鉆桿刺槽原因的流體力學(xué)分析.pdf

1、鉆桿在工作過程中易沖蝕損傷,特別是在鉆桿加厚部位附近出現(xiàn)的刺槽現(xiàn)象,甚至?xí)?dǎo)致鉆桿斷裂。因此對鉆桿刺槽的原因及過程進行深入研究具有重要意義。井下流體的腐蝕作用、鉆井液中的固相顆粒的沖蝕作用以及加厚過渡區(qū)結(jié)構(gòu)尺寸引起的流型變化是鉆桿內(nèi)壁形成刺槽的主要因素。
　　 材料對比實驗發(fā)現(xiàn):鉆井液在無固相條件下,流速和粘度的增加導(dǎo)致新、舊鉆桿和鋁材的沖蝕量的增量均非常小,同等條件下,新、舊材料的沖蝕量基本一致,鋁材沖蝕量較大。固相顆粒越細(xì)、

2、濃度越高,則鉆井液沖蝕作用越強,粒徑在0.05～0.1mm時,沖蝕作用最大,且同等流量時,沖蝕量大小依次為鋁材、舊材料、新材料;鉆井液粘度及圍壓的增大導(dǎo)致沖蝕量增加,但增量很小;腐蝕性介質(zhì)對沖蝕作用影響明顯;
　　 結(jié)構(gòu)對比實驗發(fā)現(xiàn):鉆井液密度對鉆桿接頭的沖蝕影響基本可以忽略;粘度越高,對鉆桿接頭的耐沖蝕性影響越大;固相顆粒是造成鉆桿接頭沖蝕的主要原因;沖蝕作用較強的位置處于公接頭焊縫后的縮徑處、公母接頭接合處以及直徑較小的公接

3、頭內(nèi)加厚處;鉆桿接頭內(nèi)部過渡處的結(jié)構(gòu)尺寸對沖蝕也有一定的影響;在連續(xù)240h沖蝕實驗后,原結(jié)構(gòu)的鉆桿公接頭出口處出現(xiàn)明顯的刺槽現(xiàn)象;
　　 通過數(shù)值模發(fā)現(xiàn)流體進入鉆桿公接頭后,流場受鉆桿內(nèi)部幾何結(jié)構(gòu)變化而發(fā)生改變,在鉆桿內(nèi)流道變徑處和接頭處相關(guān)參量都發(fā)生了顯著的變化;鉆井液流速、粘度、固相顆粒體積分?jǐn)?shù)、固相顆粒尺寸、鉆桿加厚帶長度等因素對鉆柱內(nèi)壁沖蝕率的影響與實驗結(jié)果基本一致。
　　 本文通過理論分析、室內(nèi)實驗與數(shù)值模擬