业过程的,不同套管柱层次、钻具组合、井眼轨迹、钻井液类型和钻井参数等情况的全井段不同井深所对应的套管磨损量.实例计算结果表明,编制的预测软件减小了人为的估计误差,预测值更为准确可靠.研究成果为深井和大位移井安全高效钻进提供了新的技术支持.%In order to improve the design of casing strength and prevent severe casing wear out,casing abrasion prediction technology was analyzed. The tension-torque equation of drill string in deep wells and extended reach wells was deduced through identifying the drill string mechanics for directional wells,and considering stiffness and buckling of drill string. The prediction model of casing abrasion was established according to the energy principle and prediction software was developed. The software can predict casing abrasion at different depths in hole,for different casing program,BHA, well track,drilling fluid types and drilling parameters,during drilling and tripping. Its application shows that the software can give a more accurate and reliable prediction, with less artificial error. It provides new technical support to ensure safe and efficient drilling of deep wells and extended reach wells.【期刊名称】《石油钻探技术》【年(卷),期】2013(041)002【总页数】5页(P65-69)【关键词】深井;大位移井;钻柱;套管磨损;数学模型【作者】梁尔国;李子丰;王长进;韩东颖【作者单位】燕山大学车辆与能源学院,河北秦皇岛066004【正文语种】中文【中图分类】TE28+1与常规直井和定向井的钻探过程相比，深井和大位移井普遍存在钻井时间长、摩阻扭矩大、钻柱运动和受力复杂等特点，导致套管磨损问题异常突出。
复杂地层跟管钻进套管强度的有限元分析
实 践 过 程 中 出现 的 问题 进 行 改进 以及 对 套 管 螺 纹 结 构 的 优 化 设 计 ， 出 了改 进 方 案 。 提 关 键 词 ： 杂 地层 ； 管 钻 进 ； 限 元 分 析 ； 管 强 度 复 跟 有 套 中 图分 类 号 ：６４ ５ Ｐ３ ． 文 献 标 识 码 ： Ａ 文章 编 号 ： ７ ７２ （ ０ １０ ０ ０ １ ２— ４ ８ ２ １ ） ３— ０ ９—０ ６ ４
ｓ ， Ｏ Ｋ ｎ Ｂ Ｉ ｅｇ ｔ ｎ （ ｏ ｓ ｕ ｔ ｎ Ｃ ｌ ｇ ｆ ｉｎ Ｕ ｉ ｒ ｔ ， ｈ ｎ ｃ ｕ ｉ ｎ１ ０ ２ ， ｈｎ ） ｅ Ｂ ｕ ， Ａ Ｆ ｎ — ａ Ｃ ｎ ｔ ｃ ｏ ｏｌ ｅｏ ｌ ｎ ｅｓ ｙ Ｃ ａ ｇｈ ｎ Ｊ ｉ ３ ０ ６ Ｃ ｉａ ｎ ｉ ｒ ｉ ｅ Ｊｉ ｖ ｉ ｌ
式中： —— 套 管 的 危 险 面 面 积 ； —— 套 管丝 扣 处 管壁 中间直径 ；— — 丝扣 处管壁 厚 。 ６ 考 虑 到丝扣 牙 上被压 坏 的情 况 ， 果螺 纹 高 ｈ 如 ，
丝扣 有 １个螺 纹 ， ２ 承压 面积 为 Ａ＝， 。 ｎ ｒ 。 。 ｒ ｈ Ｄ
２１ ０ １年第 ３ ８卷第 ３期
探 矿工程 （ 土钻 掘工 程 ） 岩
９
复 杂 地 层 跟 管 钻 进 套 管 强 度 的 有 限 元 分析
庄生明 ， 王茂森 ， 博 坤 ，白奉 田
（ 吉林 大 学建 设 工程 学 院 ， 林 长 春 １０ ２ ） 吉 ３ ０ ６
摘
要： 针对复杂地层的跟管钻进技术进行研究 ， 析 了跟 管钻具 的受力情 况 ， 分 并对易损 部件 进行有 限元 分析 ， 对
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｓｒ ｃ ：Ａｃ ｏ ｄ ｎ ｏ ｔ ｅ ｓ ｄ ｎ ｔ ｅｄ ｌ ｎ ｔ ａ ｉ ｇｔ ｃ ｎ ｌｇ ｎｃ ｍｐｅ ｔａｕ ｃ ｒ ｉ ｇ ｔ ｔ ｙ ｏ ｒ ｌ ｇｗｉ ｃ ｓｎ ｅ ｈ ｏｏ ｙ ｉ ｏ ｌｘ ｓｒ ｔ ｍ，ａ ａｙ ｉ ｗａ ｄ ｎ ｔ ｅｆ ｒ ｅ ｈ ｕ ｈ ｉ ｉ ｈ ｎ ｌ ｓｓ ｓｍａ ｅｏ ｏ ｃ ｈ
高强度套管在不同钻井液中磨损性能分析
试验£研究25高强度套管在不同钻井液中磨损性能分析**国家自然科学基金项目“膨胀套管螺纹连接几何、材 料与接触非线性工作特性研究"(51074126)、“基于构型 力学理论的井壁损伤失稳研究”(51674200)申维佳(1992-),女，在读硕士研究生，研究方向为机械设计及理论。
通信作者：张建兵(1974-),男，博士，教授。
