实时导向螺杆钻具钻柱螺纹动力学特性及优化设计方法

摘要：

由于钻井过程中载荷具有冲击性、不稳定性,螺杆钻具联接螺纹失效率居高不下.为提高螺杆钻具使用寿命,利用ANSYS建立了2-7/8 REG和4-1/2 REG螺纹分别在压力、弯矩、转矩3种载荷条件下的三维有限元分析模型,建立了减应力槽、切削第一啮合齿、双台肩3种优化结构,在3种载荷条件下对3种优化结构的力学行为和优化效果进行了对比分析,为螺杆钻具螺纹不同主失效原因的结构优化提供了选择依据.研究表明:压力载荷条件下的应力集中仅双台肩结构发生降低,降低比例为40%左右;弯矩载荷条件下,降低应力集中程度由大到小的结构顺序为减应力槽、切削第一啮合齿、双台肩;转矩载荷条件下,减应力槽结构能够降低以4-1/2 REG螺纹为例的大型螺纹的应力集中,比例为12.7%,但会加重以2-7/8 REG螺纹为例的小型螺纹的应力集中,此外,切削第一啮合齿和双台肩结构的降低程度均在10%左右.

关键词：钻井设计、螺杆钻具、钻柱螺纹、螺纹动力学、结构参数优化

分类号：TE22(钻井工程)

资助基金：国家自然科学基金;泰山学者工程专项;山东省高等学校青创人才引育计划;山东省自然科学基金面上项目

在线出版日期：2023-07-28（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共5页

页码：39-43