第23卷5 期南石油学院学报第.pdfVIP

第 23 卷 　第 5 期 　　　　　　　　　 Vol. 23 　No. 5 西 南 石 油 学 院 学 报 　　　　　　　　　 　2001 年 　10 月 　　　　　　　Journal of Southwest Petroleum Institute 　　　　　　　　　Oct 　2001 　 ( ) 　　文章编号 : 1000 - 2634 2001 05 - 0054 - 04 弯曲井眼内下部钻柱失效研究 石晓兵 ,施太和 ( 西南石油学院石油工程学院 , 四川 南充 637001) 摘要 : 为了揭示下部钻具失效的力学机理 ,文章研究了下部钻具组合的弯矩和弯曲应力的分布规律 。以结构力学中 的梁柱理论为基础 ,建立了带稳定器的下部钻具组合在弯曲井眼内的解析法力学模型 。考虑到井眼有较大的造斜 率 ,采用了与一般连续梁理论及三弯矩方程不同的方法 。从基本力学模型出发 ,用静力法建立了下部钻具组合在弯 曲井眼内的弹性线微分方程 ,合理设置力学模型的边界条件 ,得到下部钻具组合弯曲变形的弹性线方程 ,并导出了求 解钻具任一截面弯矩和弯曲应力的计算公式 ,编写了相应的计算机程序 ,计算了在一定工况下的下部钻具组合弯曲 载荷的分布规律 。 关键词 : 钻柱损坏 ;井底钻具组合 ;钻柱力学 ;模型 ;稳定器 中图分类号 : TE921. 2 　　　　　　　　　文献标识码 : A 最大交变应力越小 。 引　言 Lubinski 的微分方程是在轴 向拉力下 ,对两接 钻具失效在石油钻井界是普遍存在的。在钻井 头间的钻杆建立起来的 ,这对研究钻杆在狗腿井段 过程中 ,钻具的受力状况和井下环境异常恶劣 ,处在 的疲劳破坏是合理的。对于下部钻具组合而言 ,所 内、外充满钻井液的狭长井眼里工作 ,通常承受压 、 承受的的轴向载荷是压力 ,定性分析可知 ,轴向拉力 弯 、扭 、液力等载荷 , 钻具在井下的受力情况复杂 。 使钻具的刚度增加 ,轴向压力使钻具的刚度减小 , 由 据统计[1 ,2 ] ,我国各油田每年发生钻具事故约五 、六 此可见 ,在受轴向压力时 ,钻具的变形微分方程相对 百起 ,经济损失巨大 。对国内某油田的钻具失效统 于受轴向拉力 ,应有所不同。再者 ,Lubinski 的钻杆 计分析表 明 ,在 161 次钻具失效中 , 下部钻具组合 变形微分方程针对的是两接头之间的钻杆 ,与带稳 126 次 , 占78. 3 % ,其中与稳定器与配合接头相关的 定器的下部钻具组合相比,是具有区别的。 失效 85 次 , 占52. 3 % 。研究下部钻具组合失效的力 绝大多数钻具失效都是疲劳引起的。而交变弯 学机理具有针对性和现实意义 。 曲应力是疲劳破坏的一个关键因素 。文章针对下部 过去 ,许多学者用连续梁理论对下部钻具组合 钻具组合 ,着重研究下部钻具上弯矩或弯曲应力的 的受力和变形进行了大量的研究[3 ] 。其 目的是为了 分布情况 , 以揭示下部钻具组合弯曲应力的分布规 对井斜作出定量的控制 ,为了达到这个 目的 ,着重研 律 ,从而更进一步研究钻具失效机理 。 ( 究了钻头对井壁施加的钻具侧向力 包括井斜力和 ) 变方位力 。