一种评价钻柱动态安全性的方法

摘要

本发明涉及一种评价钻柱动态安全性的方法，通过动态安全系数计算模型：计算动态安全系数，式中：n_d为动态安全系数；σ_s为钻柱材料的屈服极限；σ_d为动态应力；该方法更加符合实际钻井情况，可避免钻柱过早失效事故，为钻柱作业参数（钻压、转速）的优化提供了依据。

主权项

1.一种评价钻柱动态安全性的方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）计算钻柱与井壁动态碰撞产生的瞬态动态径向应力σ_c，其表达式为：式中，F_c为钻柱所受合力，A_c为碰撞接触面积；（2）计算钻柱轴线方向的正应力σ_x和钻柱横截面上的剪切应力τ，σ_x通过轴向载荷和弯矩计算得到，式中，F_x为钻柱在A截面上所受轴向力，M_y、M_z为Y、Z方向的弯矩；I_y、I_z为Y、Z方向的抗弯截面模量；其中，X方向为钻柱轴向方向，X、Y、Z方向中任意两方向互相垂直，X方向和Y方向组成了一个铅垂平面，Y方向指向向上；A为钻柱横截面积；τ由扭矩除以抗扭截面模量得到；（3）计算钻柱的主应力，其表达式为：$\left\{\begin{array}{c}{\sigma }_1=\frac{1}{2}{\sigma }_x+\frac{1}{2}\sqrt{{{\sigma }_x}^2+{4\tau }^2}\\ {\sigma }_2=\frac{1}{2}{\sigma }_x-\frac{1}{2}\sqrt{{{\sigma }_x}^2+{4\tau }^2}\\ {\sigma }_3={\sigma }_c\end{array}\right.;$（4）通过动态安全系数计算模型：计算动态安全系数，式中：n_d为动态安全系数；σ_s为钻柱材料的屈服极限；σ_d为动态应力；钻柱的动态应力采用如下计算公式计算：${\sigma }_d=\sqrt{\frac{1}{2}[{({\sigma }_1-{\sigma }_2)}^2+{({\sigma }_2-{\sigma }_3)}^2+{({\sigma }_3-{\sigma }_1)}^2]}.$