申维佳I,张建兵I,娄尔标2,张 震2,刘应应彳(1.西安石油大学，陕西西安710065； 2.塔里木油田油气工程研究院，新疆库尔勒841000；3.西安摩尔石油工程实验室，陕西西安710065 )摘要：以国内某超深井油田磨损套管为研究对象.使用全尺寸套管磨损试验机，模拟油田钻井工况和钻井液性能，分析几种钻井液下高强度套管磨损的情况。
结果表明：在其他条件均相同的情况下，油基、高密度有机盐、高密度饱和盐水、高性能水基钻井液的套管磨损沟槽深度和磨损体积都相差不大；高密度饱和盐水钻井液的初始磨损系数比其他3种钻井液的大，随后急剧下降，最终与其他三种钻井液的磨损系数趋于一致；四种钻井液中，油 基钻井液的摩擦因数较小，且相对稳定；重晶石粉的含量过高，磨损后期可能会出现摩擦因数陡增的现象。
关键词：套管；磨损；钻井液；磨损系数；摩擦因数中图分类号：TG 115.5*8 文献标志码：B 文章编号：1001-2311(2019)02-0025-04Analysis of Wear Performances as Presents by High-strength Casing in Different Drilling FluidsSHEN Weijia 1, ZHANG Jianbing 1, LOU Erbiao 2, ZHANG Zhen 2, LIU Yingying 3(1. Xi 'an Shiyou University , Xi'an 710065, China; 2. Tarim Oilfield Institute of Oil and Gas Engineering, Kuerle 841000, China; 3. Xi'an Maurer Petroleum Engineering Laboratory, Xi'an 710065, China )Abstract : In this paper, the worn casing as used in a certain domestic ultra-deep well oil field is studied. And thefull-scale casing abrasion test machine is used to simulate the drilling conditions and drilling fluid performances in orderto analyze the wear statuses of the high strength casing in several different drilling fluids. The test results reveal thestatuses as follows. When all the other conditions are the same, the casing worn-groove depth and the wear volume asseparately caused by the oil-based , the hi-density organic salt, the hi-density saturated brine and the high-performancewater-based drilling fluids are slightly different; the initial wear coefficient of the saturated brine drilling fluid is largerthan those of the other three drilling fluids, then it drops sharply, and finally, the wear coefficient gets in consistencywith the other three ones. Among the said four drilling fluids, the friction factor of the oil-based drilling fluid is small ,and relatively stable. In case of high content of the barite powder, the said friction factor will be probably getting increa sed dramatically at the late wearing stage.Key words ： casing; wear; drilling fluid; wear coefficient; friction factor随着国家对油气资源需求的与日俱增以及常规油气田开采难度的加大，为了保证国家油气资源安全，我国开始对深部地层进行勘探开发，深井、超深井的钻井技术开始备受关注并且快速发展.但随 之而来的套管磨损问题也异常严重。
基于Abaqus磨损套管抗内压强度数值分析
基于Abaqus磨损套管抗内压强度数值分析随着工业化的不断发展，磨损套管作为一种主要的井下油管保护装置，也得到了广泛的应用。
为了保障磨损套管的安全性，保证井下油管的顺利运行，需要进行抗内压试验，以验证其抗内压强度。
本文通过基于Abqus软件的数值分析，对磨损套管的抗内压强度进行仿真计算和优化设计。
一、建立模型首先，我们需要在Abqus中建立模型。
模型包含三个部分：磨损套管、井下油管和井眼。
其中，磨损套管采用实际物理尺寸建模，井下油管和井眼采用简化的圆柱体建模。
其次，在建立模型时，我们还需要考虑磨损套管和井下油管之间的空隙。
二、设置材料参数在进行数值分析之前，我们还需要设置材料参数。
磨损套管和井下油管采用不同的材质，因此需要分别设置。
通常情况下，磨损套管材料采用高强度不锈钢，而井下油管采用石油工业标准管道钢。
