基于可靠性理论的钻柱疲劳寿命预测

摘要

钻井过程中极易发生钻柱疲劳失效事故,不仅影响钻进速度,而且大大降低了钻井效益,因此准确预测钻柱的疲劳寿命,对于提高钻柱的安全可靠性、减少钻井事故的发生具有重要意义.根据钻柱疲劳裂纹的扩展与钻柱的应力状态有关.首先对钻柱进行了应力状态分析,并进行了等效应力合成.在应力分析的基础上,结合可靠性理论,确定了影响钻柱疲劳裂纹寿命的随机性参数:钻压、转盘转速以及疲劳裂纹初始长度.结合Forman模型建立了钻柱Ⅰ、Ⅲ复合型疲劳裂纹扩展速率的计算模型.算例分析表明,该模型能够计算相应可靠度下钻柱疲劳裂纹的循环寿命,且计算结果与现场钻柱的使用寿命比较接近,能够满足现场钻井工程的精度要求.该模型具有一定的实用性,为钻柱疲劳寿命的准确预测提供了理论依据.