Page 79 - 理化检验-物理分册2021年第十期
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高斌强, 等: 某井 S135钢级钻杆挤扁原因
合条件下的卡瓦挤坏常数。 较长, 牙板磨损较为严重, 导致牙板局部区域的接触
确定避免卡瓦挤坏时的承载能力足够, 首先用 力也是分布不均匀的, 最后在在牙板较为突出的区
下式确定钻杆的有效承载能力: 域会对钻杆形成较大的应力, 并且超过了钻杆的屈
服强度 [ 7-9 ] , 使得钻杆在该区域发生塑性变形。
S CC
E SCC = ( 1 )
D F
3 结论及建议
为额定承载能力;
式中: E SCC 为有效承载能力; S CC
为拉伸系数。 钻杆发生挤扁失效的原因为钻杆在钻台坐卡过
D F
不发生卡瓦挤坏可接受的载荷条件必须满足下 程中, 管体与卡瓦之间的啮合接触不均匀, 局部的接
式: 触应力超过了钻杆管体的屈服强度而使钻杆管体发
生塑性变形, 卡瓦牙板磨损较为严重是导致卡瓦对
S h
F拉伸 ≤E SCC ( 2 )
S t 钻杆的应力分布不均匀的主要原因。
式中: F拉伸 为拉伸载荷。 建议使用的卡瓦与钻杆规格要相对应, 避免卡
该 次 S135 钢 级 钻 杆 的 拉 伸 载 荷 约 为 瓦内径与钻杆外径不同; 避免新旧牙板混装使得钻
136000k g 即悬重), 设定拉伸系数 D F =1.15 , 根据 杆受力不均匀; 避免使用已经坏掉的牙板; 保证卡瓦
(
钻杆及卡瓦的规格, 查 DS-1标准表可得 S h =1.27 。 与钻台补芯配合; 保证井眼轴线与井架中心线在同
S t
一轴线上。
S135钢级钻杆的额定承载能力为 357000k g
( 查 DS-1标准得到)。根据式( 1 ) 和式( 2 ) 可得, 有 参考文献:
,
效承载能力约为 310500k g136000k g ×1.27=
[ 1 ] 王光磊. 深井超深井钻井技术现状和发展趋势[ J ] . 区
173000k g ≤310500k g 。 域治理, 2018 ( 9 ): 175-176.
计算结果说明当时井下钻具的悬质量满足卡瓦 [ 2 ] 陈传溥. 卡瓦在钻井工程中的作用和使用特点[ J ] . 石
挤坏的承载能力。但是, 这种计算是基于钻杆和悬 油机械, 1989 ( 4 ): 33-39.
挂装置良好, 卡瓦和管体整个接触面载荷分布均匀。 [ 3 ] 刘贤文, 马金山, 魏立明, 等. 卡瓦咬伤挤毁钻杆的分
本次钻杆外壁从宏观分析和微观分析都表明了卡瓦 析及解决方法[ J ] . 石油工业技术监督, 2015 , 31 ( 6 ):
和管体整个接触面载荷分布是不均匀的, 这会降低 39-43.
[ 4 ] 杜旭鹏, 向桂毅,童磊.127*9.19*G105钻杆管体
卡瓦系统的承载能力。设定卡瓦牙与钻杆之间的摩
擦因数为 , 卡瓦对钻杆的径向作用力为F , 井下钻 刺穿分析及预防措施[ J ] . 中国化工贸易, 2018 , 10
μ
( 1 ): 206-207.
具悬重为G , 当钻杆坐在卡瓦座上时满足公式:
[ 5 ] 纪永超. 卡瓦作用下钻杆的损伤机理及其对策[ C ] ∥
G= μ F ( 3 ) 第二届全国特殊气藏开发技术研讨会优秀论文集. 重
·
在式( 3 ) 中, 径向作用力 F 为 3 个卡瓦牙板对 庆:[ 出版者不详], 2013.
钻杆的径向作用力之和, 左侧牙板、 右侧牙板和中间 [ 6 ] SPIRIW H , REINHOLD WB , 陈传溥. 卡瓦损伤钻
、 、 , 那
牙板的对钻杆的径向作用力分别为 F 1 F 2 F 3 杆机理[ J ] . 石油机械, 1982 ( 5 ): 56-61.
么则有: [ 7 ] 蒋薇, 门朝威, 易先中.275型钻井气动卡瓦卡紧力有
( 4 ) 限元分析与优化[ J ] . 科技信息, 2012 ( 11 ): 14-15.
F= F 1+F 2+F 3
每个牙板与钻杆管体的理论接触面积为S , 中 [ 8 ] 陈晓君, 王秀梅, 沈瑞东, 等. 基于 CAE的卡瓦对钻杆
造成的咬痕分析[ J ] . 工业控制计算机, 2014 , 27 ( 5 ):
间牙板对钻杆的总体咬痕深度较浅, 说明当时 F 3
会增大。同时由于 115-117.
[ 9 ] 龚伟安. 卡瓦内悬挂管柱的理论承载能力[ J ] . 石油矿
较低, 为了保证平衡, F 1 和 F 2
接触不均匀, 左侧牙板和右侧牙板与钻杆外壁的实
场机械, 1982 ( 5 ): 23-30.
要小于S 。同时, 由于牙板使用时间
际接触面积S 0
5 9
