气体钻井中气体携岩对钻杆的冲蚀机理研究.docx

第32卷第4期2010年7月

石油钻采工艺

OILDRILLINGPRODUCTIONTECHNOLOGY

Vol.32No.4July2010

文章编号：1000-7393(2010)04-0001-04

气体钻井中气体携岩对钻杆的冲蚀机理研究

林铁军练章华陈世春1.2李敏陈峰3

(1.西南石油大学油气藏地质与开发国家重点实验室，四川成都610500;2.渤海钻探工程公司华北塔里木钻井工程公司，

新疆库尔勒841000;3.新疆油田公司石西油田作业区，新疆克拉玛依834000)

摘要：气体钻井中气体携岩冲蚀钻杆是引起钻杆快速失效的主要原因之一。基于此，文中采用计算流体动力学(CFD)方法建立了圆形规则井眼、钻杆居中情况下的高速气体携岩冲蚀钻杆的两相流模型。通过对环空气体流场、钻杆表面冲蚀速度和岩屑颗粒对钻杆的冲蚀过程及其运动轨迹的分析后发现，与钻杆接头斜坡碰撞的岩屑颗粒对钻杆有冲蚀作用，最大冲蚀速度发生在钻杆接头斜坡面上，其次在公接头以上0.2~1.8m长度范围内的钻杆本体表面上。这些区域可能形成严重的冲蚀坑，也可能出现微裂纹，在受到钻井过程中的弯、扭、拉等动载荷联合作用下可能发生裂纹扩展、失效现象。

关键词：冲蚀；气体钻井；岩屑；两相流；失效

中图分类号：TE21文献标识码：A

Studyondrillpipeerosionofgascarryingcuttingsingasdrilling

LINTiejun,LIANZhanghua,CHENShichu2,LIMin,CHENFeng3

(1.StateKeyLaboratoryofOilandGasReservoirGeologyandExploitation,SouthwestPetroleumUniversiry,Chengdu610500,China;

2.HuabeiTarimDrillingEngineeringCompany,BohaiDrillingEngineeringCompany,Korla841000,China;

3.Shi-xiFieldOperationDistrictofXinjiangOilfeldCompany,Karamay834000,China)

Abstract:Erosionofgascarryingcuttingsingasdrllingisoneofthecausesofrapiddrillpipefailure.Basedonthis,twophaseflowmodelfordrillpipeerosionofhigh-speedgascaryingcuttingsisestablishedbyuseofthecomputationalfuiddynamics(CFD)method.Throughtheanalysisoftheannulargasflowfield,theerosionrateofdrllpipesurface,theerosionprocesandmotiontracksofcuttingsparticles,someconclusionsaredrawnthatsomecuttingsparticlescollidedwithdrillpipejointsslopeiscontributedforerosionandthemaximumerosionrateliesontheslope,thesecondworsterosionzoneisthedrillpipesurfaceuptothejointfrom0.2mto1.8minlength.Theseareasmayleadtoseriouserosionpitsandmicro-cracks.Ultimately,thecrackpropagationandfailurephenomenonmayalsoappearinthedrillingprocessundercombinedactionoftension,bendandtorsiondynamicload.

Keywords:erosion;gasdrilling;cutting;two