基于實驗和數值仿真的鉆具防頂卡瓦結構優化

作者：董學成,熊柯睿,王國榮,王鵬程,匡生平

摘要：現有技術及裝備中對預防鉆具上頂的研究較少,目前沒有一套成熟的裝置能夠解決鉆具在溢流關井后高套壓引起的上頂問題。設計的鉆具防上頂裝置能夠有效解決這個問題,裝置所用卡瓦在工作過程中承受較大夾持力,其齒尖易發生磨損,直接影響防上頂裝置的錨定性能。運用有限元和室內實驗相印證的方法對卡瓦工作過程進行分析,分析了牙前角、牙頂圓角和齒頂距等參數變化對鉆具應力分布的影響,通過數值模擬得到鉆具Mises應力、接觸壓力及鉆具軸向滑移量的變化趨勢,優化出牙前角60°、牙尖部截面形狀為圓角,且半徑0.3 mm時為最合理的防上頂卡瓦牙型,并通過室內實驗進行了驗證。研究結果對鉆具防上頂裝置的卡瓦結構優化設計提供了理論依據。

發文機構：油氣藏地質及開發工程國家重點實驗室·西南石油大學 西南石油大學能源裝備研究院 中國石油塔里木油田分公司

關鍵詞：卡瓦結構防上頂裝置牙前角牙頂圓角齒頂距slips structureanti-jacking devicetooth rake angletooth top round chamfertip distance

分類號： TE92[石油與天然氣工程—石油機械設備]