绳索取心复合钻柱的动力学行为研究

绳索取心复合钻柱在岩心钻探“满眼钻进”过程中,钻杆易出现不同程度的划痕、压痕及磨痕等情况。本文利用非线性有限元方法,采用三维管单元对绳索取心复合钻柱拉压两处截面的涡动轨迹、涡动速度、横向振动、纵向振动规律进行了分析。结果表明：转速的增加和钻压的增大会显著增加钻柱与井壁的碰撞次数;在相同钻压条件下,随着钻柱回转速度的增大,钻柱与井壁的碰撞机率增加、接触轨迹增长,致使钻柱与孔壁的滑动摩擦机会增多;钻柱的涡动速度均值将随钻压和转速的增加而增大,转速大于钻压的影响;转速的增加则会加大钻柱的横向振荡频率,钻压的增大会增加钻柱横截面的纵向振荡幅值。     

地质特深孔绳索取心钻杆机械性能研究

地质特深孔绳索取心钻杆结构区别于API石油钻杆，其机械性能计算不可直接引用API石油钻杆的相关理论公式。针对这一理论依据与计算方法缺失，本文对地质特深孔双台肩钻杆接头进行了受力分析，开展了钻杆接头拉伸载荷与扭转载荷计算理论研究，构建了绳索取心钻杆机械性能计算的理论方法。同时，通过有限元分析和台架试验，确定了H-5000规格双台肩绳索取心钻杆的机械性能，验证了计算方法的准确性，并提出了钻杆结构改进建议与下一步研究方向，为高性能薄壁绳索取心钻杆“服役”于5000 m地质岩心钻探工程提供了技术支撑。     

深孔绳索取心钻杆抗拉脱能力有限元分析

针对深孔施工过程中钻杆接头螺纹拉脱、杆体拉断等问题,以非线性有限元理论为基础,运用大型通用有限元软件对不同扣型不同参数下绳索取心钻杆螺纹副在拉伸及拉扭条件下的抗拉脱能力进行了分析计算。研究结果表明,螺纹副锥度相同时,负角度梯形扣的抗拉脱能力最强,不对称梯形扣的抗拉脱能力次之;同一扣型条件下,锥角变小时,螺纹副拉脱力呈现出先降后升的变化趋势;对于负角度梯形扣,随着负角度的不断增大,其抗拉脱能力有所增加;相对于拉伸,拉扭条件下螺纹副受力较为复杂,其抗拉脱能力略有降低。