塔河油田套管损坏原因及损坏机理分析
井下套管损坏机理及围压分析-英文翻译
套管钻井和阶段性工具的结合：一种独特的 缓和井底条件的方法 Combination of Drilling With Casing and Stage Tool Cementing: A Unique Approach to Mitigating Downhole Conditions 作者：R. R o b i n s o n,S a n d R i d g e E n e r g y, a n d S. R o s e n b e r g, S P E, B. L i r e t t e, S P E, a n d A.C. O d e l l,S P E, W e a t h e r f o r d I n t l. L t d. 起止页码：1-12 出版日期（期刊号）：2007年2月20日 出版单位：SPE/IADC Drilling Conference 摘要 目前科罗拉多州重大挑战是在派深斯盆地西北部的天然气田钻井和套管方案的设计。这一地区地质情况较为复杂，其与浸渍形成岩床，导致“克鲁克德钻洞“的产生。因此造成的问题，包括钻井时失去流通，并未能使水泥下到水泥工作台的9 5/8寸套管，可能造成套管达不到总钻探的深度。 通过对问题的勘察，管理人员在该地区得出结论认为，一种不同的方法得到授 权是和选定的套管钻井（DWC）作为以前勘察的替代。钻井与套管，加上固井的表面外壳，预计将产生显著有效的表面和套管钻孔作业，从而减少了非生产性时间（NPT）和相关的成本。 本文回顾了在派深斯盆地中遇到的问题即传统的表面钻井和套管作业。同时也 审查了钻井监督关于套管和钻井的实施方案。 背景 自2003年以来投资方已在派深斯盆地开采天然气。图1显示普通区域的地图。在遇到比较困难的钻井和套管表面制造空穴，钻井监督人员有丰富的经验来判断以及解除困难。这通常是针对约3100英尺的钻采深度。钻井所造成的问题浸渍形成岩床，失去了循环间隔，而且岩石的强度不够。常规钻井泥浆马达使用的做法和低重位（钻压）钻探了十二寸又四分之一深。表面空穴因为高钻压与常规钻井测试 。 结果往往有严重的增加倾向，有时超过7 。表l列出了一个典型的常规钻具组合，
注水井套管损坏原因分析及预防措施
注水井套管损坏原因分析及预防措施 摘要：根据某油田地质特征和注水开发套管损坏的特点，从泥岩吸水蠕变、砂岩膨胀等方面分析油田套损形成的原因，并提出了综合预防及治理措施。实际表明，注入水进入地层后，在砂岩垂向膨胀、轴向拉应力和泥岩径向挤压载荷的作用下，使套管发生变形损坏。采取合理注入压力、选择合适套管等级、调整注采井网、控制注水压力和工艺措施是预防套损的有效手段。 关键词：套管损坏注水开发蠕变砂岩膨胀 某作业区从2007-2011年共发现注水井套损井70口，套损井主要为水井。从现场验证的情况来看，其中套损形式以变形为主共有49口，占70%，其次是错断17口井，占24.3%，其次还有套管破裂、外漏、拔不动。大部分套损井为多变点、长井段损坏，其中断层附近的套损井所占比例较大，且套损程度比较严重，大部分套损点位于射孔井段内夹层部位或顶界附近。 1原因分析 1.1泥岩段套管损坏分析 （1）注水诱发泥岩段套管损坏的基本原因。注入水进入泥岩层，改变了泥岩的力学性质和应力状态，从而使泥岩产生位移和变形，挤压造成套管损坏。当注水井在接近或超过底层破裂压力注水时，大量高压水便窜入泥岩隔层、地层界面引起物质、地层因素变化，对套管产生破坏力。不平稳注水使地层经常性张合，导致套管周围的水泥环松动、破裂，注入水得以沿破裂的水泥环窜至泥岩层，使注入水与损坏段外泥岩充分接触。 （2）由于地下岩层非均匀地应力存在，当注入水进入泥岩层，破坏了其原始的含水状态，使泥岩层出现侵水软化，产生了蠕变变形，从而在套管周围形成了随时间变化而增大的类似椭圆型的径向分布非均匀外载，要忽略水泥环的作用时，这种载荷在最大地应力方向将超过该深处的最大主地应力值，而在最小地应力方向低于该深处的最小主地应力值。 套管周围蠕变外载的分布形式用椭圆形表示，一般情况下，套管周围椭圆形蠕变外载的分布规律可表示为： ，（1） 套管外载的最终值与地应力成正比，比值以K1、K2表示： ；，（2） 式中：—套管所受的径向蠕变外载力，MPa；—与最大水平地应力方向的
三极管的损坏机理分析
半导体三极管的损坏 [摘 要]三极管的损坏, 主要是指其PN结的损坏。按照三极管工作状态的不同, 造成三极管损坏的具体情况是: 工作于正向偏置的PN 结, 一般为过流损坏, 不会发生击穿; 而工作于反向偏置的PN 结, 当反偏电压过高时, 将会使PN 结因过压而击穿。 [关键词]三极管; 击穿; 偏置 NPN型三极管 I C I E 半导体三极管在工作时，电压过高、电流过大都会令其损坏。在课堂上我们了解到，其实三极管被击穿还不至于到损坏，但其击穿后功率过大、温度过高会令三极管烧坏。 下面，我们将对每一种可能的情况进行探讨、浅析。 从半导体三极管的内部结构来看, 它相当于两 个背靠背的PN 结(即发射结和集电结)。这两个PN 结, 对于PN P 型三极管来讲, 相当于两只负极在一 起的二极管, 如图1 所示; 对于N PN 型三极管来 讲, 相当于两只正极在一起的二极管, 如图2 所示。 SJTU
图1PN P 型三相管 图2N PN 型三相管 而其实三极管的损坏，一般是由于二极管的PN结损坏构成的。在不同的工作状态下, 发生损坏的情况与这两个PN 结的偏置情况有关。总的来讲, 工作于正向偏置的PN 结, 当通过的电流过大时, 将会使它的功率损耗过大而烧坏, 但由于正向偏置的PN 结两端电压很低(锗PN 结约为0. 2V 左右, 硅PN结约为0. 7V 左右) , 故此时不会使PN 结发生击穿; 而工作于反向偏置的PN 结, 当反偏电压过高时, 将会使PN 结击穿, 如击穿后又未限制流过它的反向击穿电流, 将会使击穿成为永久性的、不可逆的击穿, 从而造成其彻底损坏。 在这里，我们先介绍一下三极管的各种参数: 主要了解三极管的3个极限参数：Icm、BVceo、Pcm即可满足95%以上的使用需要。 1. Icm是集电极最大允许电流。三极管工作时当它的集电极电流超过一定数值时，它的电流放大系数β将下降。为此规定三极管的电流放大系数β变化不超过允许值时的集电极最大电流称为ICM。所以在使用中当集电极电流IC超过ICM时不至于损坏三极管，但会使β值减小，影响电路的工作性能。 2. BVceo是三极管基极开路时，集电极-发射极反向击穿电压。如果在使用中加在集电极与发射极之间的电压超过这个数值时，将可能使三极管产生很大的集电极电流，这种现象叫击穿。三极管击穿后会造成永久性损坏或性能下降。 3. Pcm是集电极最大允许耗散功率。三极管在工作时，集电极电流在集电结上会产生热量而使三极管发热。若耗散功率过大，三极管将烧坏。在使用中如果三极管在大于Pcm下长时间工作，将会损坏三极管。需要 SJTU
