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隨著國家對能源需求的日益增長，迫切需要采用深井、超深井鉆井技術來勘探開發(fā)深部油氣資源，目前我國陸上深井、超深井技術水平與美國相差很多，主要表現(xiàn)在高陡構造井斜嚴重，井下復雜情況和事故多，鉆井周期長，費用高，先進的鉆井、測井工具依賴于進口，其中井下鉆具事故多是一個很突出的問題，而卡鉆幾乎又是鉆進復雜地層的必出事故。處理嚴重的卡鉆事故一般需經(jīng)歷通、套、倒3道環(huán)節(jié)，即用反螺紋鉆桿倒螺紋、通井、套銑等。處理時間短則1個月，長則可達10月以上，費用少則幾十萬元，多則數(shù)百萬元。更有嚴重者可導致該井報廢，其損失巨大。探尋迅速解除卡鉆事故的技術，大大降低事故損失是深井、超深井鉆井工作的當務之急，其發(fā)展趨勢就是不斷研制和完善更加經(jīng)濟合理、更加科學的先進工具。本研究基于大量的鉆井事故處理經(jīng)驗和措施，根據(jù)井下卡鉆特點，研制了一種能很好地處理卡鉆事故的新型隨鉆安全接頭，并對其進行詳細的強度分析。
常規(guī)安全接頭如圖所示，它主要由上接頭、下接頭和密封圈組成。其工作原理是鋸齒形安全接頭的寬鋸齒形螺紋為左旋螺紋，相互間配合較松，上緊后靠凹凸斜面鎖緊。當上、下接頭鎖緊后可傳遞軸向負荷和正向扭矩，尤如一個整體。當反轉管柱時，首先使上下接頭接觸面解鎖，使公母螺紋退開，上部管柱與被卡工具脫開。常規(guī)安全接頭是上下接頭的正螺紋聯(lián)接，通�？蓾M足處理卡鉆事故的要求，但是工作不可靠，在偶然停鉆時，鉆柱彈性恢復，聯(lián)接在不要求倒開時而倒開，鉆柱沿井深各處的摩擦力是隨機的，倒螺紋時不能保證聯(lián)接處倒螺紋扭矩最大，從而不能保證在聯(lián)接處倒開。
a)設計要求根據(jù)鉆井卡鉆特點，確定卡鉆頻繁出現(xiàn)的部位，安裝新型隨鉆安全接頭。它既起到接頭的連接作用，又可在特殊情況下，需要將其倒開時，隨時可倒開。由于該隨鉆安全接頭置于整個鉆具的底部區(qū)域，且在鉆進當中一直處于隨鉆狀態(tài)，故需承受高泵壓、高抗拉、高抗扭、高抗壓(掛卡時要大力上提鉆具，下鉆當中可能出現(xiàn)突然的阻卡現(xiàn)象)等各種復雜受力。因此，要求該產(chǎn)品應具有較高的強度指標，并且要求一次性倒螺紋成功，安全可靠，不出現(xiàn)意外退螺紋使鉆具掉落井底。保證各種技術數(shù)據(jù)齊全、準確，誤差在要求范圍之內。
b)結構主要由上下接頭、滑套、銷釘和鋼球組成，如圖，上、下接頭為反螺紋聯(lián)接。
c)工作原理在正常鉆井作業(yè)中，它聯(lián)接在鉆具易卡部分的上端，當發(fā)生卡鉆事故時，停鉆、停泵，拆下回壓閥以上工具(鉆具內水眼需暢通)，向鉆具內投入鋼球，接上方鉆桿，開泵瞥壓使鋼球入座滑套上端，由于泵壓的上升，推動中心滑套剪斷定壓定位銷釘，使中心滑套上月牙鍵脫離鍵槽，當泵壓下降后停泵，然后正轉鉆具，使上下反螺紋接頭處分開，提升、取出鉆具。再進行套銑、打撈工作。在鉆井過程中，一旦發(fā)生活動鉆具無法解除的卡鉆事故，可利用該產(chǎn)品的獨特優(yōu)勢，迅速從卡點處將卡點上部鉆具倒出，從而將鉆井卡鉆事故轉化為井下落物事故，大大地簡化了事故處理的工藝措施，縮短了事故處理的時間。同時將事故處理的損失降低到最小，最終達到提高鉆井速度，降低鉆井成本的目的。
專業(yè)從事機械產(chǎn)品設計│有限元分析│強度分析│結構優(yōu)化│技術服務與解決方案
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