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《燕山大学》 2007年
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钻杆与套管摩擦磨损研究

王长进  
【摘要】: 套管磨损使其承载能力降低,给后续钻井、完井、采油及修井带来重大影响。在对套管磨损机理深入分析基础上,研制出模拟井下工况的钻杆套管摩擦磨损实验机;实验分析找出了影响套管磨损的主要因素及其一般规律。在载荷、温度、时间恒定的情况下,磨损体积随转速呈线性趋势变化;载荷对钻杆与套管之间的磨合期、摩擦系数均有显著影响,增大载荷会加剧振动和加速磨损,合理载荷可以降低摩擦系数,减小磨损;粘度高的水基泥浆可以有效降低套管磨损;低于60℃的温度对套管磨损没有明显影响。建立了套管和钻杆的磨损预测方程。 通过有限元软件研究磨损对套管的剩余抗挤强度、剩余抗内压强度的影响,并与其它计算方法进行了比较。磨损套管的剩余抗挤强度与磨损半径、磨损量分别呈线性和指数关系,磨损量越大剩余抗挤强度越小,磨损半径越小剩余抗挤强度越大;较大的轴向载荷对磨损套管的剩余抗挤强度有显著影响,轴向压应力增加套管的抗挤强度,轴向拉应力减小套管的抗挤强度;运用解析解和有限元分析模型计算月牙形磨损套管的周向应力分布;磨损套管的局部弯曲会增大周向应力,降低套管的抗内压强度。 总结了不同工况下磨损对钻杆抗拉、抗弯性能的影响,针对目前的各种减磨措施提出改进建议。为钻具优化设计和钻井参数优选提供了参考依据。
【学位授予单位】:燕山大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TE921

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 梁尔国;李子丰;赵金海;;磨损套管抗挤强度计算模型[J];石油钻探技术;2012年02期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 梁尔国;深井和大位移井套管磨损规律试验及磨损程度预测[D];燕山大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 姜伟;渤海地区套管磨损问题的研究[J];中国海上油气.工程;2002年01期
2 李子丰,马兴瑞,黄文虎;钻柱力学基本方程及其应用[J];力学学报;1995年04期
3 余磊,张来斌,樊建春;重晶石和铁矿粉对套管/钻杆摩擦副摩擦磨损性能的影响[J];摩擦学学报;2004年05期
4 高连新,杨勇,张风锐;套管内壁磨损对其抗挤毁性能影响的有限元分析[J];石油矿场机械;2000年03期
5 陈浩,刘承杰;大位移井套管柱磨损的探讨[J];石油矿场机械;2002年01期
6 王萍,林凯,王亮,李平全,张兵;几种泥浆加重剂的减磨性能研究[J];石油矿场机械;2005年02期
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9 蔡利山,赵素丽;钻井液润滑剂润滑能力影响因素分析与评价[J];石油钻探技术;2003年01期
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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3 李景超;唐宁;;套管磨损的平面应力有限元分析[J];中国石油和化工标准与质量;2011年12期
4 付宏强;毕宗岳;;API SPEC 5ST《连续油管规范》概述[J];焊管;2011年10期
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8 操建平;孟庆昆;高圣平;王向东;胡贵;;深井、超深井钻杆技术的研究[J];机电产品开发与创新;2012年02期
9 楼一珊,孙文化,李忠慧;套管磨损程度分析与套管剩余强度计算[J];江汉石油学院学报;2004年03期
10 凌建军;毕国强;俞江山;南长明;;吐哈油田套管损坏机理分析及套管保护技术[J];石油天然气学报(江汉石油学院学报);2005年05期
