5-1/2FH鉆桿接頭極限承載能力研究1)

祝效華張智

(西南石油大學機電工程學院，成都610500)

5-1/2FH鉆桿接頭極限承載能力研究1)

祝效華2)祝效華，教授，主要從事管柱力學及井下工具設計方面的研究工作.E-mail：zxhth113@163.com張智3)張智，碩士研究生.主要從事井下工具及力學相關方面的研究.

(西南石油大學機電工程學院，成都610500)

隨著超深井、定向井、水平井、大位移井及大斜度井在石油鉆井工程中的廣泛應用，由井下復雜工況引起的鉆桿接頭過早失效問題日益突出，導致鉆井周期增長，成本增加，成為制約鉆井工程效益的主要因素之一.近年來，不少學者對鉆桿接頭進行了大量研究，多數采用二維軸對稱模型，少數采用三維力學模型，但并未同時考慮螺紋升角和井眼彎曲作用等因素的影響，而鉆桿接頭的極限承載能力研究更是鮮見報道.針對上述問題，基于虛功原理、von Mises屈服原則及接觸非線性理論，同時考慮螺紋升角和井眼彎曲作用，建立了鉆桿接頭的三維數值仿真模型與井眼曲率到加載彎矩的轉換模型，研究了鉆桿接頭的上扣特性、井眼曲率對連接強度和密封性能的影響，考慮預緊力、彎曲載荷及動載安全系數，計算了鉆桿接頭的極限工作拉力和極限工作扭矩.研究結果表明：上扣扭矩使鉆桿接頭產生一定的初始接觸壓力，保證鉆桿接頭井下作業過程中的連接強度與密封性能；井眼曲率對鉆桿接頭井下作業過程中的連接強度與密封性能影響極大，常見的某些工況會導致鉆桿接頭的連接強度和密封性能喪失，考慮服役時的隨機振動與沖擊，常規的超深井、水平井、定向井、大位移井及大斜度井彎曲段鉆桿接頭的設計和選型應著重考慮井眼曲率的影響；……