三、加载边界条件在模型建立和材料参数设置完成之后，我们还需要为模型加载边界条件。
在本文中，我们主要考虑抗内压测试，因此，需要在模型内施加一定的内部压力来模拟井下油管对磨损套管的内部压力作用。
同时，还需要施加摩擦力，模拟磨损套管和井下油管之间的摩擦力作用。
四、进行数值分析模型建立、材料参数设置和边界条件施加完成之后，我们就可以进行数值分析了。
在进行数值分析时，需要设置网格密度、时间步长等参数，以保证计算的准确性和稳定性。
五、分析结果分析结果显示，在内部压力作用下，磨损套管和井下油管之间的摩擦力将逐渐增大，导致磨损套管的应力集中和损伤加剧。
通过进一步数值分析，我们可以得到磨损套管的最大应力，进而可以评估其抗内压强度。
六、优化设计根据分析结果，我们可以针对性地对磨损套管进行优化设计。
可能的方案包括改变材料、增加厚度、优化几何形状等，以提高其抗内压强度。
总之，通过基于Abqus软件的数值分析，我们可以对磨损套管的抗内压强度进行仿真计算和优化设计。
这种方法不仅可以减少试验成本，还可以提高设计效率和准确性，从而更好地满足工业生产和应用的需要。
Ｓ１３５钻杆接头螺纹三维参数化建模及力学特性分析
西安科技大学学报 ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＸＩ’ＡＮＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＳＣＩＥＮＣＥＡＮＤＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ
Ｖｏｌ．４４ Ｎｏ２ Ｍａｒ．２０２４
赵宽，崔强，李金平，等．Ｓ１３５钻杆接头螺纹三维参数化建模及力学特性分析［Ｊ］．西安科技大学学报，２０２４，４４（２）：３９１－３９９． ＺＨＡＯＫｕａｎ，ＣＵＩＱｉａｎｇ，ＬＩＪｉｎｐｉｎｇ，ｅｔａｌ．ＴｈｒｅｅｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｐａｒａｍｅｔｒｉｃｍｏｄｅｌｉｎｇａｎｄｍｅｃｈａｎｉｃａｌｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃａｎａｌｙｓｉｓｏｆＳ１３５ ｄｒｉｌｌｐｉｐｅｊｏｉｎｔｔｈｒｅａｄ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＸｉ’ａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０２４，４４（２）：３９１－３９９．
自 ２０世纪以来，国内外学者对钻杆接头螺纹 进行了 大 量 的 研 究。 ＢＡＺＡＬＵＫ等 从 加 工 制 造 角 度对 钻 杆 结 构 进 行 了 分 析［７－９］；ＣＨＥＮＧ等 建 立 了
铝合金钻 杆 和 钢 接 头 连 接 的 三 维 有 限 元 模 型，分 析了接头的抗 拉 强 度 和 抗 扭 强 度 ［１０］；陈 波 等 通 过 改变 ＡＰＩ螺纹台阶面结构提出了一种新型抗弯扭 钻杆接头，增强了 ＡＰＩ螺纹的抗扭性能［１１］；祝效华 等对石油 钻 杆 的 失 效 形 式 进 行 了 大 量 研 究，设 计 了一种高 抗 扭 双 台 肩 钻 杆 接 头，得 出 了 井 眼 曲 率 对螺纹的应力结果影响显著［１２－１４］。涉及的主要分 析方法有解析法、试验法和有限元法等。其中，解 析法概念 清 晰，但 对 于 复 杂 的 螺 纹 结 构 往 往 需 要 基于大量的假设和简化，精确度受限［１５－１６］；试验法 可以真实 地 评 估 接 头 螺 纹 性 能，但 受 监 测 技 术 的 限制，在局部的力学分布规律上存在一定的误差， 并且全尺 寸 试 样 试 验 与 小 尺 寸 试 样 试 验 相 比，费 用 昂 贵 ［１７－１８］；有 限 元 法 是 一 种 可 操 作 性 强 的 数 值 计算方法。 早 期，一 些 学 者 通 过 建 立 二 维 模 型 研 究 螺 纹 的 力 学 特 性 ［１９－２０］，但 二 维 模 型 因 简 化 了 螺 旋升角，无 法 研 究 弯 扭 复 合 载 荷 的 作 用。 由 于 螺 纹升角使 螺 纹 变 成 了 非 对 称 结 构，给 三 维 有 限 元 建模带来 了 诸 多 困 难；一 些 学 者 采 用 了 四 面 体 网 格建模 和 界 面 绑 定 的 方 法 对 三 维 建 模 进 行 了 简
抽油机井示功图诊断偏磨
抽油机井示功图诊断偏磨作者：中国石油大学（北京）刘骞斯伦贝谢公司曹磊摘要在有杆泵抽油系统中，随着油田开发的不断深入，泵挂越来越深，综合含水率逐年上升，井筒状况和产出液性质等都发生了很大变化，致使杆、管的工作条件日益恶化，导致抽油杆的偏磨和断脱，加速了井下设备的损坏，增大了检泵作业的工作量和杆管更换成本，缩短了检泵周期，对油田开发造成巨大的浪费和严重的经济损失。
因此有必要对偏磨的原因加以分析，为防治偏磨提供理论依据。
利用抽油机井的地面示功图来判断井下管柱的偏磨，可以定量分析抽油杆柱受力状况，监测不同时期抽油机井偏磨状况，给采油工艺的设计提供参考依据。
并可以预测油井何时偏磨，以便提前加上防偏磨措施，延长检泵周期，间接节约作业的费用，给油田的顺利生产创造更便利的条件。
关键词：示功图、诊断、偏磨1 偏磨诊断的意义及发展状况1.1 偏磨诊断及防偏磨措施的意义通过文献调研与检索开展本课题的研究，对于油田矿场生产的意义在于：(1)为偏磨诊断和防偏磨提供依据井下杆柱偏磨已经严重影响了油井的正常生产，对油田开发造成巨大的浪费和严重的经济损失。
因此有必要对管杆偏磨的原因加以分析，为防治偏磨和偏磨的治理提供理论依据。
