修井钻柱在弯曲井段中服役的疲劳寿命计算

摘要

在常规的修井过程中，发生井下钻具断裂事故，往往要花费极昂贵的代价，至少要损失时间进行打捞，有时会因打捞失败而使油井报废。根据多年来井下钻具断裂事故的资料积累以及试验研究，钻井工作者公认绝大多数的钻杆断裂事故都是由于疲劳而引起的。 本论文研究的题目是“修井钻柱在弯曲井段中服役的疲劳寿命计算”，其选题来源于油田公司井下作业现场，根据修井作业的实际情况提出的研究课题，选题有重要理论价值和工程实际意义。 项目研究的目标是，为油田现场工程技术人员提供一套可操作性的计算软件，旨在对修井用小尺寸钻杆使用的疲劳寿命预测。该修井钻柱疲劳寿命的预测计算软件，是以恶劣井下环境为对象，专门预测和分析服役于弯曲井段的钻柱疲劳寿命，以便指导修井作业的生产。 本文在绪论部分讲述了研究管柱断裂失效的意义以及背景，同时对于国内外管柱的疲劳寿命、应力分析进行了分析研究。第二章主要对钻杆断裂的一般规律与主要影响因素、钻柱疲劳破坏机理、钻铤的疲劳断裂进行分析研究，从而可以得到钻具材料的抗拉强度、钻杆材料、钻杆表面质量、腐蚀环境、拉伸和弯曲的组合影响以及累积疲劳问题构成了钻杆疲劳断裂的主要因素；柱疲劳破坏的机理主要应力破坏、钻柱失效、疲劳破坏和钻柱涡动和振动四个方面；钻柱的腐蚀机理目前说法较多，难以达成共识；结构、材料和载荷三个因素形成了钻铤断裂的原因。第三章通过对钻柱的受力状态和应力进行分析，得到钻柱疲劳寿命计算的方法。第四章通过编程得到的计算软件，通过六个算例研究，包括钻杆寿命、累积腐蚀疲劳、弯斜井段最大允许曲率的计算，同时对于钻杆接头处的钻杆寿命、螺纹的疲劳失效等进行了验证与分析。第五章对于防止钻杆疲劳断裂、腐蚀失效以及钻铤疲劳失效提出了预防建议措施。

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