收藏本站
《西南石油学院》 2002年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

钻杆接头与套管摩擦磨损问题的理论与试验研究

韩勇  
【摘要】: 在深井、超深井、大斜度井、大位移井及水平井中,钻井时间延长、钻柱作用在套管上的侧向力增高,因此套管和钻柱的摩擦与磨损问题越来越突出。其直接后果是:钻柱快速磨损,导致过早失效;套管磨损会降低套管柱的抗挤强度和抗内压强度,造成套管柱挤毁、变形及泄漏,严重时造成全井报废。所以,本文在国内外研究的基础上,对钻杆与套管摩擦磨损的机理、引发的系列问题及其预防措施进行了深入研究,研究内容主要包括: 为探讨钻杆接头与套管摩擦磨损的机理,采用有限元法研究了不同载荷下接头与套管之间接触压力的分布规律,并建立了最大接触压力与磨损量的数学模型。分析结果很好地解释钻杆接头单、双边敷焊硬化带降低套管磨损的原理,为钻杆接头敷焊硬化带工艺提供了理论基础和技术依据。 对钻杆接头摩擦热裂问题进行了深入的理论分析和试验研究,阐明了钻杆接头热裂失效的机理和过程,提出了减少或防止接头热裂失效的措施。特别针对钻杆接头纵向热裂问题,提出了控制接头材料的横向韧性判据,并以现场失效案例分析为基础,经力学计算初步确定了最低横向冲击功要求,可用于完善修订API RP 7G推荐做法的有关内容。 采用有限元分析、实物试验及实验应变测量方法,研究了套管产生不均匀磨损时的挤毁失效机理及其对套管挤毁性能的影响,确定了均匀磨损和不均匀磨损对套管挤毁性能的计算方法,研究结果可直接用于套管柱强度设计和校核中。 对耐磨减摩合金的工作原理进行了研究,提出了新型耐磨减摩合金的筛选要以“平衡磨损设计”概念和“稳定性”原则为依据,并设计出3种钻杆接头硬化带用新型耐磨减摩合金,实验室磨损试验表明其性能可以达到或超过国外同类产品。 本文的主要创新点在于:以现场失效案例分析为基础,提出了钻杆接头纵向热裂的横向韧性判据;通过对已磨损套管的实物挤毁试验研究,确定了不均匀磨损套管的挤毁失效准则;设计出了具有独立知识产权的钻杆接头硬化带用新型耐磨减摩合金的成分,经实验室试验表明其性能可以达到或超过国外同类产品。
【学位授予单位】:西南石油学院
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2002
【分类号】:TE921

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前2条
1 曾德智;龚龙祥;付建红;施太和;胡勇;;全井段套管磨损量预测与磨损后抗挤强度计算方法研究[J];钢管;2010年S1期
2 储胜利;樊建春;张来斌;温东;李杰;;全尺寸石油套管冲击滑动复合磨损试验机的研制[J];润滑与密封;2007年07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
中国硕士学位论文全文数据库 前5条
1 曾德智;流变地层套管挤毁失效机理研究[D];西南石油学院;2005年
2 杨留强;CNG站储气井安全检测方法研究[D];西南石油大学;2007年
3 龚龙祥;大位移井套管柱强度设计研究[D];西南石油大学;2007年
4 朱东明;试油井筒状况分析与试油安全评价技术研究[D];西南石油大学;2007年
5 杨光;南方海相地区套管强度优化设计[D];中国石油大学;2010年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前9条
1 孔祥安,王琪;摩擦接触热传导有限元研究[J];高分子材料科学与工程;1996年06期
2 韩玉阁,宣益民,汤瑞峰;摩擦接触界面传热规律研究[J];南京理工大学学报;1998年03期
3 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
4 孙建成,王宝新,苗希庆;胜利油田郝科1井套管挤毁的启示[J];石油钻采工艺;1998年04期
5 覃成锦,徐秉业,高德利;套管磨损后剩余抗挤强度的数值分析[J];石油钻采工艺;2000年01期
6 黄伟和;YK1井技术套管磨损分析[J];石油钻探技术;1997年04期
7 吴志斌;摩擦中做功与能量转化的一种模型[J];西北大学学报(自然科学版);1998年02期
8 侯勇俊,王文武;套管磨损研究进展[J];钻采工艺;2001年05期
9 姚振华;川东地区井下套管损坏的原因分析及对策[J];钻采工艺;1998年02期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 徐永智;;直流磁场强度对铁磁性材料摩擦副摩擦特性的影响[J];安阳工学院学报;2009年02期
2 沈百令,任国胜,张永振,陈跃,贺润桐;基体组织对蠕墨铸铁摩擦磨损性能的影响[J];兵器材料科学与工程;1992年09期
3 张毅,姜秀平,张忠铧;N80隔热油管接箍表面腐蚀原因分析[J];宝钢技术;2003年04期
4 赵鹏;;石油钻杆加厚过渡区三维有限元分析[J];宝钢技术;2006年03期
5 林桐藩;李保民;;内燃机缸套磨损预测研究[J];兵工学报(坦克装甲车与发动机分册);1991年02期
6 姜同敏,王德言;用延拓试验方法预测产品磨损寿命的研究[J];北京航空航天大学学报;1992年01期