易损轴承的损坏机理分析 (DEMO)
易损轴承的故障机理分析 一、引言 在我们日常的设备检测和维修工作中会发现，一些设备的轴承较其它设备（同类）损坏几率要高。一般我们知道轴承的正常使用寿命应在1万小时以上，然而事实上一部分轴承使用寿命只有几千小时就已失效。而且失效原因时常不易查明。 二、易损故障机理分析 一般轴承运行中各部件受力较均匀，所以轴承损坏几率低。而当轴承受到额外附加力作用时，轴承部分零部件会受到很大的应力，致使过早发生疲劳而失效，其中一些原因很难判断。如：轴承不对中等装配问题尤其难判断。 1.轴承不对中实际上反映的是轴承坐座标高和左右位置出现偏差，由于结构上的原因，轴承在水平方向和垂直方向上具有不同的刚度和阻尼，不对中的存在加大了这种差别，虽然油膜既有弹性又有阻尼，能够在一定的程度上弥补不对中的影响，但当不对中过大时会使轴承的工作条件改变，使转子产生附加的力和力矩，甚至使转子失稳和产生碰摩。 2.轴承不对中使轴颈中心的平衡位置发生变化，使轴系的载荷重新分配，负荷大的轴承油膜呈现非线性，在一定的条件下出现高次谐波振动。负荷较轻的轴承易引起油膜涡动进而导致油膜振荡，支承负荷的变化还使轴系的临界转速和振型发生改变。 3.轴承不对中在多组部件构成的设备中极易发生，它使轴承产生很大的附加力，尤其在转子的非驱动端更是严重。其原因是在驱动端由于受联轴器的约束不易发生轴的摆动，而轴的非驱动端由于相对自由度大，轴摆动也较大，同时也会产生较大的冲击力。这就是一些较长轴的设备往往非驱动端振动较驱动端大的原因。另外、相对刚度较小的零部件更易被外力激励，能量首先在刚度小的地方释放出来。 4.轴承严重磨损或装配等原因引起偏心时，轴的中心将产生振摆，(实质也是一种受迫振动，振动频率为激励力的频率)振动的频率为n fr;一般频谱中在加速度包络谱中有以工频及其谐波为主的冲击现象。若滚动轴承局部受连续的过大载荷还会引起与润滑不良相同的迹象。（除有色噪声外无其它特征频率出现） 5.滚动轴承若工作在有较大间隙的情况下，载荷会集中作用于加载方向的少数几个滚子上，使这几个滚子与滚道之间产生很大的接触应力和接触变形。容易使轴承受到疲劳破坏。 6.滚动轴承既有滚动摩擦也有滑动摩擦。滑动摩擦是由于滚动轴承在表面曲线上的偏差和负载下轴承变形造成的。在运动副之间的载荷过大或速度过高（或加速度过大）都易造成滑
套管的损坏与现象
一、套管损坏现象及判断 由于各种因素作用的结果，会使石油井套管产生破损。对于套管破损的油(水)井必须正确地判断、及时修复，才能保证油田生产的正常进行。所以，及时发现与正确判断套管损坏相当重要。一般来讲，在油(水)井生产或作业施工中是可以发现套管损坏的。例如： (1)正常生产过程中，突然发现有大量淡水或泥浆产出。 (2)生产过程中井口压力下降，产液量猛减。 (3)注水井突然发生泵压下降，注水量大增的现象，但却又注不到注水目的层位。 (4)作业施工时，起下钻具(或管柱)有遇阻现象。 (5)套管试压不合格，稳不住压力。 (6)发生地震后，油井不出油等。 发现上述现象后，应当进一步弄清套管损坏的情况和类型，查明破损的程度和形状等。通常在探测套管损坏时，采用工具通径检查和仪器工程测井两种方法。工具通径检查是用通井规、铅模或侧面打印器等工具下井进行实探检查；而工程测井主要是采用测井仪器进行微井径测井、井下电视测井等。近年来，也有采用工艺技术方法检查套管损坏情况的。如采用双水力压差式封隔器进行双卡法找漏，也是一种很有实用价值的方法。 二、套管损坏的类型 由于造成套管损坏的原因很多，每口井的具体情况又不相同，故套管损坏的形式多种多样。但按其损坏的程度和性质，可以分为套管变形、套管断错、套管破裂和套管外漏等四种类型。l．套管变形 凡是由于地应力轴向应力变化，以及套管外挤压力大于内压力等因素的作用所造成的套管一处或多处缩径，挤扁或弯曲等变化，统称为套管变形损坏，简称套管变形。 套管变形主要有以下几种： (1)套管缩径： 凡是套管发生局部内径缩小或出现凹形变形者，称为套管缩径变形，简称缩径。 (2)套管挤扁 现场统计与铅模打印资料证明，这类变形井较多，是油(水)井套管损坏中常见的一种。凡是套管截面由于四周受力不均匀而变成不规则椭圆形的，称为套管挤扁变形，简称套管挤扁。在实际生产中，套管挤扁变形很复杂，分一处挤扁变形与多处挤扁变形等。 (3)套管弯曲 由于轴向应力作用不均匀所造成的套管轴线发生弯曲变形，叫做套管弯曲变形，简称套管弯曲。 这种弯曲的形状很多，弯曲程度也不一样。有的弯曲段很小，弯曲的幅度和曲率很大；有的弯曲段很长，弯曲的幅度和曲率很小。 2．套管断错 所谓套管断错，是指套管在轴向(即指铅垂方向)发生断裂、在径向(即水平方向)发生位移的双向叠加变形，简称套管断错。 一般，套管断错可分为浅部断错(即指油层以上部位或接近地表部分)、油层部位断错和深层断错(即指油层下部)三种情况。不同油田或同一油田的不同区块，断错类型的特征也不相同，有的油田油层底部断错多，有的油田深层断错多。从断错的程度上看，断错的径向位移变化范围也很大，从几毫米到几十毫米不等，严重者套管全部错开。按套管断错的复杂性来看，一口井一般只会出现一处断错，个别井也有两处断错的。 3．套管破裂 套管破裂主要指套管在轴向上发生破孔或缝洞的现象。 造成套管破裂的原因很多，除了套管本身质量差之外，还有内应力和内挤压力、技术改造施
油水井套管损坏机理与防治.doc