中国重要会议论文全文数据库 前9条
1 张来斌;樊建春;余磊;;深井、超深井套管磨损机理及预测技术研究的国内外动态[A];第七届全国摩擦学大会论文集(二)[C];2002年
2 余磊;樊建春;张来斌;宋周成;;塔里木油田套管磨损预测方法及其改进[A];第二届全国工业摩擦学大会暨第七届全国青年摩擦学学术会议会议论文集[C];2004年
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4 樊建春;张来斌;余磊;;深井和超深井套管磨损性质探讨[A];2004年石油装备年会暨庆祝江汉机械研究所建所40周年学术研讨会论文集[C];2004年
5 李子丰;李敬元;;油气井杆管柱动力学基本方程及应用[A];中国石油石化工程技术和物装手册(第一分册)[C];2003年
6 李子丰;李敬元;;油气井杆管柱力学研究现状和发展方向[A];中国石油石化工程技术和物装手册(第一分册)[C];2003年
7 李子丰;李敬元;赵金海;;旋转导向钻具三维小挠度稳态分析的数学模型[A];中国石油石化工程技术和物装手册(第一分册)[C];2003年
8 周延军;贾江鸿;;预测油水井套管损坏的新方法[A];2009年全国失效分析学术会议论文集[C];2009年
9 李军;陈勉;柳贡慧;;地层各向异性对套管受力的影响[A];第九届全国岩石动力学学术会议论文集[C];2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
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2 孙磉礅;孤东油田稠油热采井套损机理及防控措施研究[D];中南大学;2010年
3 张应安;水平井多封隔器压裂管柱通过性力学关键问题研究[D];东北石油大学;2011年
4 梁尔国;深井和大位移井套管磨损规律试验及磨损程度预测[D];燕山大学;2012年
5 江胜宗;非直井迹最优控制模型、算法及应用[D];大连理工大学;2002年
6 韩勇;钻杆接头与套管摩擦磨损问题的理论与试验研究[D];西南石油学院;2002年
7 艾池;套管损坏机理及理论模型与模拟计算[D];大庆石油学院;2003年
8 杨龙;套管失效机理研究[D];西南石油学院;2003年
9 刘峰;定向井中钻柱非线性稳定性分析[D];南京航空航天大学;2005年
10 代树林;非开挖导向钻进摩阻和扭矩研究[D];吉林大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张川;套管钻井套管柱疲劳寿命预测分析研究[D];西南石油大学;2010年
2 张冰冰;超深井条件下钻柱使用深度极限的研究[D];中国地质大学(北京);2011年
3 邱玲玲;西藏罗布莎深钻绳索取心钻井液的研究与应用[D];中国地质大学;2011年
4 刘坤鹏;超高碳钢变质处理及微合金化的研究[D];中南大学;2011年
5 翁惠芳;注水井反冲洗时套管承载能力研究[D];东北石油大学;2011年
6 殷凤磊;基于光纤传感技术的套管应变及管外压力的在线监测技术[D];哈尔滨工业大学;2010年
7 李润启;深水井套管柱设计及下入力学分析[D];燕山大学;2011年
8 孟庆瑜;无磁钻具磨损机理及防护措施研究[D];中国石油大学;2011年
9 张洪坤;地层和水泥环联合作用下套管柱外载荷计算及强度分析[D];中国石油大学;2011年
10 赵宗彬;天然气水合物钻探取样保真系统力学行为数值研究[D];中国石油大学;2011年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李子丰,马兴瑞,黄文虎;水平管中受压扭细长圆杆(管)的线性弯曲[J];哈尔滨工业大学学报;1994年01期
2 姜伟;渤海地区套管磨损问题的研究[J];中国海上油气.工程;2002年01期
3 楼一珊,孙文化,李忠慧;套管磨损程度分析与套管剩余强度计算[J];江汉石油学院学报;2004年03期
4 温诗铸;世纪回顾与展望──摩擦学研究的发展趋势[J];机械工程学报;2000年06期
5 温诗铸;;纳米摩擦学研究进展[J];机械工程学报;2007年10期