7 高永生,邹家祥;四辊轧机轴向力理论计算模型——四辊轧机轴向力学行为的研究(Ⅰ)[J];北京科技大学学报;1993年02期
8 刘克明,王福明,郝经伟,余煌;钒对中铬白口铸铁组织和性能的影响[J];北京科技大学学报;2004年06期
9 高永生,邹家祥,叶熙琳,史小路,周纪华;四辊轧机辊系轴向动态特性──四辊轧机轴向力学行为的研究(Ⅳ)[J];北京科技大学学报;1995年01期
10 李方俊,高澜庆,周士瑜;固体颗粒对滑阀运动副表面的作用[J];北京科技大学学报;1996年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 崔勇;王秋波;范学义;;耐磨材料厂基础材料耐磨性分析[A];2011年中国矿业科技大会论文集[C];2011年
2 余世杰;袁鹏斌;龚丹梅;吕拴录;李连强;;S135钻杆刺漏原因分析[A];2011年全国失效分析学术会议论文集[C];2011年
3 赵映辉;张新胜;张国正;;S135钻杆外螺纹接头裂纹形成原因分析[A];2011年全国失效分析学术会议论文集[C];2011年
4 林强;;树脂在降低半金属摩擦材料的磨损中的作用[A];第九届中国摩擦密封材料技术交流暨产品展示会论文集[C];2007年
5 孟荣刚;林少芬;戴乐阳;;纳米颗粒在金属磨损表面自修复的可靠性研究[A];2011年全国机械行业可靠性技术学术交流会暨第四届可靠性工程分会第三次全体委员大会论文集[C];2011年
6 沈心敏;王之栎;刘雨川;;试议摩擦学的美[A];第七届全国摩擦学大会论文集(二)[C];2002年
7 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
8 薛峥;汪久根;;滚动轴承固体润滑保持架研究[A];第八届全国摩擦学大会论文集[C];2007年
9 刘洪涛;葛世荣;丁静倩;;摩擦副接触面积对磨损的影响研究[A];2009年全国青年摩擦学学术会议论文集[C];2009年
10 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
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 贺克羽;新型控制棒水力驱动系统研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
2 王亚珍;基于热力耦合的界面摩擦机理的研究[D];华南理工大学;2010年
3 黎清宁;高锰钢和高铬铸铁的冲击腐蚀磨损行为及交互作用研究[D];昆明理工大学;2008年
4 同长虹;考虑原始误差与磨损的机构运动可靠性分析[D];兰州理工大学;2011年
5 乔阳;高效切削粉末冶金高温合金的加工性研究[D];山东大学;2011年
6 张辉;硬脆刀具材料的高温摩擦磨损特性及机理研究[D];山东大学;2011年
7 徐万里;湿蒸汽条件下的冲蚀机理研究[D];清华大学;2010年
8 马建民;可自适应膨胀防砂筛管防砂机理及其技术研究[D];中国石油大学;2011年
9 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
10 陈光军;淬硬钢高速精密切削过程稳定性与表面塑性侧流研究[D];哈尔滨理工大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 牛顿;粉末冶金铜基摩擦材料制备及摩擦学性能研究[D];安徽工程大学;2010年
2 丁家圆;热处理工艺对高铬白口铸铁组织与性能的影响[D];南昌航空大学;2010年
3 张乐朋;前驱体碳化等离子熔覆高铬铁基耐磨涂层组织与性能研究[D];山东科技大学;2010年
4 李果林;WC-Co-Ni硬质合金模具材料的制备及摩擦学特性研究[D];浙江理工大学;2010年
5 王赞斌;合金材料在低应力划伤条件下磨损性能研究[D];郑州大学;2010年
6 孙彦华;压气机常用马氏体不锈钢冲蚀及盐雾—冲蚀性能研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 李伟光;抗固体粒子冲蚀磨损CrN_x镀层的性能研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
8 孟耀武;软脆晶体碲锌镉超精密磨抛的试验研究[D];大连理工大学;2010年
9 陈海荣;SECT-61T-8113型岸边集装箱起重机主起升滑轮磨损失效研究[D];华东理工大学;2011年
10 李霜;农用柴油机润滑油中磨粒分析及浓度趋势预测[D];昆明理工大学;2008年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张永枫;光三角式传感器测距系统[J];传感器技术;2001年07期
2 王志信,蔡景瑞;射孔对套管的损害及改进措施[J];测井技术;1984年05期
3 陶宏根,张宏兵,侯春会,张彦君;发展固井质量检测技术满足油田勘探开发需求[J];测井技术;2004年S1期
4 朱世和,李哲,周武,张丽君;辽河测井公司固井质量评价技术[J];测井技术;2004年S1期
