套管磨损

本科毕业设计（论文）外文翻译译文

学生姓名：乔威

院（系）：机械工程学院

专业班级：机械设计制造及其自动化

指导教师：窦益华

完成日期：2011 年月日

要求

1、外文翻译是毕业设计（论文）的主要内容之一，必须学生独立完成。

2、外文翻译译文内容应与学生的专业或毕业设计（论文）内容相关，不得少于15000印刷符号。

3.外文翻译译文用A4纸打印。文章标题用3号宋体，章节标题用4号宋体，正文用小4号宋体，20磅行距；页边距上、下、左、右均为2.5cm，左侧装订，装订线0.5cm。按中文翻译在上，外文原文在下的顺序装订。

4、年月日等的填写，用阿拉伯数字书写，要符合《关于出版物上数字用法的试行规定》，如“2005年2月26日”。

5、所有签名必须手写，不得打印。

临界接触压力

---套管磨损的一个重大新方面俄罗斯，W, 豪尔（石油工程师学会初级会员），

肯尼斯，P，马洛依（石油工程师学会初级会员），

隶属于结构工程系统解算工程服务公司莫尔工程分公司

这篇论文是为2005年4月17日~19日在俄克拉荷马州举行的2005年石油工程师学会展示生产和操作专题讨论会所做的准备。

某次石油工程师学会程序会议在回顾了许多由作者提出的提议所包含的讯息中挑选出来这篇论文。论文中的内容，正如所呈现的那样，还未被石油工程师学会所复核,并且有许多地方不是很成熟。文中所述内容并不反映石油工程师学会及其官方或者成员的立场。在石油工程师学会会议上所呈现出来的论文极易受到来自石油工程师学会研讨大会的公开复查。未经石油工程师学会的书面许可而擅自打印，散布或者存储这篇论文的任何部分都是违法的。在一个方案中必须限制不超过300字的原文打印；详细说明不允许复制。方案必须明显包含在哪里和由谁所著论文的标注。由石油工程师学会资料管理员声明。邮政信箱：833836，理查德。电话：75083-3836，美国。传真号码：01-972-952-9435。

已钻的井眼已经由垂直的和浅的井身演化为弯扭的、深的、定向性的已钻油井。由于井眼几何学特征已经日趋复杂，所以潜在的危害逐步导致套管磨损。按照惯例，在回收的钻井液流路上安装磁沟以便收集由钻杆接头靠近套管或者隔水导管内壁摩擦所产生的铸铁锉铁是意义非凡的。

虽然绝大多数直线井深试图控制井斜，但是由于方位角控制经常被疏略，故而潜在的产生出了一个弯扭的路径。在定向钻进一口油井时，包括水平井和多侧井，钻柱张力托住靠近套管内壁旋转的钻杆接头以防其处于延伸周期中。这将导致在套管内壁月牙形磨损沟槽的产生（即钻具卡槽现象），进而将严重地削弱套管或者立柱的强度，以致使其更加容易地遭受弯扭或者是塌陷。

一些研究者已经找到定量表述套管损坏的过程。计算机模型描述，测量和预测套管或者立管的摩擦损坏。基于正在进行中的这些研究，持续减少套管和立管的磨损在技术上已然得益。

多达4758个小时的套管和立管摩擦实验已经得以进行，由此产生一个我们已知的庞大的套管或者立管的数据库。对于这个数据库的分析可以使临界接触表面压力的观念得以发展，并由此一致地证明了它的有效性。

当一个旋转的钻杆接头碰撞到靠近套管或者立管的内壁时，内壁将被磨损成一个月牙形沟槽。从套管或者立管壁上磨损掉的数量与由钻杆接头在内壁上做的摩擦功成比例。这个关系将由以下的方程式进行算术呈现出来：

V=μ*Φ*SD╱ε (1)

在超过一个8小时的测试周期里已经测出了套管摩擦系数WF，它被定义为摩擦系数和比能的比值，正如公式（2）所示：

WF=µ/ε (2)

式中的滑移距离如公式（3）定义：

SD = π * D tj * 60 * N * t * f (3)

假设钻管的一个接头的长度为L dp，钻杆接头的长度是L tj, 那么：

f＝L tj/ L dp (4)

例如：假如L dp = 30 英尺。 L tj = 14 英寸, f = 0.039。那么，每一英尺在

时间t小时里套管所磨损的数值如公式（5）所给出：

V = WF * Φ * π * D tj * N * 60 * t * f (5)

为了对套管摩擦系数进行比较而进行基准测试，一系列的标准尺寸和条件在进行套管测试中已经被建立起来了。这些尺寸和条件如表1所示。

表1 实验资料和参数

由于关于实验项目的研讨和摩擦特点测量的重要性已经在其他出版物上呈现了，故而就不在此处进行重复了。

在一个持续8小时的套管摩擦实验过程中，摩擦沟渠的深度分别在时间

15,30,120,240,360,和480分钟时进行测量。典型测试数据的例子在图像1和表格2中进行展示。

图1 纵向磨损槽深（英寸）和横向测试时间（分钟）的图像关系

表2 数据概要举例

对其进行深层次分析，可知，对图1中的坐标进行如下的规范化：测试时间随着横坐标的功函数ψ而进行变化，同时磨损沟槽深度也随纵坐标每英尺的磨损量而变化。该功函数如公式6所示：

ψ = Φ * π * Dtj * N * 60 * t * f = Φ* SD (6)

故而，

V = WF * Ψ·················（6a）

分析这些归一化的坐标，图1可以重新制成如图2那样：

图2 磨损量和功函数的曲线拟合

经过对坐标系统进行标准化后，数据便可以经过曲线拟合适用该函数了。

(

)(*)

*1C

B V A e

ψ

-=- ·

····················（7） 对比于单一磨损系数习惯于过去常常表征套管、钻杆接头、钻井液系统，那么对于A,B,C 三个值将非常必要的作为描述系统磨损历程的量值。关于这三个常量的物理有效值将会在这篇论文的后面进行讨论。

这个经验函数之所以被从相当数目的测试实验中选中，是因为其极好的适用于多达450个众所周知最大的套管或者立管数据库中的磨损试验数据。决定最佳匹配的标准是系数间的相互关系。最小二次方曲线拟合的建立是通过大批量产生可用的曲线拟合图像软件系统而成的。这个函数在公式8中描述了图形的显著变化，然而在所有的变化中有一个共同的特点就是：随着功函数ψ的增加，磨损量V 趋向于一个极限值。这个极限值即等于公式7中的常值A 。因此，磨损槽深将不会超出与极限磨损量相关的深度。这个磨损量是独立于钻杆接头和套管尺寸的量值，但是这些需要从磨损量转换到磨损沟深。

临界接触压力和最大磨损沟深的确定

临界接触压力的确定需要依赖于磨损系数和微分磨损系数的确定。