6 李子丰,马兴瑞,黄文虎;钻柱力学基本方程及其应用[J];力学学报;1995年04期
7 李子丰,马兴瑞,黄文虎;水平管中受压扭细长圆杆(管)的几何非线性弯曲[J];力学与实践;1994年03期
8 余磊,张来斌,樊建春;重晶石和铁矿粉对套管/钻杆摩擦副摩擦磨损性能的影响[J];摩擦学学报;2004年05期
9 温诗铸;;材料磨损研究的进展与思考[J];摩擦学学报;2008年01期
10 赵金锋;刘雅政;李亚欣;邹喜洋;;P110石油套管缺陷分析[J];热加工工艺;2009年06期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 韩勇;钻杆接头与套管摩擦磨损问题的理论与试验研究[D];西南石油学院;2002年
2 宋根才;复杂井况水平井套管损坏机理及预防技术研究[D];中国石油大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 万立夫;套管磨损对深井套管柱安全可靠性的影响[D];中国石油大学;2008年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 杨勇,张毅,高智海,张传友;国产高抗挤套管残余应力初探[J];焊管;1998年06期
2 姜伟;渤海地区套管磨损问题的研究[J];中国海上油气.工程;2002年01期
3 田修波,汤宝寅,Chu Paul K;AISI304钢表面低电压等离子体基离子注入层摩擦磨损性能研究[J];摩擦学学报;2000年02期
4 杜心康,石宗利,叶明惠,李重庵;高速列车铁基烧结闸片材料的摩擦磨损性能研究[J];摩擦学学报;2001年04期
5 夏延秋,丁津原,马先贵,杨文通,刘维民,薛群基;几种减磨添加剂对钢—铜摩擦副的磨损性能实验研究[J];润滑与密封;1999年01期
6 张家驷;摩擦磨损机理现代概念及磨损计算探讨[J];润滑与密封;2001年05期
7 高连新,杨勇,张风锐;套管内壁磨损对其抗挤毁性能影响的有限元分析[J];石油矿场机械;2000年03期
8 郭志梅,孟庆昆,谢正凯,王辉,马家骥;新型防磨接头的研制与应用[J];石油矿场机械;2001年06期
9 陈浩,刘承杰;大位移井套管柱磨损的探讨[J];石油矿场机械;2002年01期
10 张效羽,赵国珍,张先普;国内外套管损坏研究概况及发展动向[J];石油机械;1996年09期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 苏小萍;CFRP层板的疲劳损伤研究方法[J];纤维复合材料;2004年03期
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4 顾震隆;孙锦德;;SMC-R50复合板撞击破坏的定量研究和剩余强度的预报[J];固体力学学报;1985年03期
5 崔海坡,温卫东,崔海涛;复合材料层合板冲击损伤及剩余强度研究进展[J];材料科学与工程学报;2005年03期
6 张振永;郭彬;;腐蚀管道剩余强度的确定及改造措施[J];焊管;2007年04期
7 刘菲;李晓红;吕维平;;含缺陷管道剩余强度评价方法[J];焊管;2007年06期
8 方坤礼;蒋晓英;;油井压力套管强度有限元仿真分析[J];机电工程技术;2009年05期
9 周兆祯;初探高压管道刺穿的主要原因和剩余的强度[J];有色设备;1999年01期
10 李铁英,雷宏刚,张善元;金属材料疲劳累积损伤引起的强度衰减分析[J];太原理工大学学报;2001年05期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 樊建春;余磊;张来斌;宋周成;;深井、超深井套管磨损的系统分析及磨损机理研究[A];第七届全国摩擦学大会会议论文集(一)[C];2002年
2 范薇;张光伟;;射孔套管强度的有限元分析[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年
3 周海;;高压电网过电压的末屏采样技术研究[A];贵州省电机工程学会2010年优秀论文集[C];2010年
4 钟玲;王光建;;对终身配带喉套管病人的全程自我护理教育训练[A];全国外科护理学术会议暨专题讲座论文汇编[C];2000年