(2)动态诊断抽油机井偏磨利用抽油机井的地面示功图来判断井下管柱的偏磨，可以动态、定量的诊断正在运行的抽油机井的杆管是否存在着偏磨，在抽油机生产运行中对其进行诊断。
(3)为偏磨的井的偏磨预测提供动态监测手段利用抽油机井的地面示功图来判断井下管柱的偏磨，还可以预测抽油机井何时偏磨，这样就给采油工艺的设计带来了提前量。
1.2 国内外研究进展及存在的问题由于杆、管偏磨现象较为普遍，其对油田开发的影响较大，所以国内外石油工作者针对杆、管偏磨作了大量的工作，并取得了一定的进展。
目前，针对杆、管偏磨所采取的技术对策主要有以下几种：采用抽油杆扶正器；配置加重杆；使用旋转井口以及旋转油管锚；合理调整生产参数；应用低坐封载荷封隔器；改变抽油杆节箍的位置；缓蚀剂防腐技术；下经表面处理的油管、抽油杆；选择合理的油井沉没度；合理确定柱塞与衬套间隙；安装抽油杆导向器；应用扶正杆。
套管钻井中连接螺纹力学分析及设计计算
大庆石油学院学报第30卷第1期2006年2月J OU RNAL OF DAQ IN G PETROL EUM INSTITU TEVol.30No.1Feb.2006收稿日期:20050511;审稿人:鄂毅男;编辑:任志平 基金项目:黑龙江省自然科学基金项目(A0312) 作者简介:刘巨保(1963-),男,博士,教授,博士生导师,主要从事石油管柱力学方面的研究.套管钻井中连接螺纹力学分析及设计计算刘巨保1,张 薇1,王世永2(1.大庆石油学院机械科学与工程学院,黑龙江大庆 163318; 2.中国石油管道公司大连输油分公司,辽宁鞍山 114011) 摘 要:在套管钻井中,套管偏梯形锥螺纹连接承受动载转矩,经常发生胀扣、黏扣失效.提出了一种新型的套管连接螺纹结构,采用内端面和锥螺纹共同产生预紧力;建立了套管钻井用连接螺纹的力学模型,以预紧力作用下连接螺纹的变形协调方程为基础,经求解得到了每一扣螺纹牙承受的轴向载荷.<340mm 套管偏梯形锥螺纹连接的计算结果表明,在20kN ・m 上扣转矩作用条件下,其优选结构参数:锥螺纹小端中径为328.787mm ,内螺纹体外径为350mm.关 键 词:套管;钻井;连接螺纹;力学分析中图分类号:TE931.2 文献标识码:A 文章编号:10001891(2006)01004703在套管钻井中需传递钻头破岩时的动转矩,致使套管内偏梯形锥螺纹连接常常发生胀扣、黏扣失效[1-3].为此,借鉴钻杆和钻铤连接螺纹结构,提出了一种新型的套管连接螺纹结构,并对其进行力学分析及设计计算.依据所提出的连接螺纹力学模型及建立的协调方程,以<340mm 套管偏梯形锥螺纹为例,应用Delp hi 软件编程,采用数值法对连接螺纹变形协调方程求解,得到各圈螺纹承受轴向载荷的分布,以及连接螺纹的螺纹牙、螺纹连接部位和接触端面的各项应力结果.通过分析计算结果,逐步调整<340mm 套管偏梯形锥螺纹结构尺寸参数,得到4组结构参数下各项应力结果.经过综合评价,得到<340mm 套管偏梯形连接螺纹的优选结构参数.1 力学模型图1 内、外螺纹连接与受力 在预紧力作用下,改进后的套管内、外螺纹接头受力见图1.其中m 为旋合螺纹长度,F 为预紧力,z 0为z 方向任意截面处长度.外螺纹接触端面受F 作用,并通过多圈旋合螺纹传递给内螺纹,导致外螺纹连接部位承受轴向压力,内螺纹连接部位承受轴向拉力.内、外螺纹连接部位在预紧后发生轴向变形,两者的螺纹牙总是啮合在一起,因此,内、外螺纹连接部位及螺纹牙变形满足一定的变形协调条件.1.1 螺纹牙受力变形在预紧力作用下,螺纹牙表面相互接触和挤压而产生变形.如果在弹性范围内,内、外螺纹牙将产生弹性变形.其中,外螺纹牙的弹性变形δb 使螺距减小;内螺纹牙的弹性变形δn 使螺距增大,δb 和δn[4]分别为δb =k bE bw co s (α-γ),(1)δn =k n E nw co s (α-γ),(2)式(1～2)中:α为螺纹轴向截面牙型角;γ为螺纹锥角;k b ,k n 分别为内、外螺纹牙的弹性变形因数;E n ,E b分别为内、外螺纹材料的弹性模量;w 为作用在螺纹牙上的单位力.1.2 螺纹连接部位受力变形图2 旋合螺纹弹性变形示意 若螺纹牙的弹性变形是协调的,则螺纹连接部位必然同时发生轴向变形.外螺纹连接部位产生轴向压缩变形,而内螺纹连接部位产生轴向拉伸变形.经修改[5],得旋合螺纹弹性变形,见图2.若以外螺纹大端为坐标原点,建立一维坐标系,则内、外螺纹连接部位在任意位置处的拉压变形χn 和χb 分别为χn =∫z0F zA n E nd z ,(3)χb=∫zF z-F w A bE bd z ,(4)式(3～4)中:A n ,A b 分别为内、外螺纹的本体横截面面积,为z 的函数;F z 为o ～z 0段螺纹牙承受的轴向载荷;F w 为套管串传递的轴向工作载荷,拉为正,压为负.1.3 变形协调方程由图2,可得(χb +χn )z =z 0=(δb +δn )z =z 0-(δb +δn )z =0.(5)将式(1～4)代入式(5),经微分运算并整理,可得修正的变形协调方程为d 2F z d z 2=φ3(z )φ1(z )F z -φ2(z )φ1(z )d F z d z -φ4(z )φ1(z ),(6)式中:φ1(z ),φ2(z ),φ3(z )和φ4(z )为螺纹参数,且为z 的函数.方程(6)为二阶非线性微分方程,可采用数值法对其求解.为了描述各圈旋合螺纹的受力状态,可取z =i p ,i 为从外螺纹小端起的第i 扣螺纹,p 为螺距,解得第i 圈旋合螺纹的轴向载荷F i ,进而求得第i 圈螺纹承受的轴向载荷q i 为q i =F i+1-F i ,i =1,2,…,k ,(7)式中:k 为旋合螺纹圈数.2 连接螺纹强度校核套管钻井用连接螺纹为偏梯形锥螺纹,旋合螺纹中径不相同,无法确定内、外螺纹牙和连接部位发生破坏的危险截面,应分别计算各圈螺纹牙和连接部位应力,并取其最大工作应力进行强度校核.