基于CAE/CFD技術的套管防磨工具優化設計

祝效華劉少胡石昌帥許建民

(1.油氣藏地質及開發工程國家重點實驗室(西南石油大學),四川成都 610500;2.西南石油大學機電工程學院,四川成都610500;3.中國石油長城鉆探工程有限公司,北京 100101)

?設備與工具?

基于CAE/CFD技術的套管防磨工具優化設計

祝效華1,2劉少胡2石昌帥2許建民3

(1.油氣藏地質及開發工程國家重點實驗室(西南石油大學),四川成都 610500;2.西南石油大學機電工程學院,四川成都610500;3.中國石油長城鉆探工程有限公司,北京 100101)

在深井和大位移井鉆進中,常常由于鉆井周期長及狗腿度嚴重等問題導致套管和鉆桿接頭嚴重磨損甚至磨穿,帶來安全隱患和巨大的經濟損失。針對現有套管防磨工具使用壽命短和壓耗大的問題,應用CAE和CFD技術分析了其過流壓耗及間歇碰撞滾滑狀態下的工作應力,提出了有針對性的改進措施,改進后結構的峰值工作應力和壓耗分別減小20.8%和17.3%,可磨損體積增大14.0%;對擋圈及鎖緊結構進行了優化設計,降低了其拆裝難度。優化后的防磨工具壓耗更小,可以有效減小套管和鉆桿的磨損。

CAE/CFD技術;套管;防磨工具;應力分析;流場;優化設計

深井和大位移井鉆井周期長,部分井段常常會出現嚴重狗腿度,因此套管和鉆桿在大的側向力及軸向拉力作用下形成間歇碰撞式滾滑接觸摩擦副,過流巖屑構成摩擦副間的“磨料”,若不采取相應的保護措施,套管和鉆桿接頭在長時間的摩擦作用下將嚴重磨損。套管磨損后整體強度降低,在復雜地質條件下極易過早擠毀和破漏,從而嚴重影響油井壽命和油氣開采效益[1-2]。……