超深井钻具疲劳失效机理及材质优选技术研究

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超深井钻具疲劳失效机理及材质优选技术研究
近年来,随着钻井井深增加,钻具服役工况变得更加恶劣。钻具疲劳作为钻具失效主要形式严重影响钻井安全和钻井经济效益。
目前,API钻具标准对钻具疲劳性能如何测试,高强度钻具应具有怎样的疲劳性能没有规定。API标准中钻具最高强度级别为135ksi级别,实际上国外已经大量采用150ksi、165ksi级别的钻具。
因此基于疲劳性能的超深井高强度钻具材质优选技术对于超深井钻具材料研制、测试和选用极其重要。本文通过超深井钻具失效案例统计,分析了钻具疲劳失效原因和机理；对目前超深井常用钻具和新开发的X1钻杆材料进行了常规力学性能测试,根据小子样升降法测试了五种钻具材料的概率疲劳强度,优选概率分布模型并拟合疲劳寿命,进而得到钻具材料P-S-N曲线,为材质优选技术提供了实验基础；探讨了实物钻具概率疲劳强度和疲劳P-S-N曲线测试方法；研究了材料力学性能、夹杂物和H2S.对钻具疲劳的影响,从疲劳角度完善了API标准中钻具材料性能指标,最终形成考虑疲劳性能的钻具材质优选技术。
通过上述研究得到如下结论：(1)与浅井相比,超深井钻具下部钻具振动、反转加剧引起的疲劳失效 ...

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关键词：疲劳强度 材料力学 性能测试 概率分布 经济效益