修井钻磨涡动钻柱诱发套管磨损程度分析

TE925; 钻柱在井筒中旋转时会发生涡动,与套管内壁发生碰撞和摩擦,导致套管磨损,降低井筒安全性.为此,考虑钻杆接头-套管、磨鞋-套管的接触非线性,使用ANSYS软件建立了钻柱动力学有限元模型,采用增强拉格朗日法进行接触求解,模拟钻柱在直井井筒中转动时的涡动,得到了钻柱的涡动轨迹和碰撞特性,探究了钻柱的涡动特性及钻柱涡动对套管造成的冲击和滚动磨损,在此基础上计算分析碰撞时的磨损体积,揭示了钻柱转速对套管磨损的影响规律.研究结果表明:涡动造成的钻杆接头、磨鞋与套管的接触有点-面与线-面两种形式,且以点-面接触为主;磨鞋、接头对套管造成的磨损主要为沿套管周向的不连续磨损;除去临界转速附近的结果,钻柱系统转速越高,其钻进期间涡动造成的套管磨损量越大.因此,修井钻磨时应尽量选用较低的转速以减少套管磨损,进而提升修井钻磨工作的安全性.