为了优化套管锻铣工具结构,对活塞及刀体等核心机构的作用力传递关系进行充分分析,采用理论计算及有限元仿真两种计算方法,建立了活塞推力与单翼刀体和套管之间接触力的定量关系公式,并分析了活塞推力对套管局部屈服的影响。结果表明,随着活塞上的压力不断增加,接触反力和施加的活塞推力是线性关系,两者比值约为13,并且活塞推力对套管材料局部屈服的影响并不明显,在套管锻铣工具设计中,优先选择合适的节流喷嘴,使产生的活塞载荷能够确保工具在套管上不打滑即可,然后在转矩和钻压作用下,刀体就可切削套管。该研究为套管锻铣工具后续节流喷嘴尺寸的选择、工具施工参数的优选提供了理论依据。

钻井过程中钻井液不间断循环,可保证在上、卸钻杆操作过程中井下压力的稳定,解决井壁坍塌、溢流、沉砂卡钻一系列问题。为实现钻井过程中钻井液的连续循环,设计一种钻井用不停泵连续循环阀,应用有限元软件ANSYS对所设计的阀体结构进行分析,计算阀体在不同工况下的应力。结果表明,连续循环阀阀体结构的最大应力小于材料的屈服应力,强度满足要求。现场试验证明不停泵循环阀工作可靠,可实现钻井过程中钻井液连续循环。