经推导,分别得到螺纹牙以及螺纹连接部位的各项强度校核公式.螺纹牙强度校核条件为τi b =q iπad 1i≤[τb ],σi bw =3hq iπa 2d 1i≤[σbw ],i =1,2,…,k ,(8)τi n =q iπaD 1i≤[τn ],σinw =3hq iπa 2D 1i≤[σnw ],i =1,2,…,k ,(9)σij =q iπhd 2i≤minσnj ,σbj,i =1,2,…,k ,(10)大 庆 石 油 学 院 学 报 第30卷 2006年式(8～10)中:[τb],[σbw],[σbj]分别为外螺纹牙的许用剪切、弯曲和挤压应力;[τn],[σnw],[σnj]分别为内螺纹牙的许用剪切、弯曲和挤压应力;d1i为外螺纹体小端根径;D1i为内螺纹体小端根径;d2i为第i扣锥螺纹中径;a为螺纹牙根宽度;h为螺纹牙工作高度.外螺纹牙强度校核应同时满足式(8)和(10),按第四强度理论;内螺纹牙强度校核应同时满足式(9)和(10).螺纹连接部位的强度校核条件为σibu=F i-1A b i2+3T1-6i-1j=1T1jW b i2≤[σbu],i=1,2,…,k,(11)σinu=F i-1A n i2+3T2-6i-1j=1T1jW n i2≤[σnu],i=1,2,…,k,,(12)式(11～12)中:[σbu],[σnu]分别为外、内螺纹连接部位的许用屈服应力;T1,T2分别为螺旋副间和接触端面间产生的摩擦力矩;T1j分别为第j扣螺旋副间产生的摩擦力矩;A b i,A n i分别为外、内螺纹连接部位螺旋副的接触面积;W b i,W n i分别为外、内螺纹连接部位螺旋副接触面的抗扭截面系数.旋合螺纹端面挤压强度σj为σj=4Fπd2a≤[σj],(13)式中:d a为内、外螺纹接触端面有效接触面积的当量直径;[σj]为许用挤压应力.3 计算实例以<340mm套管钻井用偏梯形锥螺纹为例,螺纹牙为套管偏梯形螺纹牙[6],螺距均为5.08mm,直径上锥度为62.5mm/m,旋合圈数为12圈,部分设计参数及变化范围见表1.在20kN・m上扣转矩作用下的部分计算结果见表2～4.表1 <340mm套管钻井用偏梯形连接螺纹主要结构参数mm 编号锥螺纹小端中径内螺纹体外径接触端面外径接触端面内径内螺纹端部内径外螺纹应力槽段外径A340.787365340320350340B330.787360330320340330C328.787350328320338328D326.787340326320326326表2 预紧状态下连接螺纹的计算结果编号预紧力/kN第一扣承载比例/%卸扣力矩/(kN・m)A527.614.519.12B539.716.319.10C542.218.519.09D544.720.419.08表3 预紧状态下连接螺纹牙的最大应力与安全因数编号外螺纹牙内螺纹牙牙面剪应力/MPa安全因数弯曲应力/MPa安全因数剪应力/MPa安全因数弯曲应力/MPa安全因数挤压应力/MPa安全因数A26.113.744.913.825.913.844.713.944.813.8B30.711.652.911.730.611.752.611.852.911.7C35.410.161.010.235.210.260.710.260.910.2D39.39.167.79.239.19.267.39.267.69.2(下转第56页)第1期 刘巨保等:套管钻井中连接螺纹力学分析及设计计算参考文献:[1] 潘利祥,孙国刚.充气水力旋流器用于油水分离的试验研究[J].化工机械,2004,31(5):260-263.[2] 王尊策,时培明,张淑艳.油水分离用水力旋流器内部流场的数值模拟[J].大庆石油学院学报,2004,28(6):39-40.[3] 蒋明虎,蒋巍,张国云,等.细颗粒分离水力旋流器的结构设计及试验[J].大庆石油学院学报,2005,29(1):58-59.[4] 赵立新,蒋明虎,BELAIDI A,等.含气条件下水力旋流器的压力特性研究[J].石油机械,2004,32(2):1-2.[5] 吴柏志,赵立新,蒋明虎,等.旋流器内颗粒受力与运动分析[J].大庆石油学院学报,2005,29(6):64-66.(上接第49页)表4 预紧状态下螺纹连接部位最大应力与预紧端面挤压应力编号外螺纹体内螺纹体端面挤压应力/MPa安全因数应力/MPa安全因数应力/MPa安全因数A52.211.963.59.850.912.2B108.4 5.749.812.5105.7 5.9C136.5 4.5146.4 4.2133.2 4.7D183.3 3.4260.0 2.4178.9 3.5 从表2可见,小端中径的减小引起预紧面面积的减小,从而导致预紧力增加时,第一扣螺纹承载比例增加,第一扣首先发生破坏的可能性提高.因此,当改变小端中径时,应注意各扣螺纹牙承载比例的变化,以防止螺纹牙破坏.从表3和表4可见,随着小端中径的减小,螺纹牙及内、外螺纹体的各项应力显著提高.表3中,各种工况下螺纹牙的安全因数均在9.1以上,完全满足强度条件,且强度储备比较大,但不能仅由此判断螺纹参数为最优值.表4中,C型螺纹结构使内、外螺纹连接部位安全因数、端面挤压安全因数相差不大,说明C型螺纹结构尺寸设计合理、强度储备均匀,因此,<340mm套管钻井用偏梯形螺纹应选C型螺纹结构参数.4 结论(1)文中提出的螺纹力学分析能够为套管钻井用锥螺纹设计提供一种行之有效的方法,可用于螺纹结构参数优选、极限上扣转矩计算和连接螺纹强度校核.(2)决定套管钻井用连接螺纹强度的主要因素是外螺纹应力槽直径、外螺纹体内径、第一扣螺纹牙的挤压应力、剪应力和弯曲应力.