本文關鍵詞：小井眼鉆具連接螺紋力學性能分析研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：在油氣藏開發(fā)中,小井眼鉆井技術廣泛的應用于老井重鉆中。但在小井眼鉆井中,由于受到老井井眼生產(chǎn)套管尺寸限制和機泵能力的限制,鉆具必須要具有較高強度,才能提高鉆進深度,有必要設計一套專用鉆桿,在減小截面尺寸的情況下提高鉆桿的強度。由于這種特殊鉆桿最薄弱的地方在螺紋接頭,因此需要對這種小井眼鉆具連接螺紋的力學性能進行分析研究,分析其力學性能是否滿足井下實際工況的要求。本文在分析API標準的NC31扣的基礎上,提出了一種新的雙臺肩特殊扣鉆桿接頭。為了對該鉆桿接頭力學性能進行分析,首先對其進行了三維精細化網(wǎng)格劃分,建立了三維有限元模型。通過既有的全井鉆柱動力學仿真分析平臺,研究了側鉆作業(yè)中全井鉆桿的受載情況,為鉆桿接頭螺紋強度分析提供基礎數(shù)據(jù)。然后對鉆桿接頭進行三維有限元仿真分析,分析結果與API標準的NC31扣鉆桿接頭的有限元仿真分析結果進行比較,并對該鉆桿接頭的力學性能進行評價。在此基礎上,分析了88.9mm鉆桿特殊扣接頭的極限承載能力,包括不同拉力下的極限工作扭矩和不同拉力下的最小緊扣扭矩,用以指導鉆桿的實際加載和緊扣工藝,并得到該鉆桿的極限鉆深。最后對鉆桿接頭進行結構改進,設計了雙級扣接頭結構。并對該結構進行了三維有限元仿真分析,分析發(fā)現(xiàn)改進后的接頭力學性能明顯增強,更適用于小井眼鉆井。在研究目的上,本文結合老井重鉆、剩余油藏開采中,根據(jù)增加鉆進深度、提高采收率等現(xiàn)實需要,提出了小井眼鉆具特殊扣結構；在研究方法上,該研究模型建立在精細化三維有限元網(wǎng)格的基礎上,所模擬出來的接頭的應力特征更接近實際工況；在實際應用上,該研究對確定小井眼鉆具的極限鉆深,指導工作扭矩的施加以及指導緊扣工藝,都具有重要的現(xiàn)實意義。
【關鍵詞】：小井眼 鉆桿接頭 極限承載能力 最小緊扣扭矩 極限鉆深
【學位授予單位】：西南石油大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TE921
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 緒論8-13
• 1.1 問題的提出及其研究意義8-9
• 1.2 國內外研究現(xiàn)狀9-11
• 1.2.1. 理論研究方面的國內外研究現(xiàn)狀9-10
• 1.2.2 實驗研究方面的國內外研究現(xiàn)狀10
• 1.2.3 數(shù)值模擬研究方面的國內外研究現(xiàn)狀10-11
• 1.3 研究內容及創(chuàng)新點11-13
• 1.3.1 本文主要研究內容11-12
• 1.3.2 論文的創(chuàng)新點12-13
• 第2章 鉆桿連接螺紋的失效形式及有限元理論13-24
• 2.1 鉆桿連接螺紋的類型13-14
• 2.1.1 API標準鉆桿螺紋接頭13
• 2.1.2 特殊鉆桿螺紋接頭13-14
• 2.2 鉆桿接頭承受的載荷14-15
• 2.3 鉆桿連接螺紋的失效形式15-17
• 2.4 連接螺紋有限元法概述17-23
• 2.4.1 鉆桿連接螺紋的微分方程17-19
• 2.4.2 連接螺紋有限元方程的解法19-21
• 2.4.3 連接螺紋有限元法的三個非線性問題處理方法21-23
• 2.5 本章小結23-24
• 第3章 88.9MM鉆桿連接螺紋有限元分析24-44
• 3.1 全井鉆柱載荷模擬24-27
• 3.1.1 全井鉆柱動力學仿真分析平臺簡介24
• 3.1.2 側鉆井分析基本工況及仿真結果24-27
• 3.2 NC31扣力學性能分析27-33
• 3.2.1 NC31扣有限元模型的建立27-31
• 3.2.2 上扣扭矩作用下NC31扣受力特征分析31-33
• 3.3 88.9MM鉆桿特殊扣有限元分析33-42
• 3.3.1 有限元模型的建立34-36
• 3.3.2 上扣扭矩作用下鉆桿連接螺紋受力特征分析36-38
• 3.3.3 上扣扭矩、軸向拉力復合作用下鉆桿連接螺紋受力特征分析38-41
• 3.3.4 上扣扭矩、軸向拉力、彎矩復合作用下鉆桿連接螺紋受力特征分析41-42
• 3.4 88.9MM鉆桿特殊扣連接螺紋力學性能評價42-43
• 3.5 本章小結43-44
• 第4章 特殊扣螺紋極限承載能力研究44-58
• 4.1 鉆桿接頭極限工作扭矩分析44-49
• 4.1.1 鉆桿接頭極限工作扭矩計算原理44-45
• 4.1.2 不同井深鉆桿接頭的極限工作扭矩45-49
• 4.2 緊扣工藝指導49-57
• 4.2.1 不同井深下鉆桿接頭轉角與扭矩關系49-55
• 4.2.2 不同井深下鉆桿接頭最小緊扣扭矩55-57
• 4.3 本章小結57-58
• 第5章 扣型改進及其有限元分析58-70
• 5.1 雙級扣連接螺紋設計及有限元模型的建立58-60
• 5.1.1 雙級扣連接螺紋結構設計58-59
• 5.1.2 雙級扣連接螺紋三維有限元模型的建立59-60
• 5.2 雙級扣連接螺紋的三維有限元分析60-69
• 5.2.1 上扣扭矩作用下雙級扣連接螺紋受力特征分析60-64
• 5.2.2 上扣扭矩、軸向拉力復合作用下雙級扣連接螺紋受力特征分析64-67
• 5.2.3 拉彎扭復合載荷作用下雙級扣連接螺紋受力特征分析67-69
• 5.3 本章小結69-70
• 第6章 結論與展望70-72
• 6.1 結論70-71
• 6.2 展望71-72
• 致謝72-73
• 參考文獻73-76
• 附錄76-77
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文及科研成果77

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 于建克;張少華;范志國;;小井眼鉆進時的環(huán)空壓耗及攜巖問題[J];新疆石油科技;2002年01期

2 ;小井眼技術[J];中國海上油氣;2005年04期

3 于輝;小井眼技術[J];石油鉆采工藝;2005年S1期

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本文編號：276195