含表面双裂纹的钻杆管体断裂性能研究

摘要

钻杆刺漏是钻杆在服役过程中最常见的失效形式，而钻杆表面裂纹的扩展是钻杆发生刺漏的直接原因。为更有效地评估钻杆表面含有多条裂纹时的安全性能，以某超深直井G105钻杆井口段为研究对象，建立管体外表面双裂纹有限元模型，分析了拉扭载荷下裂纹间距、次裂纹尺寸以及走向对环向主裂纹前缘J积分的影响。结果表明：轴向排列的环向次裂纹是相对最安全的，可大幅消减钻杆主裂纹前缘的J积分；环向排列的环向次裂纹相对最危险，可大幅增大钻杆主裂纹前缘的J积分；轴向次裂纹可增大钻杆主裂纹前缘或部分前缘的J积分，但增幅相对环向排列的环向次裂纹来说要微弱得多。次裂纹对主裂纹前缘J积分的影响强度随两裂纹间距的增大或次裂纹尺寸的减小而减小。因此在对含表面双裂纹的钻杆进行分析时，在次裂纹尺寸较大且距离较近的情况下应考虑次裂纹的影响；在次裂纹尺寸较小或距离较远时则可忽略次裂纹，将模型简化为单裂纹钻杆模型进行分析。

关键词

钻杆 / 双裂纹 / J积分 / 安全评估

基金资助

国家重点基础研究发展计划资助项目(No.2012CB215004); 国家科技重大专项课题资助项目(No.2011ZX05021-001); 中国博士后科学基金资助项目(No.2019M663865)