偏梯形套管螺纹接头多轴疲劳寿命研究
发布时间：2020-04-13 22:38
【摘要】：套管钻井技术的出现是石油工业的一场变革，已经展现出了强劲的发展势头，正日益引起国内外石油工程界的普遍关注。然而对套管螺纹连接性能提出了更高的要求，其中螺纹接头的疲劳问题是尚未解决的难点和关键所在。因此系统而深入地研究常用套管螺纹接头的疲劳失效问题具有很重大的工程意义。本文针对用于套管钻井技术的偏梯形套管螺纹接头的应力应变场特征，建立几何相似的缺口多轴疲劳试件。在此基础上，对缺口件的应力应变状态进行了弹塑性有限元分析和计算，并利用此分析结果对缺口件进行寿命预测。 首先采用J55管道材料，制备了静力拉伸试件，测试了材料的基本力学性能，得到了屈服应力，拉伸强度等力学量。 然后利用弹塑性有限元法对偏梯形套管螺纹接头在各种受载下的应力应变场进行了详细计算和分析，确定了应力应变的最大分布位置，得出其疲劳问题是高应力应变，低应力应变幅的高周疲劳。针对多轴比例加载的情况，利用弹塑性有限元法对缺口件在拉—扭复杂加载下的应力应变场进行了计算和分析，得到了缺口件的应力集中系数。 再用缺口件代替实际的螺纹接头在MTS858试验机上进行了一系列拉—扭多轴疲劳试验。对缺口疲劳试样的多轴疲劳宏观断口进行了观察，研究了多轴裂纹萌生和扩展规律。 最后结合有限元计算的结果，应用工程上常用的几个多轴缺口件的寿命预测模型对试件进行寿命预测，并将试验结果与利用这些模型取得的预测结果进行了误差分析，结果表明在多轴比例加载下这些模型有较好的预测能力。
【图文】：
钻井液从套管进入，从环空返出。图1一l显示了井下套管连接以及位于套管内部和伸出套管鞋以下的电缆回收钻具组2、井底钻具组合顶部的钻具锁定总成(DLA)为套管提供了机械(轴向和扭转)祸合和液压密封。DLA有一个定位机构、一个轴向锁和与连接套管上面的异型短节相匹配的扭转驱动花键。DLA还提供了便于插入和起出的机构。DLA下面的钻具组合的最下端是个导向钻头，也可安装其他常规钻柱组件，如管下扩眼器、动力钻具、取心或定向装置。在多数套管钻井应用中，导向钻头上面加一个管下扩眼器，以便把井眼尺寸从钻头直径扩大到最终井身直径。导向钻头的大小可以通过套管，管下扩眼器将井眼扩到下套管通常所需的尺寸。如用7英寸的套管钻井时，使用6英寸的导向钻
司的套管钻井技术钻了17口开发井。一口典型的Lobo地区井，采用套管钻井技术比普通工序要快115天(8%)。二二……翩__…___，，_叫___…___一 一一一 一 lll‘，盈‘红‘认。“ ;;;;;;;;;;;;;;;… … ……… -----------落 落落落落落落落落 落落落· }}}}}}}}}}}}}}}}}冷 冷冷冷冷冷冷冷冷傲 傲傲 傲傲 」」 」 」」 」 」 」」如如如如如如 如如 乡又 又又 又又 {{{{{{{{{{{{{{{{{嗜嗜嗜嗜嗜_孙沁乒 乒乒:滋添 添添 添添 lllllllllllllllll叠叠 叠叠叠一鬓 鬓鬓乡l熏羹‘ ‘‘ ‘‘一 {{{{{{{{{{{{{{{{{二二 二二 二 二二妙珊二 二二 二二 二 {{{{{{{{{{{{{{{{{犷犷 犷犷 犷犷犷舒 舒舒 舒舒 舒 舒 舒舒 舒 舒 舒舒图1一 2Lobo油田套管钻井的现场实施情况在Wyoming南部wamsutter地区，美国BP公司在15口井采用套管钻井新技术，改进了完井，降低了钻井成本。Walnsutter地区巧口井上的套管钻井先导试验证明该技术可以增加井稳定性，减少井漏，即使密度比常规钻井小的钻井液，也可使气侵最少。根据目前掌握的技术和套管钻井技术发展现状，套管钻井系统适合于用7英寸或较大型号套管钻较软地层。了 了了了)?
【学位授予单位】：西北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：TH131.3
本文编号：2626528
【图文】：
钻井液从套管进入，从环空返出。图1一l显示了井下套管连接以及位于套管内部和伸出套管鞋以下的电缆回收钻具组2、井底钻具组合顶部的钻具锁定总成(DLA)为套管提供了机械(轴向和扭转)祸合和液压密封。DLA有一个定位机构、一个轴向锁和与连接套管上面的异型短节相匹配的扭转驱动花键。DLA还提供了便于插入和起出的机构。DLA下面的钻具组合的最下端是个导向钻头，也可安装其他常规钻柱组件，如管下扩眼器、动力钻具、取心或定向装置。在多数套管钻井应用中，导向钻头上面加一个管下扩眼器，以便把井眼尺寸从钻头直径扩大到最终井身直径。导向钻头的大小可以通过套管，管下扩眼器将井眼扩到下套管通常所需的尺寸。如用7英寸的套管钻井时，使用6英寸的导向钻
司的套管钻井技术钻了17口开发井。一口典型的Lobo地区井，采用套管钻井技术比普通工序要快115天(8%)。二二……翩__…___，，_叫___…___一 一一一 一 lll‘，盈‘红‘认。“ ;;;;;;;;;;;;;;;… … ……… -----------落 落落落落落落落落 落落落· }}}}}}}}}}}}}}}}}冷 冷冷冷冷冷冷冷冷傲 傲傲 傲傲 」」 」 」」 」 」 」」如如如如如如 如如 乡又 又又 又又 {{{{{{{{{{{{{{{{{嗜嗜嗜嗜嗜_孙沁乒 乒乒:滋添 添添 添添 lllllllllllllllll叠叠 叠叠叠一鬓 鬓鬓乡l熏羹‘ ‘‘ ‘‘一 {{{{{{{{{{{{{{{{{二二 二二 二 二二妙珊二 二二 二二 二 {{{{{{{{{{{{{{{{{犷犷 犷犷 犷犷犷舒 舒舒 舒舒 舒 舒 舒舒 舒 舒 舒舒图1一 2Lobo油田套管钻井的现场实施情况在Wyoming南部wamsutter地区，美国BP公司在15口井采用套管钻井新技术，改进了完井，降低了钻井成本。Walnsutter地区巧口井上的套管钻井先导试验证明该技术可以增加井稳定性，减少井漏，即使密度比常规钻井小的钻井液，也可使气侵最少。根据目前掌握的技术和套管钻井技术发展现状，套管钻井系统适合于用7英寸或较大型号套管钻较软地层。了 了了了)?
【学位授予单位】：西北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：TH131.3
【引证文献】
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本文编号：2626528
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