科学管理 2016 年第11期 油水井套管损坏机理与防治 杜兴龙 大庆油田有限责任公司采油五厂一矿黑龙江大庆163513 摘要：随着社会经济的不断发展，针对现阶段损坏程度日趋严重以及套损井数目日益增多的问题，已经得到人们的广 泛关注。本文简要分析了套损井损坏机理分析，并深入研究了修复工艺技术应用，最后提出了套损井防治建议。旨在让人 们直观的认识油水井套管的本质，更好地开展相关工作。 关键词：油水井套管损坏机理防治 目前，我国的多数油田已经逐渐进入注水开发阶段。目前，套损通常情况下包括套管变形以及套管破损漏 与此同时，由于现阶段的生产周期的不断增加，相应的，失，相应的会在前期进行一些修复措施，一般采用的修复 由于注水以及地层下沉压实等，进而引起应力的相应变措施有以下几种：水泥浆封堵工艺，其又包括特殊管柱封 化，并伴随着固井质量、油水井套管材质与井下作业等原堵工艺、封堵工艺、大剂量水泥灰浆封堵工艺、化学药剂 因，以至于油水井套管产生破损与变形的状况。总之，套封堵工艺、超细水泥灰浆工艺以及普通水泥灰浆封堵工艺 损井不仅极大的影响了增产和增效，还在一定程度上给井等；套管整形技术，通常情况下借助于变径整形器以及下 下施工作业加剧了风险性以及难度。入梨形铣锥进行相应的机械修复就可以轻松应对套管的轻 1套损井损坏机理分析 微变形，但是如果相应的油水井套损特别严重，且一般是众所周知，油水井套管损坏是由于诸多因素综合作用斜井段时，则必须借助于爆炸整形工艺技术；取换套与套 产生的。通常情况下，其影响因素有以下几种：腐蚀因管补贴工艺。 素、工程因素以及地质因素。一般的，地质因素涉及到岩 3套损井防治建议 3.1 预防建议 层运动、地层出砂造成上覆岩层沉积压实、断层以及泥岩 的蠕变与吸水膨胀等。工程因素涉及到高压注水、射孔及进行必要的井身结构优化：借助于比较探讨地层岩性 措施作业、固井质量以及套管结构等。腐蚀因素在一定程和套损井段的联系，并在后期相应的安排井位时，可以更 度上与该区域矿化度、入井液的含硫、含氧、注入水以及好的远离地层倾角相对较大的泥岩段与断层，与此同时， 地层水有关。进一步加大优化井身结构的力度，以至于在套管易损井段借助对相关的油水井套管损坏的规律以及特点可以得合理的借助更耐用的厚壁套管。尽可能的提升注入水的水 知，综合油田开发特征以及油藏特征，一般的，将影响油质：在此过程中，必须尽可能的降低注入水中的腐蚀性物 水井套管的原因概括为几下几点：质的含量，基于此，添加有效的除垢剂以及杀菌剂，可以 1.1 泥岩吸水后粘土膨胀造成的套管变形 在很大程度上降低注入水对套管的损坏。可以采用添加封隔通常情况下，基于岩性进行研究，各储层中普遍有砂进而极大的保护套管：针对高压注水井以及压裂井必须借助 泥岩互层段以及泥岩段等。所以，在注入水逐渐进入泥岩于合理的封隔措施，从而在根本上保护上部套管，极大的降 层之后，由于在泥岩中普遍存在的粘土矿物会随着吸水量低高压对上部套管的破坏作用。最后，有机的结合射孔层段 的增加，进而产生极大的膨胀变形，以至于泥岩段的成岩地层压力以及固井质量等，从而切实的避免出现压裂酸化和 胶结力在很大程度上会不断降低，从而逐渐塑化，致使其射孔的情况，利用正确的压裂压力和孔密与孔径控制。 3.2 治理建议 移动范围更广泛，与此同时，产生大量的非均匀应力，并 进而作用于油水井套管，极大的加剧了套管的变形程度。在油水井的治理过程中，一定要灵活的采取相应的措 1.2 射孔因素 施。针对套管严重变形的油水井，必须采取爆炸整形以及现阶段，射孔作为一项重要的完井方式，与此同时，机械整形的治理办法；通常情况下，不仅要借助于传统的 其在工作过程中形成的高压能够极大的破坏套管。除此之找漏验套工艺进行油水井的治理，还能够借助于国际上相 外，首先，孔眼周围的固井水泥墙会在很程度上由于射孔关的先进的套损检测技术，像数控超声电视测井以及井径 时受到强烈冲击，从而发生严重变形，以至于固结力降测井等；针对套管已经漏失的油水井，通常情况下会采取 低，从而使其对套管的保护作用降低；其次，射孔也会引相应的封堵，并辅助以卡漏的方法进行彻底治理；针对套 起套管自身的应力的相应变化，进而造成套损。管破损严重的油水井，一般情况下借助于打更新井、侧钻 1.3 腐蚀因素 以及小套管固井；针对轻微变形的油水井，且没有耽误常通常情况下，注入水与产出液中包括的盐和酸性物质规作业时，一般能够继续进行生产。 4结论 等强腐蚀性物质，可以在一定条件下和套管中的铁之间发 生化学反应，从而极大的降低了套管的壁厚，进而引起套总之，油水井套管损坏机理与防治已经得到的人们的 管强度不足，这也能够在一定程度上加剧套管疲劳，甚至广泛关注，也取得了一定的研究成果，但我们应该清楚的 是引起套管发生渗漏现象。一般的，腐蚀作用针对地层水认识到，我国现阶段的油水井套管研究仍处于起步阶段， 以及注水井矿化度相对较高的油水井腐蚀更严重。其发展进程任重道远。本文通过分析油水井套管损坏机理 2修复工艺技术应用 与防治，旨在使人们直观的认识到油水井套管的本质，更 2.1 套损井找漏验套工艺应用 好地开展相关的工作，进而服务于人们。
油田开发过程中油水井套管损坏问题探讨
油田开发过程中油水井套管损坏问题探讨 发表时间：2018-09-12T15:55:39.603Z 来源：《基层建设》2018年第23期作者：徐智勇[导读] 摘要：现阶段，油田生产作业频繁，生产周期逐渐变长，以及注水、底层下沉引起的应力变化，造成油田开发过程中油水井套管损坏现象逐渐增多，严重影响着油田的产量和开采效率，而且为井下施工带去一定的风险与难度。 长庆油田分公司坪北石油合作开发项目经理部陕西延安 716000 摘要：现阶段，油田生产作业频繁，生产周期逐渐变长，以及注水、底层下沉引起的应力变化，造成油田开发过程中油水井套管损坏现象逐渐增多，严重影响着油田的产量和开采效率，而且为井下施工带去一定的风险与难度。基于此，本文首先分析套管损坏机理，继而提出有效的预防、检测及修复技术措施。 关键词：油田开发；油水井；套管损坏 引言 在油田生产中，如果发生套管损坏，会造成注采井网布局不合理，影响开发效果与进度，如果重新打更新井会大大增加成本，同时拖延开发进度，因此，套管损坏的预防与修复成为油田开发中亟待解决的问题。 一、套管损坏的类型 首先油田开发中多种因素的干扰，套管损坏的类型较多，常见的有套管的破裂、变形、穿孔、错断等，对套管的运行造成很大的影响，严重的会导致流体泄漏，影响油田生产。