气体钻井钻柱失效的热因素分析

《气体钻井钻柱失效的热因素分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、石油机械2014年第42卷第2期CHINAPETR0LEUMMACHINERY●钻井技术与装备气体钻井钻柱失效的热因素分析罗整李金和温杰蒋杰(川庚钻探工程公司钻采工程技术研究院)摘要：针对气体钻井钻柱频繁失效问题，建立了钻柱与井壁摩擦生热闪温温升计算模型，研究了局部温升在钻柱表面产生的热应力，通过平均表面传热系数评价了气体钻井环空压缩空气对局部摩擦热的携热能力，并给出了计算算例。研究结果表明，钻柱对井壁的侧向力较大时，钻柱与井壁的接触摩擦可以使钻柱局部表面产生高达几百摄氏度的闪温温升，该温升使钻柱局部表面产生很大的热应力，随后

2、高速气流携走全部或部分摩擦热。分析认为，摩擦热是导致气体钻井钻柱异常失效的重要因素。热过载或热疲劳与机械载荷共同作用使钻柱表面产生微裂纹，从而加速气体钻井钻柱失效。关键词：气体钻井；钻柱失效；摩擦热；热疲劳；热过载中图分类号：TE921文献标识码：Adoi：10．3969／j．issn．1001—4578．2014．02．007AnalysisofThermalFactorsforStringFailureinGasDrillingLuoZhengLiJinheWenJieJiangJie(ResearchInstituteo

3、fDrillingandProductionEngineeringTechnology，ChuanqingDrillingEngineeringCo．，Ltd．)Abstract：Inlightoffrequentdrillstringfailureingasdrilling，theflashtemperaturerisecalculationmodelofdrillstringandwellwallfrictionalheatwasestablished．Thethermalstressproducedonstringsur

4、facebylocaltem·peraturerisewasstudied．Thelocalfrictionalheat-carryingcapacityofannularcompressiveairingasdrillingwase—valuatedthroughaveragesurfaceheattransfercoeficient．Thecalculationexamplewasgiven．Theresearchfindingsshowthat，whenthelateralforceofdrillstringtowell

5、wallisconsiderable，thestring—wallcontactfrictioncanpro-ducetemperatureriseofseveralhundreddegreesCelsiusonthelocalsurfaceofdrillstring．Thetemperatureriseleadstoremarkablethermalstressonthelocalsurfaceofdrillstring．Then，high-velocityaircurrentcarriesawayallorpartoffr

6、ictionalheat．Theanalysisshowsthatfrictionalheatisanimportantreasonfordrillstringfailureingasdrilling．Theinteractionbetweenthermaloverloadorthermalfatigueandmechanicalloadproducesmicrocracksonstringsurface，thusacceleratingstringfailureingasdrilling．Keywords：gasdrilli

7、ng；drillstringfailure；frictionalheat；thermalfatigue；thermaloverload气体钻井钻柱失效主要表现为钻铤内、外螺纹0引言及钻柱本体的断裂。目前行业共识认为，气体钻井钻柱失效是振动、冲蚀、腐蚀和冲击中的某种因素气体钻井以其可大幅提高机械钻速、有效发现或多因素的耦合作用造成的。除振动等因素外，钻及保护油气层和高效治理恶性井漏等优点而获得快柱与井壁之间的剧烈碰撞和干摩擦可能在钻柱表面速发展，同时也暴露出了亟需解决的技术问题，其产生大量的局部热，局部热产生的热应力可能是影中钻

8、柱频繁失效已经成为严重制约其发展的瓶颈问响钻柱失效的重要因素⋯。Eaton_2和Altermann题之一。气体钻井钻柱失效概率约为钻井液钻井钻等_3通过对钻井液钻井中失效钻柱案例的分析认柱失效的2～3倍，迫切需要弄清其失效机理，并为，在某一小段时间内钻柱与井壁的摩擦发生在同研