气体钻井钻铤磨损后的安全性分析

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1、第39卷第6期石油钻探技术Vo1．39No．62O11年11月PETR()IEUMDRILIINGTECHN1QUESNOV．，2O11．_钻采机械doi：10．3969／j．issn．1001—0890．2011．06．022气体钻井钻铤磨损后的安全性分析祝效华，刘少胡，陈绍安，单代维，闫明明。(1．西南石油大学机电工程学院，四川成都610500；2．中国石油川庆钻探工程有限公司川东钻探公司，重庆400021；3．大港油田集团中成机械制造有限公司，天津3OO280)摘要：气体钻井中，由于缺少钻井液润滑，钻铤与井壁容易发生剧

2、烈摩擦碰撞，导致钻铤快速磨损，严重时造成钻具失效。首先，分析了钻铤磨损形貌，发现主要有均匀磨损、一侧偏磨和两侧偏磨3种情况。然后，针对气体钻井钻铤磨损较为严重的问题，基于川东北地区LJ一1井NC6卜9O钻铤磨损失效数据和剩余强度、剩余强度率、强度校核、安全系数方法，建立了磨损后钻铤的有限元模型，对钻铤均匀磨损、一侧偏磨和两侧偏磨后的剩余强度、剩余强度率和安全系数进行了计算分析。结果表明；钻铤磨损后剩余强度降低较快，磨损较严重钻铤的强度和安全系数较低，其原因为磨损钻铤壁厚局部变薄，且在钻井过程中承受非均匀载荷。建议气体钻井采用

3、低转速的空气锤钻井工艺，也可适当使用气体钻井专用稳定器，并加强对磨损钻铤的管理。关键词：气体钻井钻铤磨损安全分析剩余强度强度校核中图分类号：TE921．2文献标识码：A文章编号：1001-0890(2011)06-0095—04SafetyAnalysisonWornDrillCollarinGasDrillingZhuXiaohua，LiuShaohu，ChenShaoan，ShanDaiwei。，YanMingming(1．CollegeofMechatronicEngineering，SouthwestPetroleu

4、mUniversity，Chengdu，Sichuan，610500，China；2．EasternSichuanDrilling&ExplorationCo．，CNPCChuanqingDrillingEngineeringCompanyLimited，Chongqing，400021，China；3．ZhongchengMachineryManufacturingCo．Ltd．，Da—gang0ilfieldGrouP，Tianjin，300280，China)Abstract：Ingasdrilling，severef

5、rictionandcollisionmayoccurbetweendrillcollarandwellwal1duetothelackofthelubricationofdrillingfluid．Thereforethedrillcollarwearsrapidly，andmaycausefailureundercomplex1oads．Thewornmorphologyofdril1collarwasanalyzedandresultsshowedthatthereareuniformwear。one—sidewear

6、andtwo—sidewear．OnthebasisofdataofNC61-90drillcollarfailureofWel1LJ一1innortheasternSichuanandtheoryofresidualstrength，residualstrengthratioandsafetyfactor，afi—niteelementmodelwasestablished．Theresidualstrength，residualstrengthratioandsafetyfactorwerecalculatedforun

7、iform，one—sideandtwo—sidewearrespectively．Thesimulationresultsshowedthattheworseofthedrillcollarwear，theresidualstrengthdeclinesquickerandthestrengthandsafetyfactorwerelower．ThereasonW3Sthatthenon—uniformloadhappenedtotheworndrillcollarwhiledrilling，becauseofthered

8、ucedloca1thicknessofworndrillcollar．ItiSsuggestedtouselOWrotatespeedofairhammerorthesuitablestabilizerintheprocessofgasdrilling，aswellasstrengthe