如果注水井的套管发生故障，会导致注入水的窜槽，影响注水效果。油井的套管损坏，导致压力的泄漏，影响到井下抽油泵的正常运行，致使油井产量大大降低。 套管变形有缩颈变形和弯曲变形两种，有一些还有套管漏失的现象，包括套管断裂、套管错断，一旦出现套管损坏，必须进行修复技术措施。对井下套管进行修复，可以解决套损故障，保障油水井的正常生产，满足油田开发过程中的技术要求。 二、套管损坏机理 1、地层力对套管的破坏 第一，套管受盐层塑性流动产生的外挤压力而出现损坏和变形，盐膏和盐层发育井段，在波动的外界压力、高压和高温下出现塑性流动，产生较大的外挤压力，大大的超过上覆地层压力而挤毁套管，尽管在有水泥封固的组合套管中，外壁受到的压力会明显减小，但非均匀载荷也会通过固体介质传递到外壁，造成破坏。 第二，在盐层的溶解作用下，扩大了井眼或是造成坍塌而产生外挤压力和冲击力挤毁套管，通常情况下会有结盐出现在损坏处，压裂放压可释放出盐水，严重情况下结盐会卡死油管和套管，不能进行大修。 第三，断层区间非均质力对套管造成的损坏，区间压力会因为断层的存在而表现的不平衡，同时出现水串，加重了套管受力的非均质性，损坏套管。 第四，断层滑移和泥岩蠕动形成的剪切力破坏套管，泥岩层段因高压注水的侵入而出现膨胀蠕动挤压套管，侵入到断层后润滑侧面而出现侧移，形成的剪切力会破坏套管。 第五，在高寒地区永冻层的解冻和再结冻对套管形成损坏，永冻层随着钻进或是热流作用而出现解冻，上覆地层的下沉就会造成套管变形，完井后的油井在间断生产或未生产的情况下又会重新结冻，加大的体积也会损坏套管。 2、施加外力造成的套管损坏 施加外力对套管的损坏主要包括摩擦力、流体动静力、注水诱发力对套管造成的破坏。套管下入过程中与岩层之间的相对摩擦，生产过程中流动的岩屑和泥浆与表面产生的摩擦，下钻杆中产生的碰撞和摩擦，这些情况下产生强大摩擦力的同时还会严重破坏套管。在钻井和固井过程中流体会对套管内外壁形成冲击，如果其强度小于套管设计强度则不会造成破坏，但在注水、光油管压裂或环空压裂等高压措施下就会形成强大的轴向力而破坏套管。注水开发过程中通常需要施加高压，在超过注水层上覆岩压的情况下就会形成浮托和滑移形成剪切、弯曲和拉伸，损坏套管。 三、油田开发过程中油水井套管损坏的预防及修复 1、套损预防技术 油田开发过程中，要想杜绝套损现象、保持井筒完整，确保油田开发顺利，保障油田产能，就应该以预防为主的原则，控制套损现象的发生，采取有效的预防措施，防止发生套损故障。 控制合理的注水压力，严格配注要求，实现水驱的开发效率。针对高渗透层控制注水，低渗透层加强注水，并对套管的承压能力进行测试，防止超高压运行状态下，引起套管的变形。长期高压注水，导致套管超负荷运行，套管受到地应力和地层压力的作用，极易发生套损的现象。合理控制油井的生产压差，提高油井的开采效率，降低套损的发生率，减少井下修井作业的工程量，从而降低油田生产的成木，才能达到提高油田生产效率的目的。 2、套损检测技术 检测技术的使用，可以准确判断出套损的位置以及套损的类型，帮助工作人员制定合理的修复技术，提高套损修复的工作效率。现阶段，我国已经形成的套损检测技术主要有井温仪测量井温曲线的技术措施，验证套管泄漏的情况。多臂井径仪井径测量技术，可以测量井径的变化，判断套管的缩颈变形。超声波成像技术措施的应用，能够分析井下套管的影像资料，更加精准地判断套损的类型。井下电视检测技术的应用，将井下套管的运行情况进行现场直播，实现了可视化管理的目标。通过各种检测技术的使用，能够准确判断井下套损的类型，采取相应的对策，实施修井作业，及时恢复套管的正常运行状态。 3、套管修复技术 套管修复技术主要包括套管整形工艺、套管修补技术、套管加固技术、倒套换套技术以及套管内侧钻工艺。 根据缩径变形的复杂程度不同，套管整形工艺可分为机械整形和爆炸整形，机械整形修复工艺主要应用于轻微缩径变形，而在形变超过内径12%的严重变形情况下就可采取爆炸整形工艺。机械整形工艺中的主要设备有辊子整形器、梨形整形器和铣锥等，受制于配套设备和钻具重量，通常是对轻微缩径变形、套管毛刺等情况进行处理。爆炸整形是通过爆炸的瞬时能量来应对挤压应力和变形应力进行扩张膨胀，重新分布局部地应力完成修套。爆炸整形通常应用在变形后井径超过70 mm的套管。
柳南区块套管损坏机理研究及综合治理技术
柳南区块套管损坏机理研究及综合治理技术 焦金生,焦光辉,薛 涛,朱磊磊 (冀东油田公司陆上油田作业区,河北唐海 063200) 摘 要:针对柳南区块开发中后期套管损坏较多,严重影响油田正常开发生产的情况,对该区块套管损坏的因素进行了分析,总结了套管损坏的规律,并对套管损坏修复和综合治理技术进行了研究和应用,使油井井况好转,区块开发效果明显改善。 关键词:套管损坏;机理研究;综合治理 中图分类号:T E358+ .4 文献标识码:A 文章编号:1006—7981(2012)16—0093—02 柳南区块构造复杂,断层较为发育,非均质性严重,特别是近几年加快了开发速度,油水井措施作业频繁,随着油藏采出程度的增加,油层动用程度提高,又造成地层出砂严重,部分油层经历多次射孔、挤封,极易造成套管破损变形。同时随着开采方式的增加和改进,如负压采油、分采等,套损形势更加复杂,修井难度越来越大。统计分析柳南区块共发生套管损坏井26口,占总井数28.6%,套管损坏严重影响了油田正常的生产。轻者可使生产管柱不能正常下入,重者可造成油井套管外井喷,致使油井报废。套管损坏使部分增产措施不能实施,尤其是部分主力油层段,严重影响区块的开发水平提高,造成局部剩余油暂时无法动用或相当长时间内无法动用,增加了油田稳产难度。因此,加强油井套管损坏机理及治理技术研究,已成为目前油田面临的重要课题。1 套损因素及机理分析1.1 地质因素分析 柳南区块断层的形成和发育主要受高柳断裂和柏各庄边界断裂的影响,断层十分发育,以拉张性正断层占优势,有部分张扭性断层,浅层及上部断裂相对发育,断层交割关系比较复杂。断层或地层局部失稳,使地应力在井壁上集中作用,超过套管的承载能力时,导致套管损坏,损坏形式主要表现为剪切、挤扁和缩径。