5 王东;张海澜;;过套管多极阵列声波测井仪器应用研究[A];中国声学学会2001年青年学术会议[CYCA'01]论文集[C];2001年
6 陈鸿德;;单芯稀土(复合)套管热电偶材料[A];第四届中国功能材料及其应用学术会议论文集[C];2001年
7 胡秉仁;卢小庆;方华;张冬梅;;高强度热采井专用套管TP100H的开发[A];2001中国钢铁年会论文集(下卷)[C];2001年
8 张军;时培玉;;金属磁记忆预测套管故障的小波奇异性检测研究[A];第25届中国控制会议论文集(中册)[C];2006年
9 蔡子波;张艺;;石油管螺纹的检测技术[A];2007年度海洋工程学术会议论文集[C];2007年
10 王琍;刘玉文;;宝钢BGC特殊螺纹套管接头开发[A];中国金属学会第一届青年学术年会论文集[C];2002年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 记者 宋鹏通讯员 苟真兰 马延堃;切割井口套管不再动明火[N];中国石油报;2008年
2 余国婴 秦宏志;中原井下研制新钻具解决套管内钻杆打捞难题[N];中国石化报;2009年
3 记者 杨文礼通讯员 景占英 何春芳;节资10万元 节省800小时[N];中国石油报;2008年
4 记者 王起津 通讯员 武玉峰;天管TP140V直连型套管成功下深井[N];中国冶金报;2006年
5 栏目主持 樊瑾;用磁通量泄漏套管检测仪进行高分辨率套管成像[N];中国石油报;2009年
6 本报记者 李鑫轶 赵士振;我为祖国献石油[N];中国石化报;2009年
7 本报记者 王起津;从“产品营销”走向“品牌营销”[N];中国冶金报;2005年
8 成燕赵军;大港物资供销公司1035吨套管运达海南福山油田[N];中国石油报;2007年
9 纪宇飞;书写别样精彩[N];中煤地质报;2009年
10 吴传林;中原油田物资供应处套管加工修复显成效[N];中国石化报;2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 杨龙;套管失效机理研究[D];西南石油学院;2003年
2 邬云龙;川西地区天然气管线失效分析技术研究[D];西南石油学院;2004年
3 杨平;船体结构极限强度及破损剩余强度的研究[D];武汉理工大学;2005年
4 张建兵;油气井膨胀管技术机理研究[D];西南石油学院;2003年
5 朱玉梅;光纤连接器套管材料的制备研究[D];天津大学;2004年
6 陈会军;泥岩的本构方程及油水井套管剪切破坏机理的研究[D];哈尔滨工程大学;2002年
7 彭修宁;锈损后钢筋混凝土疲劳耐久性若干问题的研究[D];广西大学;2005年
8 韩建增;套管抗挤强度研究[D];西南石油学院;2001年
9 孟宪宏;混凝土疲劳剩余强度试验及理论研究[D];大连理工大学;2006年
10 李亚智;飞机结构疲劳和断裂分析中若干问题的研究[D];西北工业大学;2003年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王长进;钻杆与套管摩擦磨损研究[D];燕山大学;2007年
2 郭树祥;多部位损伤结构的剩余强度研究[D];南京航空航天大学;2002年
3 林智育;基于杂交应力有限元的Global-Local方法及损伤层板剩余强度研究[D];南京航空航天大学;2004年
4 杨晓宁;含损伤复合材料结构修补技术研究及软件开发[D];西北工业大学;2002年
5 王春兰;油气长输腐蚀管道剩余强度评价技术研究[D];西南石油学院;2003年
6 张奋来;永昌电厂110kV升压站主变套管介损在线监测方法及应用研究[D];重庆大学;2001年
7 汤怀龙;分支井套管受力分析及优化设计[D];大连理工大学;2002年
8 李淑欣;油气长输管道剩余强度评价研究[D];兰州理工大学;2003年
9 宋红波;输油管道改输气管道剩余强度评价研究[D];西南石油学院;2003年
10 林发枝;油水井套管外光纤监测套管应变和地层压力技术研究[D];东北石油大学;2012年
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