三高氣田鉆柱設(shè)計(jì).pdf

1、在“三高”氣田(高壓、高產(chǎn)、高含硫氣田)鉆井作業(yè)期間,酸性環(huán)境和復(fù)雜應(yīng)力條件造成鉆柱斷裂是常見(jiàn)鉆井事故之一。目前,國(guó)內(nèi)外針對(duì)三高氣田鉆柱設(shè)計(jì)研究不足,主要存在的問(wèn)題是針對(duì)三高氣田高H2S腐蝕作業(yè)環(huán)境和復(fù)雜應(yīng)力條件對(duì)鉆柱強(qiáng)度影響研究不足,針對(duì)三高氣田復(fù)雜應(yīng)力環(huán)境,鉆具組合設(shè)計(jì)研究不足。
　　 本文對(duì)國(guó)內(nèi)外不同井型和鉆井液類(lèi)型的鉆柱強(qiáng)度計(jì)算方法對(duì)比研究的基礎(chǔ)上,分別建立復(fù)雜應(yīng)力條件下的相當(dāng)應(yīng)力計(jì)算模型。針對(duì)空氣鉆井作業(yè)中易出現(xiàn)的疲勞

2、失效和斷裂問(wèn)題,提出了以相鄰鉆柱截面模量比為準(zhǔn)則的空氣鉆井鉆具組合設(shè)計(jì)方法,該方法對(duì)減輕鉆柱變截面部位應(yīng)力集中問(wèn)題具有重要指導(dǎo)意義。針對(duì)定向井、水平井危險(xiǎn)工況的不確定性問(wèn)題,提出了在井口、造斜點(diǎn)和井下三種位置綜合比較的鉆柱強(qiáng)度設(shè)計(jì)方法,為定向井和水平井鉆柱設(shè)計(jì)提供了理論基礎(chǔ)。在鉆柱受力分析、鉆柱強(qiáng)度分析的基礎(chǔ)上總結(jié)出針對(duì)三高氣田不同井型和不同鉆井液類(lèi)型的鉆柱設(shè)計(jì)方法。在鉆具組合理論分析和現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用實(shí)例歸納總結(jié)的基礎(chǔ)上,建立了適合不同井型和

3、不同鉆井液類(lèi)型的鉆具組合設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù),以及API鉆柱數(shù)據(jù)庫(kù),并編制了三高氣田鉆柱設(shè)計(jì)軟件。通過(guò)程序完成的實(shí)例計(jì)算結(jié)果表明:現(xiàn)場(chǎng)采用的鉆具組合的相鄰鉆柱截面模量比較大,說(shuō)明應(yīng)力集中嚴(yán)重:通過(guò)三高氣田鉆柱設(shè)計(jì)軟件優(yōu)化之后的鉆具組合變截面模量系數(shù)顯著降低,可以有效的降低鉆鋌變截面處的應(yīng)力集中對(duì)鉆柱強(qiáng)度的影響;優(yōu)化之后的鉆柱的整體重量顯著降低,在工作安全系數(shù)沒(méi)有明顯降低的條件下,能夠采用較低鋼級(jí)的鉆桿,對(duì)提高抗硫化氫應(yīng)力腐蝕也有明顯的幫助。

4、>　　 在“三高”氣田(高壓、高產(chǎn)、高含硫氣田)鉆井作業(yè)期間,酸性環(huán)境和復(fù)雜應(yīng)力條件造成鉆柱斷裂是常見(jiàn)鉆井事故之一。目前,國(guó)內(nèi)外針對(duì)三高氣田鉆柱設(shè)計(jì)研究不足,主要存在的問(wèn)題是針對(duì)三高氣田高H2S腐蝕作業(yè)環(huán)境和復(fù)雜應(yīng)力條件對(duì)鉆柱強(qiáng)度影響研究不足,針對(duì)三高氣田復(fù)雜應(yīng)力環(huán)境,鉆具組合設(shè)計(jì)研究不足。
　　 本文對(duì)國(guó)內(nèi)外不同井型和鉆井液類(lèi)型的鉆柱強(qiáng)度計(jì)算方法對(duì)比研究的基礎(chǔ)上,分別建立復(fù)雜應(yīng)力條件下的相當(dāng)應(yīng)力計(jì)算模型。針對(duì)空氣鉆井作業(yè)中易

5、出現(xiàn)的疲勞失效和斷裂問(wèn)題,提出了以相鄰鉆柱截面模量比為準(zhǔn)則的空氣鉆井鉆具組合設(shè)計(jì)方法,該方法對(duì)減輕鉆柱變截面部位應(yīng)力集中問(wèn)題具有重要指導(dǎo)意義。針對(duì)定向井、水平井危險(xiǎn)工況的不確定性問(wèn)題,提出了在井口、造斜點(diǎn)和井下三種位置綜合比較的鉆柱強(qiáng)度設(shè)計(jì)方法,為定向井和水平井鉆柱設(shè)計(jì)提供了理論基礎(chǔ)。在鉆柱受力分析、鉆柱強(qiáng)度分析的基礎(chǔ)上總結(jié)出針對(duì)三高氣田不同井型和不同鉆井液類(lèi)型的鉆柱設(shè)計(jì)方法。在鉆具組合理論分析和現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用實(shí)例歸納總結(jié)的基礎(chǔ)上,建立了適合

6、不同井型和不同鉆井液類(lèi)型的鉆具組合設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù),以及API鉆柱數(shù)據(jù)庫(kù),并編制了三高氣田鉆柱設(shè)計(jì)軟件。通過(guò)程序完成的實(shí)例計(jì)算結(jié)果表明:現(xiàn)場(chǎng)采用的鉆具組合的相鄰鉆柱截面模量比較大,說(shuō)明應(yīng)力集中嚴(yán)重:通過(guò)三高氣田鉆柱設(shè)計(jì)軟件優(yōu)化之后的鉆具組合變截面模量系數(shù)顯著降低,可以有效的降低鉆鋌變截面處的應(yīng)力集中對(duì)鉆柱強(qiáng)度的影響;優(yōu)化之后的鉆柱的整體重量顯著降低,在工作安全系數(shù)沒(méi)有明顯降低的條件下,能夠采用較低鋼級(jí)的鉆桿,對(duì)提高抗硫化氫應(yīng)力腐蝕也有明顯的幫