柳南区块主要沉积相类型为曲流河点坝微相,砂体厚度大,非均质性较为严重,多个单砂体相互叠置,上下层之间主要为泥质砂岩所隔,由于泥质砂岩见水后发生蠕变将地应力作用于套管,导致 一些特定地层的套管极易被挤压损坏。1.2 地层出砂因素分析 柳南浅层油藏明、馆两套储层成岩性较差,胶结物含量较低,胶结疏松易破碎,随着柳南区块进入高含水期而采用大排量提液后,增加了套损井的数量。因为加大采液强度后,会引起地层压力的迅速降低,开采过程中井底油层产生较大激动,高含水对地层岩石的胶结物也有破坏作用,引起油层出砂严重。从近几年柳南作业中发现80%以上油井发现出砂,砂柱高度从11.9米到410米不等。随着出砂量的增多,井筒周围地层砂产出形成空洞,空洞上方的岩石和疏松砂层由于缺乏支撑而塌落,岩体进入新的平衡状态,油井可能继续出砂,如果地层砂没有及时补充过来,套管周围砂岩形成空洞,套管在砂层段外部约束减弱,为套管纵向弯曲创造了条件,由于砂岩油层塌陷和上部地层的沉降,在井筒周围发生复杂的岩层位移,使套管柱受到井壁压、塌、挤造成弯曲变形,甚至错断破裂。 1.3 井下作业因素分析 柳南区块曾经作为油田主力区块,封层补孔、卡水、防砂、提液等措施频繁,导致套管变形损坏。井下卡水堵水施工,用封隔器或挤封进行封隔,封隔器坐封力和挤封里都会使套管内挤压力增大,易损坏套管;砂卡或井内落物,需要冲砂或打捞作业,频繁作业对套管造成损坏;射孔造成套管挤破或开裂,如果套管韧性较差时,会加剧套管的损坏。柳南区块套管损坏点主要分布在Ng 、Nm 组主力小层的射孔井 93 2012年第16期 内蒙古石油化工 收稿日期5作者简介焦金生(—),男,河南巩义人,助理工程师,6年毕业于西南石油大学石油工程专业,获学士学位,现 在中国石油冀东油田陆上油田作业区采油一区担任地质师。 :2012-0-21 :1982200
纵轴式掘进机用镐型截齿的损坏形式及机理分析
纵轴式掘进机用镐型截齿的损坏形式及机理分析 发表时间：2014-12-01T15:59:08.467Z 来源：《价值工程》2014年第6月下旬供稿作者：徐洪雨 [导读] 截齿过度磨损造成的其它不正常损坏截齿损坏后若不及时检查更换将会造成齿身过度磨损，如图1 中的2 号截齿。 Form and Mechanism Analysis of the Longitudinal Roadheader Damaged Picks 徐洪雨XU Hong-yu曰刘海华LIU Hai-hua曰王想WANG Xiang（神华神东煤炭集团锦界煤矿综采三队，榆林719319）（Shenhua Shendong Coal Group Jinjie Coal Mine Fully-mechanized Mining No.3 Team，Yulin 719319，China） 摘要院为了研究纵轴式掘进机用截齿的损坏形式及机理，现场收集了典型的损坏截齿，从截线距、截齿工作角度的设计、截割头现场管理维护等方面对其造成的损坏形式及机理进行了分析。分析表明，截齿的非正常损坏一般不是由单一因素造成，主要由截齿布置参数、使用管理、地质条件等因素综合作用的结果。最后针对布置截齿时处理截齿座干涉问题及解决方法提出了建议。这些对如何提高截齿及截割头的使用寿命具有指导意义。 Abstract: In order to research the form and mechanism analysis of the longitudinal roadheader picks damaged, several typical damagedpicks were collected, the damaged form and mechanism of the picks were analyzed. From the aspects of picks layout, design of the workingangle, and management and maintenance on-scene of the cutting head, the form and mechanism of the damage picks were analyzed. Theanalysis results show that picks unusual damage is the result of the combined effects of the picks layout parameters, maintenance andmanagement and geological conditions, rather than a single factor causing. Finally, the interference problems of picks layout and solutionswere introduced. They have significance to how to improve the service life of pick and cutting head. 关键词院纵轴式掘进机；截齿；损坏形式；损坏机理Key words: longitudinal roadheader；picks；damaged form；damaged mechanism中图分类号院U455.3+1 文献标识码院A 文章编号院1006-4311（2014）18-0031-020 引言纵轴式掘进机是靠安装在工作机构上的镐型截齿进行截割破落煤岩，作为耗材，截齿的不正常损坏一方面将造成经济损失，另一方面也会增加掘进机产尘量[1]，严重影响工人的健康和机器的正常使用。文献[2]对截齿的失效形式进行了总结，并从截齿制造、设计、选型等方面分析了截齿的损坏原因，最后给出了提高截齿使用寿命的建议；文献[3]从镐型截齿破岩机理入手，研究了镐型截齿合金头的几何尺寸及截齿布置时截槽间距，对镐型截齿的设计选型提供了一定的理论支撑；文献[4]-[5]从截齿加工制造工艺、材料等方面阐述了提高截齿使用寿命的途径。从截线距、截齿工作角度设计、现场截割头使用管理等方面系统的分析研究截齿损坏形式和机理还鲜有报道。本文将结合典型的几种现场损坏的截齿，分析研究截齿的损坏形式及机理。 