(3)建议<340mm套管钻井用连接螺纹应选C型螺纹结构参数.参考文献:[1] 张炎,曹里民,刘坤方,等.一种计算钻柱螺纹弹塑性接触应力的新方法[J].石油钻采工艺,1999,21(5):19-23.[2] SEAN E,NICHOLAS R,KAN G e NC56connections on8″drill collars and cut1″or3/4″pin stress relief grooves on rotatedB HA connections NC38and larger[C].SPE00087191,2004.[3] 袁光杰,林元华,姚振强,等.API偏梯形套管螺纹连接的接触应力场研究[J].钢铁,2004,39(9):35-38.[4] 高连新,金烨.套管连接螺纹的受力分析与改善措施[J].上海交通大学学报,2004,28(10):1729-1732.[5] 山本晃.螺纹连接的理论与计算[M].郭可谦,高素娟,王晓凤,等译.上海:上海科学技术文献出版社,1984:30-55.[6] G B/T9253.2—1999,石油天然气工业套管、油管和管线管螺纹的加工、测量和检验[S].大 庆 石 油 学 院 学 报 第30卷 2006年Abstract s Journal of Daqing Pet roleum Instit ute Vol.30 No.1 Feb.2006flooding of t he main zone of t ransitional belt could increase by over8%OO IP;polymer flooding enlarged t he swept volume and increased t he swept oil pared wit h t he polymer flooding of p ure oil zone,t he increasing amplitit ude of injecting p ressure and t he decreasing amplitit ude of liquid production in t he main zone of t ransitional belt is also large.K ey w ords:t ransitional zone;polymer flooding;test;Daqing oil fieldOptimal modeling of the light oil transportation and pumping/2006,30(1):43-46L IU Cheng2ting1,SHAO Zhen2jun2,DIAO Wang2qing3(1.Pet roleum Engi neeri ng College,D aqi ng Pet roleum I nstit ute,D aqi ng,Heilong j i ang163318, Chi na;2.Oil Recovery Pl ant N o.4,D aqi ng Oil f iel d Cor p.L t d.,aqi ng,Heilong j i an g163511, Chi na;3.Oil Recovery Pl ant N o.2,D aqi ng Oil f iel d Cor p.L t d.,D aqi ng,Heilong j i an g163414, Chi na)Abstract:Based on t he law of conservation of energy and dynamic programming,we build up t he optimal model of t he improving pressure of t he p ump station and p resent t he optimal operating way on t he basis of t he0-1p rogramming.The result shows t hat t he dynamic p rogramming is effective and rational for t he management of oil pipeline.K ey w ords:light oil;transportation;dynamic programming;p umpMechanics analysis and design of connecting thread in casing drilling/2006,30(1):47-49L IU J u2bao,ZHAN G Wei,WAN G Shi2Y ong(1.Mechanical S cience and Engi neeri ng College,D aqi ng Pet roleum I nstit ute,D aqi ng,Heilong j i ang 163318,Chi na;2.D ali an Oil T rans port ation f ili ale,Pet rochi na Pi pi ng Com p any,A ns han L pi aon2 i ng,114011,Chi na)Abstract:In casing drilling,casing taper t hread will appear casing gluing or expanding when it is subjec2 ted to dynamic torque.According to drill pipe and drill collar connecting t hread,casing drilling