5 李保民,张旺宁,赵大华;长庆油田固井质量检测技术现状和需求[J];测井技术;2004年S1期
6 魏宗濂;CNG加气站国产设备运行状况技术分析[J];城市燃气;2004年02期
7 张建群,孙学增,赵俊平;定向井中摩擦阻力模式及其应用的初步研究[J];大庆石油学院学报;1989年04期
8 周根荣;姜平;;一种基于高速超微型单片机的CCD驱动电路设计[J];电子技术应用;2006年03期
9 杨勇,张毅,高智海,付继成,张传友;国产高抗挤套管残余应力初探[J];钢管;1998年06期
10 韩勇;欧阳春;肖国章;唐继平;张斌;梁红军;;深井套管磨损的全尺寸模拟试验[J];钢管;2010年S1期
中国博士学位论文全文数据库 前5条
1 韩修廷;大庆油田套管损坏机理研究[D];哈尔滨工程大学;2001年
2 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
3 韩建增;套管抗挤强度研究[D];西南石油学院;2001年
4 高进伟;复杂井况下套管的可靠性与风险评估研究[D];中国石油大学;2007年
5 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9条
1 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
2 唐波;油层段套管损坏机理研究[D];西南石油学院;2003年
3 齐珺;深部岩体非线性蠕变规律的研究[D];辽宁工程技术大学;2004年
4 高凤丽;基于风险矩阵方法的风险投资项目风险评估研究[D];南京理工大学;2004年
5 郭开元;盐岩蠕变特性研究[D];重庆大学;2004年
6 易浩;复杂地层套管损坏机理研究[D];西南石油学院;2005年
7 曾德智;流变地层套管挤毁失效机理研究[D];西南石油学院;2005年
8 王长进;钻杆与套管摩擦磨损研究[D];燕山大学;2007年
9 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
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前9条
1 许立志;陈春兰;;超声波收发及电子开关电路的设计[J];内江师范学院学报;2013年06期
2 周婷婷;牟明磊;白秀琴;严新平;袁成清;;海洋结构物摩擦学问题的研究进展[J];摩擦学学报;2013年04期
3 严新平;白秀琴;袁成清;;试论海洋摩擦学的内涵、研究范畴及其研究进展[J];机械工程学报;2013年19期
4 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
5 梁尔国;李子丰;王长进;韩东颖;;深井和大位移井套管磨损程度预测[J];石油钻探技术;2013年02期
6 屈展;曹峰;;套管柱三轴应力校核软件的设计与实现[J];西安石油大学学报(自然科学版);2009年01期
7 李三庆;乔领良;;井筒安全风险评价方法[J];西部探矿工程;2012年06期
8 孙杰文;邹洪岚;丁云宏;邵昭媛;;土库曼斯坦酸性气田老井试气前的井筒腐蚀评估[J];油气井测试;2011年04期
9 张巨川;;铁路钻探钻杆柱磨损分析[J];中国水运(下半月);2008年03期
中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 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
2 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
3 赵洪山;稠油热采井套管柱损坏机理及预防措施研究[D];中国石油大学;2007年
4 康嘉杰;等离子喷涂层的竞争性失效行为和寿命预测研究[D];中国地质大学(北京);2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前7条
1 王秀文;深井固井套管串力学分析及应用[D];东北石油大学;2011年
2 杨光;南方海相地区套管强度优化设计[D];中国石油大学;2010年
3 李俊;深井水平井套管强度设计应用研究[D];长江大学;2012年
4 周新义;深井套管柱强度设计研究[D];西安石油大学;2012年
5 高建广;注水开采导致套管损坏机理及有限元分析研究[D];东北石油大学;2013年
6 张小辉;复杂条件下套管柱优化设计研究[D];东北石油大学;2013年
7 徐扬;冲击滑动磨损试验机的研制及PTFE基复合材料性能测试[D];哈尔滨工业大学;2013年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前2条
1 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
2 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
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 马长生;新型工程钻杆接头已批量生产[J];探矿工程(岩土钻掘工程);1997年01期
