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大港油田深井钻具防失效应用技术研究

作　者: 张克正
导　师: 艾池；马金山
学　校: 东北石油大学
专　业: 石油与天然气工程
关键词: 钻具失效共振优化设计钻进参数钻具组合
分类号: TE921
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

大港油田深井地层岩石硬度大、不均质性强,钻进过程中钻柱纵向振动和扭转振动强烈,钻具组合断裂失效事故发生频繁,钻具失效已经成为阻碍大港油田深井钻探开发的瓶颈。本文首先分析了大港油田深井钻具失效机理,得出在该地区钻具失效主要由动力学强度失效和高频应力疲劳失效引起;通过对钻具组合力学特性分析,以钻柱静力学研究为基础,分析了井下钻柱的动力学特性和疲劳失效特性,建立了钻具失效的动力学和运动学模型及计算方法;在此基础上根据钻具组合设计原则,给出了下部钻具组合设计以及钻杆挠曲计算方法,并提出了下部钻具组合钻进趋势的预测模型;最后根据钻具组合力学模型,通过对大港油田歧深6井不同扶正器安放位置和不同钻压转速下的钻具应力分析,给出了合理的下部钻具组合结构以及减缓钻具强度失效和高频应力失效的钻进参数优化结果。本研究通过优化钻井参数、下部钻具组合结构参数,降低钻具在井下工作的应力水平,有效的解决和预防了井下钻具失效事故,对于提高深井钻井速度,降低钻井成本,加快大港油田深井勘探开发步伐具有显著的理论意义和现场实际应用价值。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-6
创新点摘要  6-9
第1章前言  9-12
  1.1 研究目的及意义  9
  1.2 国内外研究现状  9-11
  1.3 本文研究内容  11-12
第2章大港油田深井钻具失效机理研究  12-21
  2.1 大港油田深井钻具失效因素分析  12-16
    2.1.1 不同油田钻具失效对比分析  12-13
    2.1.2 大港油田地质特征  13-15
    2.1.3 大港油田深井钻具失效影响因素分析  15-16
  2.2 钻具强度破坏机理研究  16-18
    2.2.1 钻具抗扭强度和抗弯曲强度理论  16-17
    2.2.2 钻具抗拉伸强度理论  17-18
  2.3 深井钻具疲劳失效机理研究  18-21
    2.3.1 钻具疲劳断裂的宏观规律  18-19
    2.3.2 钻具疲劳断裂的微观规律  19-21
第3章大港油田深井钻具力学模型研究  21-28
  3.1 深井钻柱力学分析  21-23
    3.1.1 钻柱轴向拉力和压力  21-22
    3.1.2 井口扭矩  22
    3.1.3 钻具弯曲力矩  22
    3.1.4 钻柱离心力  22
    3.1.5 钻柱外挤压力  22-23
  3.2 钻柱的动力学分析  23-28
    3.2.1 钻柱纵向振动  23-25
    3.2.2 钻柱横向振动  25-28
第4章钻柱组合优化设计方法  28-32
  4.1 钻柱组合设计原则  28
  4.2 钻柱组合设计方法  28-32
    4.2.1 钻铤长度的确定  28
    4.2.2 下部钻具组合设计  28-29
    4.2.3 全角变化率的定义及计算  29-30
    4.2.4 震击器与减震器的安放位置  30
    4.2.5 下部钻具钻进趋势预测  30-32
第5章歧深6 井钻柱组合及参数优化设计  32-46
  5.1 三开和四开原设计钻具失效分析  32-35
    5.1.1 钻柱抗弯强度分析  32
    5.1.2 钻具结构力学特性分析  32-35
  5.2 三开钻具参数优化设计  35-36
    5.2.1 钻柱抗弯强度分析  35
    5.2.2 三开钻具组合及钻进参数分析  35-36
  5.3 四开钻具参数优化设计  36-46
    5.3.1 现场钻进参数  36-37
    5.3.2 四开钻具组合设计及钻进参数优选  37-46
结论  46-47
参考文献  47-50
发表文章目录  50-51
致谢  51-52
详细摘要  52-57

大港油田深井钻具防失效应用技术研究

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