【摘要】：套管鉆井技術(shù)的出現(xiàn)是石油工業(yè)的一場變革，已經(jīng)展現(xiàn)出了強勁的發(fā)展勢頭，正日益引起國內(nèi)外石油工程界的普遍關注。然而對套管螺紋連接性能提出了更高的要求，其中螺紋接頭的疲勞問題是尚未解決的難點和關鍵所在。因此系統(tǒng)而深入地研究常用套管螺紋接頭的疲勞失效問題具有很重大的工程意義。本文針對用于套管鉆井技術(shù)的偏梯形套管螺紋接頭的應力應變場特征，建立幾何相似的缺口多軸疲勞試件。在此基礎上，對缺口件的應力應變狀態(tài)進行了彈塑性有限元分析和計算，并利用此分析結(jié)果對缺口件進行壽命預測。 首先采用J55管道材料，制備了靜力拉伸試件，測試了材料的基本力學性能，得到了屈服應力，拉伸強度等力學量。 然后利用彈塑性有限元法對偏梯形套管螺紋接頭在各種受載下的應力應變場進行了詳細計算和分析，確定了應力應變的最大分布位置，得出其疲勞問題是高應力應變，低應力應變幅的高周疲勞。針對多軸比例加載的情況，利用彈塑性有限元法對缺口件在拉—扭復雜加載下的應力應變場進行了計算和分析，得到了缺口件的應力集中系數(shù)。 再用缺口件代替實際的螺紋接頭在MTS858試驗機上進行了一系列拉—扭多軸疲勞試驗。對缺口疲勞試樣的多軸疲勞宏觀斷口進行了觀察，研究了多軸裂紋萌生和擴展規(guī)律。 最后結(jié)合有限元計算的結(jié)果，應用工程上常用的幾個多軸缺口件的壽命預測模型對試件進行壽命預測，并將試驗結(jié)果與利用這些模型取得的預測結(jié)果進行了誤差分析，結(jié)果表明在多軸比例加載下這些模型有較好的預測能力。
【圖文】：

鉆井液從套管進入，從環(huán)空返出。圖1一l顯示了井下套管連接以及位于套管內(nèi)部和伸出套管鞋以下的電纜回收鉆具組2、井底鉆具組合頂部的鉆具鎖定總成(DLA)為套管提供了機械(軸向和扭轉(zhuǎn))禍合和液壓密封。DLA有一個定位機構(gòu)、一個軸向鎖和與連接套管上面的異型短節(jié)相匹配的扭轉(zhuǎn)驅(qū)動花鍵。DLA還提供了便于插入和起出的機構(gòu)。DLA下面的鉆具組合的最下端是個導向鉆頭，也可安裝其他常規(guī)鉆柱組件，如管下擴眼器、動力鉆具、取心或定向裝置。在多數(shù)套管鉆井應用中，導向鉆頭上面加一個管下擴眼器，以便把井眼尺寸從鉆頭直徑擴大到最終井身直徑。導向鉆頭的大小可以通過套管，管下擴眼器將井眼擴到下套管通常所需的尺寸。如用7英寸的套管鉆井時，使用6英寸的導向鉆

司的套管鉆井技術(shù)鉆了17口開發(fā)井。一口典型的Lobo地區(qū)井，采用套管鉆井技術(shù)比普通工序要快115天(8%)。二二……翩__…___，，_叫___…___一 一一一 一 lll‘，盈‘紅‘認�！� ;;;;;;;;;;;;;;;… … ……… -----------落 落落落落落落落落 落落落· }}}}}}}}}}}}}}}}}冷 冷冷冷冷冷冷冷冷傲 傲傲 傲傲 」」 」 」」 」 」 」」如如如如如如 如如 鄉(xiāng)又 又又 又又 {{{{{{{{{{{{{{{{{嗜嗜嗜嗜嗜_孫沁乒 乒乒:滋添 添添 添添 lllllllllllllllll疊疊 疊疊疊一鬢 鬢鬢鄉(xiāng)l熏羹‘ ‘‘ ‘‘一 {{{{{{{{{{{{{{{{{二二 二二 二 二二妙珊二 二二 二二 二 {{{{{{{{{{{{{{{{{獷獷 獷獷 獷獷獷舒 舒舒 舒舒 舒 舒 舒舒 舒 舒 舒舒圖1一 2Lobo油田套管鉆井的現(xiàn)場實施情況在Wyoming南部wamsutter地區(qū)，美國BP公司在15口井采用套管鉆井新技術(shù)，改進了完井，降低了鉆井成本。Walnsutter地區(qū)巧口井上的套管鉆井先導試驗證明該技術(shù)可以增加井穩(wěn)定性，減少井漏，即使密度比常規(guī)鉆井小的鉆井液，也可使氣侵最少。根據(jù)目前掌握的技術(shù)和套管鉆井技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，套管鉆井系統(tǒng)適合于用7英寸或較大型號套管鉆較軟地層。了 了了了)?
【學位授予單位】：西北工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2007
【分類號】：TH131.3

【引證文獻】

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1 李靜;孫強;李春旺;張忠平;喬艷江;;多軸載荷下缺口試件疲勞壽命預測研究[J];固體力學學報;2011年01期

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1 劉漢勇;公路鋼拱橋新型不銹鋼吊桿疲勞性能研究[D];大連理工大學;2012年

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