1 现场使用管理不规范造成的截齿损坏形式镐型截齿主要由合金头和齿身组成，合金头主要用于压入煤岩，焊接合金头的齿身部分裸露在外面主要用于支撑合金头截割破落煤岩，由于合金头及裸露在外面的齿身都会与煤岩接触，因此会造成各种损伤。掘进机使用工况较为恶劣，其不仅面对复杂多变的地质条件，还包括水（主要是降尘、电机、液压系统冷却用水、煤岩中的水）对截割头及截齿造成的损害。若现场管理不规范将会使截齿不能在最佳状态下工作，从而造成截齿过快损坏导致失效。如图1 中的2~5 号截齿（1 号截齿为新截齿）。 1.1 截齿偏磨由于纵轴式掘进机具有钻进工况，截齿一般都设计有倾斜角，倾斜角的存在使截齿在截割时产生在齿座中自转的力矩，截齿在工作时自转而使其具有自锐性。但是现场往往会出现截齿与齿座之间锈死、煤岩粉末堵塞等情况造成截齿无法转动，若没有及时检查处理将会使截齿偏磨，如图1 中的2~4 号截齿都有不同程度的偏磨，这样会大大降低镐型截齿的使用寿命。从齿身磨损角度讲，5 号截齿的齿身磨损较为正常，从截齿形状及磨损纹路基本可以断定其在破落煤岩过程中处于转动状态。 1.2 截齿过度磨损造成的其它不正常损坏截齿损坏后若不及时检查更换将会造成齿身过度磨损，如图1 中的2 号截齿。如果截齿磨损过于严重，最终将会磨损齿座使截割头失效。另一方面，一个截齿过渡损坏后使其无法正常截割所在截线的煤岩，若采用一条截线一个截齿的排列方式，这样将会对其两侧的截齿造成很大的压力而产生非正常磨损减短寿命，以此类推，若不及时检查更换损坏截齿将造成连锁反应，最终将导致更多的截齿损坏甚至截割头损坏无法工作。 1.3 截齿丢失掘进机破落煤岩过程中振动较大或者更换截齿时没有更换变形的截齿固定卡圈都有可能使截齿固定失效导致截齿丢失。截齿丢失的后果与某截齿过度磨损基本一致，致使两侧截齿加速磨损形成连锁反应。因此在掘进机开机生产前或者检修时都应检查截割头。 2 截齿质量问题或截割对象造成的截齿损坏形式2.1 合金头脱落或碎裂合金头脱落主要归结为焊接质量问题。若在合金头焊接过程中存在夹砂、微裂纹或者虚焊等问题致使合金头没有牢固的焊接在齿身上，而且截齿在使用过程中受到强大的冲击载荷反复作用，导致缺陷不断扩大，最终使合金头脱落，如图1 中的5 号截齿。 合金头碎裂主要是合金头质量问题或者是截割对象中有较硬的包裹体（如质地较密的黄铁矿）。图1 中的3 号截齿合金头有小块崩落，分析其原因可知：该截齿工作过程中无法转动，造成合金头及齿身偏磨，合金头偏磨后一边变薄，此时遇到较硬的包裹体会致使较薄的位置受到冲击从而小块崩落。 2.2 齿身弯曲或折断齿身的弯曲或者折断主要是截齿的质量问题或者是截齿选型问题。若齿身质量较差，强度不够，在使用过程中受到载荷反复作用后导致其弯曲甚至折断。若选取的截齿与机器的能力及煤岩的硬度不匹配也会造成齿身弯曲或者折断。因此，在遇到这种情况时应分析其原因，针对问题提出解决方案。 3 截线距和截齿工作角度设计不当造成截齿损坏的形式在截割头设计中，若截线距过大，截槽间的煤岩不能完全崩落，对截齿破岩将
气化炉耐火衬里损坏机理分析及解决方案
第３９卷第２期化工设计通讯 ２０１３年４月 Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｄｅｓｉｇｎ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ气化炉耐火衬里损坏机理分析及解决方案 高春雷 （兖州煤业榆林能化有限公司，陕西榆林 ７１９０００ ）收稿日期：２０１２－１１－ １４作者简介：高春雷（１９８１－） ，男，山东泰安人，工程师，从事煤气化技术管理工作。 摘 要：根据气化炉耐火衬里在运行过程中出现的问题，从煤质、操作、砖形等方面对其损坏机理进行分析，找到了解决方案，并在实践中得以验证，解决了制约系统高效稳定运行的瓶颈问题。 关键词：耐火衬里；热震；机械损坏；化学侵蚀；粘温特性；保护层 中图分类号：ＴＱ２２３．１２＋ １ 文献标志码：Ｂ 文章编号：１００３－６４９０（２０１３）０２－００７３－ ０３Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ Ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ ｏｆ Ｇａｓｉｆｉｅｒ Ｒｅｆｒａｃｔｏｒｙ Ｌｉｎｉｎｇ ＤａｍａｇｅＧａｏ Ｃｈｕｎ－ ｌｅｉ（Ｙｕｌｉｎ Ｎｅｎｇｈｕａ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ ｏｆ Ｙａｎｚｈｏｕ Ｃｏａｌ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ ，Ｙｕｌｉｎ Ｓｈａａｎｘｉ ７１９０００，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｆｏｒ ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍ ｏｆ ｔｈｅ ｇａｓｉｆｉｅｒ ｒｅｆｒａｃｔｏｒｙ ｌｉｎｉｎｇ ｄｕｒｉｎｇ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ，ａｎａｌｙｚｅ ｔｈｅ ｄａｍａｇｅｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｆｒｏｍ ｃｏａｌ ｑｕａｌｉｔｙ，ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｆｉｒｅｂｒｉｃｋ ｓｈａｐ ｅ ｅｔｃ．，ｔｈｅｎ ｆｉｎｄ ｔｈｅ ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ，ｗｈｉｃｈ ｉｓｖｅｒｉｆｉｅｄ ｉｎ ｐｒａｃｔｉｃｅ，ｔｈｅ ｂｏｔｔｌｅｎｅｃｋ ｐｒｏｂｌｅｍ ｗｈｉｃｈ ｃｏｎｓｔｒａｉｎｔ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ａｎｄ ｓｔａｂｌｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎｉｓ ｆｉｎａｌｌｙ ｓｏｌｖｅｄ．Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｒｅｆｒａｃｔｏｒｙ ｌｉｎｉｎｇ；ｈｅａｔ ｓｈｏｃｋ；ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｄａｍａｇｅ；ｃｈｅｍｉｃａｌ ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ；ｖｉｓｃｏｃｉｔｙｔｅｍｐ ｅｒａｔｕｒｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ；ｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅ ｌａｙｅｒ１ 基本情况介绍 耐火衬里是水煤浆加压气化炉的关键部件，其运行效果是气化炉能否长周期、安全、经济运行的关键因素之一。我公司采用ＧＥ水煤浆加压气化技术，运行模式为两开一备，设计的运行压力为６．５ＭＰａ，设计每台气化炉的处理煤量为１ ５００ｔ／ｄ。气化炉的耐火衬里采用国产化材料，依然是传统的三层结构。项目于２００８年１２月投产，目前已达到设计负荷。开车以来，气化炉耐火衬里的向火面使用寿命一直较短，主要表现在锥底砖部分脱落和筒体砖侵蚀严重，现就这些现象进行分析并介绍解决方案。 ２ 耐火衬里损坏机理分析 耐火材料在使用过程中，由于经受高温或者温度激变、气氛变化以及熔渣等的腐蚀、侵蚀，因而其损毁形态复杂、损坏机理多样。归纳起来耐火材料的损毁形态主要有机械损坏和化学侵蚀两大基本类型。 ２．１ 机械损坏 耐火材料的机械损坏主要包括热剥落、结构剥落和高温热疲劳以及机械冲击等所造成的破坏。在气化炉耐火材料使用过程中不可避免会出现“热震”现象，这是造成耐火材料机械损坏的主要原因之一。 所谓热震，即耐火材料的运行温度发生较大变化时对其产生的影响。ＧＥ公司有一个关于热循环的定义，即当温度在１ｈ内发生１００℃变化时的情况称为一个热循环，我们也可以归为热震。气化炉在烘炉、投料、停车过程中都极易发生热震现象，特别是在投料和停车过程中。在烘炉过程中，由于负压和烘炉燃料控制不当可能会引起炉温在短时间内发生较大变化，集中表现为气化炉燃烧室上下温差变大、局部温度过高，此时整体的热膨胀会出现不均匀现象，轻则导致局部出现裂纹，重则出现砖被挤碎现象。在投料过程中，由于煤浆和氧气均为温度较低的介质，在１ｍｉｎ内先后进入炉内，此时炉温一般在１ ０００℃左右，从ＤＣＳ上可以发现，在投料的瞬间，炉 · ３７·
闸板防喷器胶芯密封及损坏机理分析
２０１０年第３９卷石油矿场机械 第２期第１６页Ｏｉｌ．ＦＩＥＬＤＥＱＵＩＰＭＥＮＴ２０１０．３９（２）：１６～１８文章编号：１００１－３４８２（２０１０）０２一００１６－０３ 闸板防喷器胶芯密封及损坏机理分析 王锡洲１’２，付玉坤１，朱海燕３，韩传军 （１．西南白．油大学，成都６１０５００；２．中国７了油化Ｔ股份有限公司科技开发部，北京１００７２８； ３．汀汉石油钻头股份有限公司，武汉４３０２２３） 摘要：以闸板防喷器胶芯为研究对象，通过试验确定了胶芯的本构关系，建立了闸板防喷器胶芯与钻杆的三维简化模型，对胶芯与钻杆进行了接触分析。研究了４种不同冲击载荷作用下胶芯与钻杆之间的接触应力分布规律，结果表明，在胶芯与钻杆的接触面上出现了一个长条形的应力集中区，对密封起主要作用；冲击压力的不断增加，使得胶芯与钻杆之间的接触面积不断减小是导致胶芯密封失效的原因，并将该分析结果与油田现场胶芯密封钻杆的实际情况进行了比较，发现胶芯损坏的部位均处于胶芯接触应力集中处。 关键词：闸板防喷器；胶芯；三维；非线性；接触应力 中图分类号：ＴＥ９２１．５文献标识码：Ａ ＣｏｎｔａｃｔＳｔｒｅｓｓａｎｄＤａｍａｇｅＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＲｕｂｂｅｒＣｏｒｅｉｎＲａｍＢＯＰ ＷＡＮＧＸｉ—ｚｈｏｕｌ”，ＦＵＹｕ－ｋｕｎｌ，ＺＨＵＨａｌ—ｙａｎ３，ＨＡＮＣｈｕａｎ—ｊｕｎｌ（１．ＳｏｕｔｈｗｅｓｔＰｅｔｒｏｌｅｕｍＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ６１０５００，Ｃｈｉｎａ；２．ＳｉｃｉｎｃｅａｎｄＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＳｉｎｏｐｅｃ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１００７２８，Ｃｈｉｎａ；３．ＫｉｎｇｄｒｅａｍＰｕｂｌｉｃＬｉｍｉｔｅｄＣｏｍｐａｎｙ，Ｗｕｈａｎ４３０２２３，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＢｙＣａｒｒｙｉｎｇｏｕｔｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｏｎｔｈｅｒｕｂｂｅｒｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓａｎｄｐｒｅｓ—ｓｕｒｅｓｔｏｄｅｔｅｒｍｉｎｅｔｈｅｃｏｎｓｔｉｔｕｔｉｖｅｒｅｌａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｒｕｂｂｅｒｃｏｒｅ。ｔｈｅｔｈｒｅｅ—ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｍｏｄｅｌｂｅ—ｔｗｅｅｎｒｕｂｂｅｒｃｏｒｅａｎｄｄｒｉｌｌｉｎｇｐｉｐｅｏｆｔｈｅＲｏｍＢＯＰｗｅｒｅｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ．Ｔｈｅｎｏｎｌｉｎｅａｒｃｏｎｔａｃｔａ—ｎａｌｙｓｉｓｗａｓｍａｄｅ，ａｎｄｔｈｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｃｏｎｔａｃｔｓｔｒｅｓｓｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｒｕｂｂｅｒｃｏｒｅａｎｄｔｈｅｄｒｉｌｌｉｎｇｐｉｐｅｉｎｆｏｕｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｌｏａｄｉｎｇｓｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄ．Ｔｈｅａｎａｌｙｓｉｓｒｅｓｕｌｔｓｈｏｗｅｄｔｈｅｒｅｗａｓａｌｏｎｇｓｔｒｉｐｏｆｔｈｅｓｔｒｅｓｓｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｚｏｎｅｉｎｔｈｅｃｏｎｔａｃｔｓｕｒｆａｃｅｗｈｉｃｈｐｌａｙｅｄａ．ｍａｊｏｒｒｏｌｅｏｎｔｈｅｓｅａｌ；ｔｈｅｒｅａ～ｓｏｎｂｙｔｈｅｅｖｅｒ－ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｉｍｐａｃｔｆｏｒｓｅａｌｅｄｆａｉｌｕｒｅｏｆｒｕｂｂｅｒｃｏｒｅｗａｓｔｈｅｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙｒｅｄｕｃｉｎｇｏｆｔｈｅｃｏｎｔａｃｔａｒｅａ。ａｎｄｗｈｅｎｃｏｍｐａｒｉｎｇｗｉｔｈｔｈｅａｃｔｕａｌｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｏｆｔｈｅｏｉｌｆｉｅｌｄ，ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｆｏｕｎｄｔｈａｔｔｈｅｄａｍａｇｅｐａｒｔｓｏｆｒｕｂｂｅｒｃｏｒｅｗａｓｉｎｔｈｅｌａｒｇｅｓｔｃｏｎｔａｃｔｓｔｒｅｓｓｏｆｒｕｂｂｅｒｃｏｒｅ，ｗｈｉｃｈｅｘｐｌａｉｎｅｄｔｈｅｒｅｌｉａｂｌｅｏｆｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓｒｅｓｕｌｔｓ，ｗｈｉｃｈｐｒｏｖｉｄｅｓａｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｒｅｆｅｒｅｎｃｅｆｏｒｉｍｐｒｏｖｉｎｇｔｈｅｄｅｓｉｇｎｏｆｒｕｂｂｅｒｃｏｒｅ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｒａｍＢＯＰ；ｒｕｂｂｅｒｃｏｒｅ；ｔｈｒｅｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ；ｎｏｎ－ｌｉｎｅａｒ；ｃｏｎｔａｃｔｓｔｒｅｓｓ 防喷器是发生井涌或井喷时起密封或封井作用的关键设备，其封井原理就足靠胶芯唇部橡胶与钻杆之间的接触密封压力来实现，因此，井口防喷器，尤其是高压防喷器，其密封性能就显得特别重要。防喷器胶芯在工作过程中，由于工作条件十分恶劣，胶芯很容易发生冲击损坏、与钻杆之间接触区磨损、 收稿日期：２００９－０８—０７ 基金项目：中石化先导性研究项目“钻柱连续循环系统技术研究”（Ｐ０７０４４）｝西南石油大学科技基金（２００７ｘＪＺ０９０）作者简介：王锡洲（１９７０一），男，山东青岛人，高级工程师，博上研究生，１９９４年毕业于西南石油学院钻井工程专业，目前从事石油装备现代没计及仿真技术方面的研究，Ｅ－ｍａｉｌ：ｗｘｚｈ＠ｓｉｎｏｐｅｃ．ｃｏｍ．ｃａ。 万方数据
二极管反向过电流损坏机理的分析
二极管反向过电流损坏机理的分析. v* h9 z9 f. c. i 1.二极管的结构为p+nn+结构，当给p+n结施加反向电压(小于雪崩击穿点时)，反向电流由反向扩散电流和空间电荷区产生电流构成，由于反向电流很小，所以空间电荷区层耗尽状态，最大电场强度出现于p+n结处，当p+n结的反向电压达到雪崩击穿电压时，在p+n结空间电荷区内，当电场强度大于临界电场的区域内产生大量的电子一空穴对，空穴流向阳极，电子流向阴极，当雪崩击穿造成反向电流较大时，p+n的反向扩散电流和空间电荷区产生电流可以忽略，所以空间电荷区右边界全部或者在阳极侧全部为空穴电流，空间电荷区左边界的电流或者在阴极侧全部为电子电流，因此在空间电荷区左边界与雪崩倍增区左边界之间的电流即为反向电流。由于雪崩所产生的电子、空穴分别流向阴极和阳极.在p+n结处电子的浓度n并不是一个恒定值，越远离p+n结，电场强度越小，电子漂移速度越低，n越大，电场梯度越缓，空间电荷区被拉宽，当反向电流达到一定程度时，空间电荷区占据整个n区，大于该电流值以后，在nn+结处将出现另一个电场强度尖峰，这种情况容易造成双雪崩随着反向电流的增加，pn结的结温上升，由于散热的不均匀，在散热最薄弱的位置(通常是芯片的中心位置)结温上升的速度最快，温度增加导致雪崩电流减小，反向饱和漏电流增加，当温度增加导致雪崩电流减小的量大于反向饱和漏电流增加的量时，对于没有晶格缺陷的二极管来说，电流呈均匀分布;当温度增加导致雪崩电流减小的量小于反向饱和漏电流增加的量时，高结温位置出现电导率增加的现象，于是出现电流丝，电流丝的产生或引起局部熔化，或引起Pn结短路都将导致二极管损坏]。低电流、脉冲时间较长所造成的的损坏通常属于这种损坏机理，因为小电流对电场分布的影响相对较小，不能造成双雪崩。改善散热环境、减小漏电流，漏电流是提高这种击穿耐量的关键。漏电流主要与温度有关，其次还与掺杂浓度有关，由反向电流（反向扩散电流和空间电荷区产生电流）的有关公式可知：漏电流主要与温度有关，其次还与掺杂浓度有关，掺杂浓度越高，漏电流越小。为了提高反向浪涌能力在设计上应该在满足耐压的前提下尽可能选用高掺杂浓度。 2.当反向电流较大时，由于空间电荷区的自由电荷效应，较大的电流会使电场分布发生改变，电流越大，掺杂浓度越低，自由电荷效应越明显，电场分布改变越多。电流增加引起了电压的增加，当电流达到一定程度时，空间电荷区将占据整个n区，并在朋十形成另一个电场高峰，一旦nn+结也发生雪崩击穿，就将形成一个不稳定的电流效应，因为皿+结的雪崩是由电子引起，而电子的碰撞电离率比空穴高，所以它在低场下就会出现迅速增加的电流，导致在nn十结形成不稳定的电流丝，进而损坏二极管。当二极管的基区宽度较厚，而且掺杂浓度较高时，双雪崩这样的极限情形不容易达到，但电场围城面积的增加说明在较大的电流下增加了额外电场，这种机制导致雪崩电流与反向饱和漏电流均随温度增加而增加，这导致转折温度降低，因此二极管反向击穿耐量降低。;