钻铤受力分析及强度校核计算

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1、第4卷第3期石油工程技术Vol.4,%No.32006年9月PETROLEUM%%ENGINEERING%&%TECHNOLOGYSep.%2006周春英（胜利石油管理局黄河钻井总公司，山东东营257009）在钻井过程中，由于摩擦、腐蚀等多种原因，钻铤外径逐渐减小，内径不断扩大。在钻铤制造过程中，热处理均采用整截面进行，所以在一定的磨损范围内，其材料的各项机械性能仍能满足使用要求。根据钻柱在井下的工作状态，分析了钻铤的受力情况，计算了钻铤外径符合标准时的内径范围，提供了覫177.8mm钻铤理论上的内、外径最大允许磨损值。钻铤内径外径受力分析弯曲强度比计算钻铤的主要作用

2、是给钻头施加钻压和防止井度短，其弯曲程度小，产生的离心力也小。斜，因此钻铤壁要厚、单位长度的质量要大，以保（3）弯曲力。正常钻进过程中，下部钻柱因受证钻铤具有足够的强度，加压时能降低下部钻柱的到自身的压力而弯曲，或是在离心力的作用下出现弯曲度，从而有效防止井斜和钻具折断。在钻井过弯曲，使钻柱受到弯曲力矩的作用。程中因各种原因，钻铤壁厚不断减小。API标准和（4）扭矩。钻柱在转盘的带动下旋转，钻柱与SY行标均规定了钻铤外径的最大允许磨损量，但井壁、钻井液产生摩擦，使钻柱承受一定的扭矩，对内径没有明确的规定，各单位根据具体情况设（井口处最大，底部最小）。定，没有精确的计算

3、过程，许多钻铤在临近报废值时便被宣判报废。钻铤是由特殊合金钢制成，其成本高、价格贵，提前报废势必造成巨大的浪钻井过程中，钻铤也要承受轴向力、离心力和费[1，2]扭矩，但其承受能力高于钻杆。所以，校核钻铤的。因此，通过分析钻铤的受力状况，计算出外径符合标准时的内径使用范围将具有十分重要的现强度，只需检验由其自身压力和离心力产生的弯曲实意义。应力是否满足要求。API标准和SY行标规定了钻铤弯曲强度比的允许范围，但对于钻铤内径（即水眼）的磨损情况没有给出明确的规定。在钻井过程中，钻柱有两种工作状态：起下钻钻铤最薄弱的环节是连接螺纹，连接螺纹损坏过程中，钻柱悬挂在井眼内，处于

4、拉伸状态；正常主要是由弯曲应力造成的。为保证内、外螺纹连接钻进时，在部分自重压力、公转离心力和旋转扭矩时的抗弯强度趋于平衡，钻铤内、外螺纹接头截面等因素的作用下，钻柱处于弯曲状态。此时，钻柱模数之比必须在一定的范围内，即内、外螺纹的刚受力情况非常复杂，由所采用的钻井方式决定。钻度保持一定的比例，这个比例称为弯曲强度比。井方式不同，工作状态随之改变，钻柱上不同位置SY行标规定，钻铤有下列情况之一时应予以所承受的载荷也有所不同。钻柱承受的基本载荷主报废：①钻铤弯曲，校直后仍然无法达到表1所示要有以下几种。的允许直线度；②水眼堵死，无法通开；③钻铤管（1）轴向力。起下钻过程

5、中整个钻柱处于悬挂体有夹层且无法切除；④钻铤管体伤痕超过表2所状态，由于其自身的重量，钻柱受到拉伸，最下端示的允许深度；⑤经过多次修复的钻铤，长度不足的拉力最小（等于0），最上端的拉力最大。8m。根据SY/T5956—2004《钻具报废技术条件》[3]（2）离心力。正常钻进时，弯曲的钻柱绕井眼，公转并产生离心力。由于钻铤强度高、刚度大、长覫177.8mm钻铤均匀磨损或偏磨后外径小于SY/收稿日期：2006-04-05改回日期：2006-06-22作者简介：周春英（1966—），女，1989年毕业于石油大学机械专业，现主要从事科技管理及钻具研究工作。联系电话（0546）

6、8771142，通迅地址：山东省东营市聊城路26号胜利石油管理局黄河钻井总公司管具公司。·42·石油工程技术2006年9月表1钻铤允许直线度钻铤长度全长允许直线度（mm）两端2m内允许直线度（mm）每米直线度（mm）（m）校直标准使用标准校直标准使用标准校直标准使用标准≤9≤3.0≤5.0≤1.5≤2.5≤1.5≤2.0＞9≤4.0≤6.0≤2.5≤3.5表2覫177.8mm钻铤螺纹台肩宽度及操作参数倒角圆新钻铤螺纹台肩宽度（mm）磨损后螺纹台肩宽度（mm）横向伤纵向伤均匀磨损偏磨限最小紧扣接头螺外径内径直径（深×长）深度后外径定尺寸扭矩纹型式（mm）（mm）（mm）

7、外螺纹内螺纹外螺纹内螺纹（mm）（mm）（mm）（mm）（kN·m）NC50177.871.4164.715.714.915.314.76.5×566.5164.68.043.4T5369—1994《石油钻具的管理与使用方钻杆、b=C-tpr（Lpc-15.875）+2a（2）钻杆、钻铤》[4]中所列数值时应予以报废，即外1000径＜164.6mm时即报废。所以，覫177.8mm钻铤均Ha＝-frn（3）匀磨损后外径必须≥164.6mm。API标准和SY行2标规定的钻铤内、外螺纹的弯曲强度比如下。25.4tpr（1）APIRP7G《钻柱设计和操作限度