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深井超深井大尺寸井眼钻具疲劳失效分析与防控
被引量：
4
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作者
马勇
张佳伟
+6 位作者
范宇
黄洪春
邹灵战
卓鲁斌
邢星
李洪
刘斌
《天然气工业》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第6期74-86,共13页
地球深部蕴藏着丰富的油气资源,随着深井超深井钻井数量的递增,钻具失效(断钻具、钻具刺漏)事故呈现逐年递增趋势。为进一步明确深井超深井大尺寸井眼钻具失效原因、减少钻具失效事故,梳理了近年来中国石油西部三大油田钻具失效情况及特...
地球深部蕴藏着丰富的油气资源,随着深井超深井钻井数量的递增,钻具失效(断钻具、钻具刺漏)事故呈现逐年递增趋势。为进一步明确深井超深井大尺寸井眼钻具失效原因、减少钻具失效事故,梳理了近年来中国石油西部三大油田钻具失效情况及特征,并以西部油田某口典型超深井?444.50 mm井眼连续5次断钻具事故为对象开展原因分析。首先基于弹性动力学密哈顿原理(Hamilton’s principle)和纽马克方法(Newmark-β)建立了钻具动力学模型,结合雨流法和Miner疲劳损伤累积理论实现对钻具运动、受力及疲劳寿命的定量评价,并验证了模型的准确性,最后提出了大尺寸井眼预防断钻具配套工艺措施。研究结果表明:(1)深井超深井中钻具失效主要发生在上部大尺寸井段,失效位置多集中在下部钻具接头或本体尺寸较小的薄弱位置;(2)因钻具横向振动诱发高频弯曲应力是导致钻具疲劳失效的主要因素,持续剧烈的横向振动在数小时内会导致钻具疲劳失效;(3)提高下部钻具组合刚度、使用“高钻压+低转速”参数钻进有助于降低钻具横振强度;(4)因钻具组合刚度偏小、钻井参数不合理导致下部钻具剧烈横向振动,叠加“中性点”在钻具接头及本体尺寸较小等薄弱位置反复交替,是典型案例井连续断钻具的直接原因。结论认为,建立的模型可以定量评估钻具疲劳失效情况,提出的预防措施可为深井超深井大尺寸井眼预防钻具失效提供技术参考。
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关键词
深井超深井
大尺寸井眼
钻柱动力学
横向振动
高频弯曲应力
疲劳失效
防控措施
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职称材料
题名
深井超深井大尺寸井眼钻具疲劳失效分析与防控
被引量：
4
1
作者
马勇
张佳伟
范宇
黄洪春
邹灵战
卓鲁斌
邢星
李洪
刘斌
机构
中国石油西南油气田公司
中国石油集团工程技术研究院有限公司
中国石油西南油气田公司工程技术研究院
中国石油青海油田公司钻采工艺研究院
出处
《天然气工业》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第6期74-86,共13页
基金
中国石油天然气集团有限公司科学研究与技术开发项目“万米超深层油气资源钻完井关键技术与装备研究”(编号:2022ZG06)、“自动化与高效钻完井新装备新工具研制”(编号:2020B-4019)
中国石油集团工程技术研究院有限公司科学研究与技术开发课题“复杂构造多层次新型井身结构关键技术研究”(编号:CPET202315)。
文摘
地球深部蕴藏着丰富的油气资源,随着深井超深井钻井数量的递增,钻具失效(断钻具、钻具刺漏)事故呈现逐年递增趋势。为进一步明确深井超深井大尺寸井眼钻具失效原因、减少钻具失效事故,梳理了近年来中国石油西部三大油田钻具失效情况及特征,并以西部油田某口典型超深井?444.50 mm井眼连续5次断钻具事故为对象开展原因分析。首先基于弹性动力学密哈顿原理(Hamilton’s principle)和纽马克方法(Newmark-β)建立了钻具动力学模型,结合雨流法和Miner疲劳损伤累积理论实现对钻具运动、受力及疲劳寿命的定量评价,并验证了模型的准确性,最后提出了大尺寸井眼预防断钻具配套工艺措施。研究结果表明:(1)深井超深井中钻具失效主要发生在上部大尺寸井段,失效位置多集中在下部钻具接头或本体尺寸较小的薄弱位置;(2)因钻具横向振动诱发高频弯曲应力是导致钻具疲劳失效的主要因素,持续剧烈的横向振动在数小时内会导致钻具疲劳失效;(3)提高下部钻具组合刚度、使用“高钻压+低转速”参数钻进有助于降低钻具横振强度;(4)因钻具组合刚度偏小、钻井参数不合理导致下部钻具剧烈横向振动,叠加“中性点”在钻具接头及本体尺寸较小等薄弱位置反复交替,是典型案例井连续断钻具的直接原因。结论认为,建立的模型可以定量评估钻具疲劳失效情况,提出的预防措施可为深井超深井大尺寸井眼预防钻具失效提供技术参考。
关键词
深井超深井
大尺寸井眼
钻柱动力学
横向振动
高频弯曲应力
疲劳失效
防控措施
Keywords
Deep and ultra-deep wells
Large-sized wellbores
Drill string dynamics
Lateral vibration
High-frequency bending stress
Fatigue failure
Prevention and control measures
分类号
TE242 [石油与天然气工程—油气井工程]
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作者
出处
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被引量
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1
深井超深井大尺寸井眼钻具疲劳失效分析与防控
马勇
张佳伟
范宇
黄洪春
邹灵战
卓鲁斌
邢星
李洪
刘斌
《天然气工业》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024
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