【摘 要】
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当发生井下落物时,需要在井筒中下入钻柱进行修井磨铣工作,期间钻柱在井筒中旋转时会发生涡动,与套管内壁发生碰撞和摩擦,导致套管磨损,使得套管剩余强度下降,降低井筒完整性。为了明确套管工况和提高井筒完整性,有必要对修井磨铣期间钻柱涡动造成的套管磨损进行研究。考虑钻杆接头-套管、磨鞋-套管的接触非线性,使用ANSYS软件建立了磨铣期间钻柱动力学模型,采用增强拉格朗日法进行接触求解,模拟了钻柱在直井井筒中
【基金项目】
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国家自然科学基金“页岩气水平井压裂与生产套管变形机理及其控制机制研究,No.51674199”
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当发生井下落物时,需要在井筒中下入钻柱进行修井磨铣工作,期间钻柱在井筒中旋转时会发生涡动,与套管内壁发生碰撞和摩擦,导致套管磨损,使得套管剩余强度下降,降低井筒完整性。为了明确套管工况和提高井筒完整性,有必要对修井磨铣期间钻柱涡动造成的套管磨损进行研究。考虑钻杆接头-套管、磨鞋-套管的接触非线性,使用ANSYS软件建立了磨铣期间钻柱动力学模型,采用增强拉格朗日法进行接触求解,模拟了钻柱在直井井筒中转动时的涡动。经求解得到了钻柱的涡动轨迹和碰撞特性;探究了钻柱的涡动特性及钻柱涡动对套管造成的冲击和滚动磨损;在此基础上分析碰撞时的磨损体积,揭示了钻柱转速对套管磨损体积的影响。研究结果表明:涡动造成的钻杆接头、磨鞋与套管的接触有点-线接触与线-线接触两种形式,且主要以点-线接触为主;磨鞋、钻杆接头对套管造成的磨损主要为沿套管周向的不连续磨损,且相同工况下磨鞋造成的磨损量远高于钻杆接头。对不同转速、钻压组合下的磨鞋处磨损进行分析,发现若忽略钻柱临界转速的影响,钻柱系统转速越高,其钻进期间涡动造成的套管磨损量呈线性增大;钻柱系统钻压越高,钻柱涡动造成的套管磨损量呈线性增大。在得到磨铣期间套管的磨...
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