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文檔簡介

1、一、 疲勞對鉆具的影響80%的鉆具失效與疲勞有關。1. 疲勞產(chǎn)生原因如果鉆具發(fā)生彈性或塑性彎曲變形，鉆具每旋轉一圈都會產(chǎn)生一次應力，應力集中的管體或接頭會逐漸形成微裂紋。鉆具每旋轉一圈，微裂紋就會擴散一點，如果沒有及時發(fā)現(xiàn)，最終將導致鉆具失效。鉆具失效是一個持續(xù)的、逐步積累的過程。圖14 井身結構造成的鉆具背彎（bend）（管體失效原因）圖15 鉆壓反作用力造成的鉆桿和鉆鋌的S彎（buckle）（井底鉆具螺紋失效原因）圖16 應力時間周期性變化圖2. 如何降低疲勞（1） 剛開始旋轉鉆具時，鉆壓要低（或增加井底鉆具的重量），這樣能減輕鉆桿的S彎（圖15）。（2） 去除因吊卡牙等咬傷嚴重的鉆具，這

2、些咬傷部位是應力集中點。（3） 在很硬的地層鉆進時會產(chǎn)生振動，振動能導致鉆具失效。通過合理設計井底鉆具組合、降低鉆壓或轉速，可減輕振動。（4） 控制泥漿腐蝕速度。泥漿腐蝕性越強，微裂紋生長越快。（5） 通過其他方式降低鉆桿彎曲度（狗腿度）井底鉆組組合彎曲度。（6） 通過使用MWD（隨鉆測量）監(jiān)視和控制鉆具振動。為井底鉆具選擇合適的抗彎強度比（BSR）來降低疲勞影響。（7） 制造井底鉆具時帶有應力減輕結構（應力槽）。圖17彎曲強度比圖中英文意思：HIGH RISK OF PREMATURE BOX FAILURE：母接頭更高的失效幾率HIGH RISK OF PREMATURE PIN FAIL

3、URE：公接頭更高的失效幾率BALLANCED CONNECTION：螺紋平衡點MAXIMUM LIFE：最大壽命FATIGUE LIFE：失效時間（周期）WEAK BOX：母接頭薄弱WEAK PIN：公接頭薄弱圖18a：公接頭帶應力槽，母接頭孔背結構圖18b：公接頭刺漏3. 應力減輕結構（圖18a）由于井底鉆具本身剛度大，未嚙合（咬合）的螺紋往往成為周期性應力的集中點，應力在鉆具轉動時產(chǎn)生，在鉆具受彎或振動時達到最大，按照標準尺寸加工的應力減輕結構去除了未嚙合的螺紋。公接頭應力減輕槽加工了一個較大的過渡半徑，使得應力分布更加均勻。母接頭應力減輕結構（boreback）加工了一個圓柱段，能增加高應力集中區(qū)域的彈性。圖18b所示為隨鉆測量（MWD）工具的公接頭，由于沒有加工應力減輕槽，在最后的為嚙合螺紋處產(chǎn)生疲勞裂

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