2 吴东江,孙友宏,李守春,庄娟;钻杆接头表面高功率CO_2激光硬化行为的研究[J];长春科技大学学报;1996年04期
3 毛敬云;孙殿友;;新型的大口径反事故安全钻杆接头[J];地下水;1985年04期
4 张金锁;水井钻钻杆接头结构型式及其拧卸方法的探讨[J];探矿工程(岩土钻掘工程);1984年01期
5 刘丽,吴东江,庄娟,马腾才,田云霞,王连元;氮离子注入对钻杆接头材料表面硬度的影响[J];探矿工程(岩土钻掘工程);2004年03期
6 胡中立,李镇新;绳索取心高强度薄壁钻杆接头生产试验效果[J];探矿工程(岩土钻掘工程);1988年02期
7 刘丽,吴东江,孙友宏,李守春,庄娟;钻杆接头材料激光相变硬化层的组织和硬度研究[J];探矿工程(岩土钻掘工程);2002年06期
8 佟建国;简易钻杆划线定向[J];煤田地质与勘探;1986年06期
9 ;小口径钻杆接头钻眼机械给进装置[J];探矿工程(岩土钻掘工程);1979年06期
10 郭立珍;王瑞年;满旭波;;钻杆管端加厚工艺[J];西部探矿工程;2011年06期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 张治勇;朱庆流;;钻杆接头的受力分析[A];第20届全国结构工程学术会议论文集(第Ⅰ册)[C];2011年
2 周卫东;夏柏如;李罗鹏;师伟;;钻井液对钻杆接头冲蚀规律的试验研究[A];2011年石油装备学术研讨会论文专辑[C];2011年
3 范海东;缪铁军;翁韶华;;石油钻杆接头缺陷分析[A];全国冶金物理测试信息网建网30周年学术论文集[C];2011年
4 李方坡;刘永刚;刘文红;林凯;王新虎;艾裕丰;;钻杆内螺纹接头纵向刺孔失效分析[A];2009年全国失效分析学术会议论文集[C];2009年
5 巨西民;莫润阳;;钻杆生产中探伤要求及探伤方法[A];陕西省第十一届无损检测年会论文集[C];2008年
6 张永勤;;提高金刚石绳索取心钻探效率的技术创新[A];第十四届全国探矿工程(岩土钻掘工程)学术研讨会论文集[C];2007年
7 熊德全;王昆;;金安桥水电站钻孔压水试验技术测验方法研究[A];中国水力发电工程学会第四届地质及勘探专业委员会第二次学术交流会论文集[C];2010年
8 刘永刚;王新虎;林凯;屈忆欣;;失效分析对钻杆结构设计优化的促进[A];2009年全国失效分析学术会议论文集[C];2009年
9 刘永刚;叶顶鹏;赵新伟;;对现行钻杆标准技术条款的分析研究[A];2008年石油装备学术年会暨庆祝中国石油大学建校55周年学术研讨会论文集[C];2008年
10 李琛;张红;马建民;;含硫油气井防硫钻杆技术[A];2005年石油装备技术发展学术交流年会论文集[C];2005年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 特约记者 王振江 吴夏炎;发展筑就成功路[N];中国石油报;2001年
2 马建民;钻杆、套管防磨损综合技术[N];中国石油报;2003年
3 朱建国;浅谈钻杆检测分级管理[N];中国石油报;2003年
4 本报特约记者 王振江;为了“上帝”的微笑[N];中国石油报;2001年
5 赵鹏;最新钻杆技术拓展油气开采领域[N];中国冶金报;2009年
6 丹;新技术[N];中国机电日报;2002年
7 本报特约记者 王振江;科技创新增实力[N];中国石油报;2001年
8 黄锦滨;油田典型构件的失效与表面处理技术[N];中国石油报;2003年
9 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
10 本报特约记者 王振江;以人为本稳人心[N];中国石油报;2001年
中国博士学位论文全文数据库 前4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 苏继军;金刚石绳索取心钻杆接头螺纹的优化研究[D];吉林大学;2005年
3 马新;水平定向钻杆力学效应模拟仿真研究[D];吉林大学;2006年
4 姚建林;气体钻井环空流场分析及岩屑对管柱的冲蚀特性研究[D];上海大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 江仲英;石油钻杆接头材料表面金属陶瓷膜制备及其性能研究[D];西南石油大学;2012年
2 焦文鸿;石油钻杆接头的疲劳分析[D];华东理工大学;2013年
3 马荣峰;钻杆接头仿生抗疲劳研究[D];吉林大学;2013年
4 李瑞峰;仿生耦合钻杆接头及仿生耐磨带的试验研究[D];吉林大学;2013年
5 任辉;API石油钻杆接头应力分析及结构改进研究[D];华东理工大学;2011年
6 宋延鹏;钻杆刺槽原因的流体力学分析[D];中国石油大学;2011年
7 陈松林;钻杆螺纹失效分析及改进措施研究[D];重庆大学;2008年
8 陶进长;绳索取心钻探管的强韧化研究[D];河北理工大学;2009年
9 刘志和;套管防磨装置的研究与应用[D];中国石油大学;2008年
10 卫优丽;钻杆接头表面耐磨带堆焊工艺研究与应用[D];西安石油大学;2010年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026