考虑流固耦合钻井液冲蚀引起的钻柱失效分析.pdf

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1、第27卷第2期中国海上油气Vo1．27NO．22015年4月CHINAOFFSHOREOILANDGASADr．2015文章编号：1673—1506(2015)02—0073—05考虑流固耦合钻井液冲蚀引起的钻柱失效分析*田家林杨志付传红杨琳李友朱永豪(1．西南石油大学机电工程学院四川成都610500；2．西南交通大学机械工程学院四川成都610031)田家林，杨志，付传红，等．考虑流固耦合钻井液冲蚀引起的钻柱失效分析[j]．中国海上油气，2015，27(2)：73—77，86．TianJialin，Yan

2、gZhi，FuChuanhong，eta1．Analysisofdrillstringfailurecausedbyfluiderosionconsideringfluid／structureinteraction[J]．ChinaOfshoreOilandGas，2015，27(2)：73—77，86．摘要基于钻柱与钻井液耦合影响因素分析，建立了钻柱失效模型，利用流固耦合和钻柱振动的基本理论对钻柱的振动频率和振动速度进行了求解，分析了钻井液密度、流速、流动应力以及钻柱的振动频率和速度对钻柱失效的影响，在

3、此基础上利用冲蚀理论对钻柱的失效进行研究得到了钻井液对钻柱的冲蚀磨损量以及最大冲蚀角度。根据算例参数设计了对应的室内实验，并将算例分析结果与实验结果进行对比，验证了本文所建的钻柱失效模型的正确性，结果表明考虑流固耦合钻井液对钻柱的冲蚀磨损量要远大于未考虑流固耦合钻井液对钻柱的冲蚀磨损量；层流状态下钻井液引起钻柱失效所发生的最大冲蚀角与钻井液和钻柱之间是否进行流固耦合无关。工程应用实例表明，本文研究结果可以较好地指导钻井作业实践，对于减少钻柱失效和降低钻井成本具有一定的参考意义。关键词流固耦合；钻井液冲蚀；

4、钻柱失效；冲蚀磨损量；最大冲蚀角中图分类号：TE921．2文献标识码：AAnalysisofdrillstringfailurecausedbyfluiderosionconsideringfluid／structureinteractionTianJialin·YangZhiFuChuanhongYangLinLiYou’ZhuYonghao(1．SchoolofElectromechanicalEngineering，SouthwestPetroleumUniversity，Chengdu，Sichu

5、an610500，China；2．SchoolofMechanicalEngineering，SouthwestJiaotongUniversity，Chengdu，Sichuan610031，China)Abstract：Onthebasisoftheanalysisoftheinfluencingfactorsinthefluid／structureinteraction，amodelofdrillstringfailurewasestablished．Bysolvingtheequationsbas

6、edonthefluid／structureinteractionanddrillstringvibrationtheo—ties，thevibrationfrequencyandvelocityofdrillstringwereobtained，andeffectsofthefluiddensity，flowrate，flowstress，andthevibrationfrequencyandvelocityofthedrillstringOilthedrillstringfailurewereanal

7、yzed．Moreover，thedrillstringfailurephenomenonwasstudiedusingerosiontheory，resultingintheerosionmassesandthemaximumerosionangle．Thecorrespondinglaboratoryexperimentwasdesignedaccordingtothefactorsofnumericalexamples．Thecomparisonbetweenanalysisresultsofnum

8、ericalexamplesandtheexperimentalresultsprovesthemodelestab—lishedinthispapertobecorrect．Theresultsshowthattheerosionmassesofdrillstringconsideringthefluid／struc—tureinteractionaremuchgreaterthanthatwithoutconsiderin