等壁厚螺杆钻具橡胶衬套失效研究

作     者：童华 陈国银 祝效华 TONG Hua;CHEN Guoyin;ZHU Xiaohua

作者机构：西南石油大学机电工程学院四川成都610500 成都成发科能动力工程有限公司四川成都610052 

出 版 物：《西南石油大学学报（自然科学版）》 (Journal of Southwest Petroleum University(Science & Technology Edition))

年 卷 期：2017年第39卷第6期

页      面：154-161页

核心收录：

学科分类：0709[理学-地质学] 0819[工学-矿业工程] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 0820[工学-石油与天然气工程] 082001[工学-油气井工程] 0818[工学-地质资源与地质工程] 0708[理学-地球物理学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 0815[工学-水利工程] 0816[工学-测绘科学与技术] 0813[工学-建筑学] 0814[工学-土木工程] 

基　　金：国家自然科学基金(51222406) 四川省高等学校科技创新团队(12TD007) 四川省青年科技创新研究团队(2014TD0025) 

主　　题：常规壁厚 等壁厚 磨损 疲劳失效 液柱压力 

摘      要：与常规壁厚螺杆钻具相比,等壁厚螺杆钻具以其输出功率大,输出扭矩稳定等优点获得业内认可。随着等壁厚螺杆钻具的逐步推广使用,等壁厚橡胶衬套失效问题也日益突出。橡胶衬套失效以后,螺杆钻具输出性能降低,使用寿命也减小,这对钻井速度和钻井效益都有较大影响。基于热力学原理、Principal strain疲劳算法,建立螺杆马达定转子数值模型,研究了井深、过盈量及粗糙度对橡胶衬套热力学行为的影响,并运用Fe-safe疲劳分析预测橡胶衬套寿命。研究结果表明,等壁厚橡胶衬套主要失效形式为疲劳失效;通过等壁厚与常规壁厚橡胶衬套对比分析可知,等壁厚橡胶衬套较常规壁厚橡胶衬套有更好的密封性能,且对静液柱压力敏感程度更低。对等壁厚橡胶衬套进行设计时,应重点考虑过盈量对橡胶衬套磨损的影响,以确保螺杆钻具安全高效工作。