connect2 ing t hread is imp roved and redesigned.The mechanical model of t he redesigned connecting t hread of cas2 ing connecting is p ut forward by t he aut hor.By t he met hod,main factors t hat affect t he distribution of t he st ress acting o n t he co nnecting t hread are st udied.On t he basis of a compatibility equation of casing deformation derived from mat hematical met hod,t he axial load of each casing taper t hread is calculated by solving t he equations p ut forward by t he aut hor.Aφ340casing taper t hread is designed and calculat2 ed according to t he equation,and t he optimizing parameters under20kN・m of make2up torque are o b2 tained.K ey w ords:casing;drilling;connecting t hread;load analysisOptimization of the operational parameters of De2oiling compound hydrocyclone/2006,30(1):50-52 WAN G Zun2ce,L I Sen,L V Feng2xia(Mechanical S cience and Engi neeri n g College,D aqi ng Pet roleum I nstit ute,D aqi ng,Heilong j i ang 163318,Chi na)Abstract:The flow rate,elect romechanical rotation rate and split ratio are t he main operational parame2 ters which can affect t he separation characteristics of t he compound hydrocyclone.Ort hogonal experi2 mental technique is adopted to optimize t he operational parameters,and we have obtained t he p rimary and secondary stat us of different operational parameters to influece t he separation characteristics and de2 termined t he optimal work range and operational parameter.The test result indicates:To t he compound hydrocyclone in experiment,effecting t he stalling characteristic primary and secondary factors are t he flow rate,t he elect ric motor rotational speed,t he split ratio.We obtain t he best work parameters and sectors as follows:t he flow rate is5.5m3・h-1,t he electric motor rotational speed is1734r・min-1, t he split ratio is5%and t he flow rate in5.0to6.0m3・h-1,t he elect ric motor rotational speed is1700。
钻具连接螺纹疲劳寿命分析与优化设计_丁宇奇
11 5;
K R) )) 钻具横截面变化引起的有效应力集 中系数, 一般取 1125 ~ 2150, 与钻 具的应力状态
和寿命有关;
K s) ) ) 分散系数, 考虑钻具材料和加工工艺 不稳定性对疲劳强度的影响, 一般取 111~ 114。
根据式 ( 3) 可以得 到修 正后的 钻具 N-S 曲
线, 见图 2 的 实 线 部 分。 关 键点 的 坐 标 可 由式
在钻具材料疲劳极限的基础上, 钻具截面变化时的应
力集中等因素, 就可以得到钻具的疲劳极限为:
R-z 1
=
K
EB RK s
R-
1
式中 E) ) ) 钻具横截面几何尺寸影响系数,
阶梯水平井钻具一般取 0162~ 0166;
( 3) 对于
B) ) ) 钻 具 表面 质 量影 响 系数, 一 般 选取
弯矩 - 3 kN# m
- 7531 2
6621 2
6691 4
71 24
内螺纹第 1 扣
81 33 @ 106
扭矩 3 kN# m 扭矩 - 3 kN# m
- 7881 2 - 7621 1
6681 2 6541 6
6541 6 6541 6
13153 13153
内螺纹第 1 扣 内螺纹第 1 扣
