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全平衡式伸缩钻杆设计 摘要：深海钻井时，半潜式钻井平台或浮式钻井船在波浪作用下产生周期性的升沉运动，使钻柱作上、下运动，造成井底钻压变化，甚至钻头脱离井底而无法钻进，因此需要采取措施补偿升沉运动。全平衡式伸缩钻杆在钻铤上方增加一根伸缩钻杆对此进行补偿，在钻杆中间设置一平衡缸，使高压钻井液在液缸中产生的轴向力与钻杆工作时产生的张开力完全平衡，使伸缩钻杆不会自行张开。本文首先介绍了国内外海洋石油钻采设备的发展现状，在拟定工作原理的基础上，对全平衡式伸缩钻杆进行了结构设计和各组件的力学性能分析。 关键词：伸缩钻杆；平衡缸；结构设计；力学性能分析 The design of fully balanced telescopic drill pipe Abstract：Deep-sea drilling, the semi-submersible drilling platform or floating drilling vessel produce periodic heave motion under the action of the waves, so that the drill string float up and down, resulting in changes of drilling pressure in bottom hole, and even drill bits from the bottom and can not drill, therefore need to take measures to compensate for heave motion. Fully balanced telescopic drill pipe adds a telescopic drill pipe above on the drill collar to compensate for this, setting a balance cylinder in the middle of drill pipe, drilling fluid pressure produced in the hydraulic cylinder can be balanced completely to the axial open force generated from when the the drill pipe work, so flexible drill pipe will not automatically open. This paper introduces the development of offshore oil drilling and production equipment status both the domestic and international, based on working out the principle, designing the structural of the fully balanced telescopic drill pipe and analysising the mechanical properties of the various components about the drill. Keywords：Telescopic drill pipe；Balance cylinder；Design of structure；Mechanical analysis 目录 1 绪论 1 1.1 研究背景及目的 1 1.2 国外海洋石油钻采设备的发展情况 2 1.3 国内海洋石油钻采设备的发展现状 3 1.4 我国海洋石油钻采设备与国外的主要差距 7 1.5 海洋钻井船的几种升沉补偿装置 8 1.5.1 游动滑车与大钩间装设升沉补偿装置 8 1.5.2 天车上装设升沉补偿装置 10 1.5.3 死绳上装设升沉补偿装置 11 2 全平衡式伸缩钻杆工作原理设计 13 3 全平衡式伸缩钻杆结构设计 14 3.1 总体结构及标准件设计 14 3.2 各组件结构设计 15 4 全平衡式伸缩钻杆各组件的力学性能分析 20 4.1 接头的力学性能分析 20 4.1.1 平衡缸与其两端接头的连接强度校核 20 4.1.2 下工具接头的抗扭强度 21 4.1.3 下工具接头联结要素的计算和其理论上紧力矩的计算 21 4.2 钻杆的抗扭强度分析计算 23 4.3 钻杆各组件的强度校核 25 4.3.1 心轴的强度校核 26 4.3.2 短节的强度校核 27 4.3.3 内冲管的强度校核 27 4.3.4 内轴的强度校核 29 4.4 钻杆