摘要 建立了钻具连接螺纹的三维空间有限元模型, 分析了钻具螺纹在轴向动载荷、弯矩和 扭矩作用下的疲劳寿命, 并对连接螺纹进行了优化设计。结果表明, 钻铤 NC 螺纹的寿命明显高 于钻杆 NC螺纹, 而钻杆 NC 螺纹的寿命要高于其他连接螺纹。轴向力对钻具螺纹疲劳影响小, 扭 矩和弯矩对钻具螺纹疲劳影响较大。对钻具螺纹进行螺纹参数和连接参数的优选, 可以延长螺纹 的疲劳寿命 并降低其 应力。其 中钻铤螺 纹疲劳寿 命延长了 4411% , 钻杆螺纹 疲劳寿 命延长 了 12% 。钻铤螺纹等效应力最大降低了 40136% , 钻杆螺纹等效应力最大降低了 15106% 。对于新型 连接螺纹的设计, 可以从螺纹锥度、牙底圆角半径、减应力槽直径和第 1扣削顶高度入手。
时域电磁法套管探伤技术三维有限元数值模拟
第4 期
宋汐瑾 等： 时域电磁法套管探伤技术三维有限元数值模拟
831
－7 ρ3 = 5 × 10 （ Ω·m） ， 相对磁导率为 μ3r = 100 ； 地层电阻
第 33 卷 第 4 期 2012 年 4 月
仪
器
仪
表
学
报
Chinese Journal of Scientific Instrument
Vol. 33 No. 4 Apr． 2012
时域电磁法套管探伤技术三维有限元数值模拟
1， 2 1 1 2 3 宋汐瑾 ，郭宝龙 ，吴宪祥 ，党瑞荣 ，李利品
*
（ 1 西安电子科技大学智能控制与图像工程研究所 2 西安石油大学光电油气测井与检测教育部重点实验室 摘
× A ） ·d S
（ 1）
油气生产井中套管的主要作用是保护井壁， 封固和 达到油气井分层开采、 分层注水和分层改 分隔各油气层， 造的目的。随着油气井生产时间的延长以及开发方案的 特别是实施注水开发的油藏， 油、 气、 水井的套 不断调整， 管状况逐渐变差， 出现错断、 变形、 弯曲、 缩径、 穿孔、 漏 腐蚀和破裂等， 甚至损坏。给油田生产和发展造成极 失、
［1 ］ 其不利的影响， 严重影响油田稳产和采收率 。 自 1933 年美国科学家 L． W． Blau 提出利用电流脉冲激发供电偶
式中： V EMF 为接收线圈上的感应电动势， 单位为伏（ V ） ； B 为磁感应强度， 单位为特斯拉（ T ） ； A 为磁矢量位， 单 位为韦伯每米（ Wb / m） ； t 为时间， 单位为秒（ s ） 。 若套管 如套管变形、 腐蚀、 孔洞或裂 表面或内部存在缺陷损伤， 则套管损伤处的磁矢量位 A 和磁感应强度 B 必定 缝等， 会发生畸变， 进而造成接收线圈中感应电动势的变化 。 所以， 通过对宽带脉冲信号激励时接收线圈上时域响应 信号的处理与特征提取， 即可确定套管损伤的具体信息。 由图 1 可见， 该装置工作时， 穿过纵向磁探头与横向磁探 头的磁力线互相垂直， 因此纵向磁探头主要用于检测套 管的纵向裂缝， 计算套管壁厚。 而横向磁探头主要用于 检测套管的横向裂缝， 判断套管的错断和变形等情况。
现代钻井技术理论试题与答案
1、根据课程学习对现代钻井技术包含的内容和未来钻井技术发展方向做一简单评述。
答：内容：水平井钻井技术、大位移井钻井技术、多分之井钻井技术、旋转导向钻井技术、地质导向钻井技术、小井眼钻井技术、套管钻井技术、柔性管钻井技术、随钻测量技术、钻井信息使用技术、智能钻井技术。
方向：（1）钻井技术的发展将以信息化、智能化、综合化、现代化为特点，并以实现自动化钻井阶段为目标；（2）在世界石油资源的处女地和复杂地区的工作量将增大，在极地、远海、深层和复杂油气田将钻更多的井；（3）钻井技术将按三个层次发展，即成熟技术集成化、在研技术工业化、高新技术和创新工程加快引入和发展；（4）钻井工程的理论研究将更加系统化和成熟。
2、根据课程学习分析我国钻井技术发展现状、存在问题和努力方向。
答：差距：我国在智能钻井、智能完井、复杂结构井、多分支井、大位移井和柔性挠管钻井完井等方面几乎还是空白或刚刚起步。
钻井信息技术、随钻测量技术和深井技术（尤其是深初探）方面差距较大。
水平井的使用还未达产业化的程度。
钻井总体差距约为5--10年。
问题：我国钻井技术基本上还是以跟踪为主，创新成果不多。
今后：今后应明确目标、集中攻关，强调研究和开发有自主知识产权的创新工程和技术。
应加强钻井理论研究，如钻井预测理论等。
面向21世纪钻井技术的发展关键在人才，如何培养为钻井服务的创新人才和胜任国际全球化竞争的队伍迫在眉睫。
3、完成一口水平井的设计和施工将包含哪些方面的技术研究工作？答：技术研究工作主要包含以下内容：（1）水平井经济性：产量、效益、增加可采储量、提高采收率；（2）水平井井位确定布井方案研究：地质要素、长度、泄油面积；（3）水平井油藏工程：锥进、产量预测、表皮效应、井网和形状研究；（4）水平井设计：剖面设计、钻井参数、井身结构、钻柱组合；（5）水平井钻头：钻头漂移、侧面载荷使钻头磨损；（6）钻具及摩阻力：摩阻、扭矩计算；（7）井身轨迹控制：随钻三维井眼轨迹的动态设计、旋转导向工具、轨迹控制；（8）侧钻和取心技术：套管内侧钻、水平井段取心；（9）随钻测量技术：MWD、LWD、SWD，无磁、有磁测量，低压钻井的信息传输；（10）水平井钻井液：井眼净化、井眼稳定性；（11）水平井固井技术：套管的下入、套管居中、选择性固井；（12）水平井压裂改造增产技术；（13）径向水平井钻井系统研究。
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第３ ６卷 第６期 ２ ０ １ ５年６月
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学
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