Downhole leakage failure analysis and structural optimization of a cap-plate logging while drilling tool
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摘要: 由于在内流道孔与T形槽底间存在穿透裂纹，造成某盖板式随钻测井仪器在井下作业时发生内部泄漏事故。通过对穿透裂纹形貌分析来确定裂纹的起源位置，再依靠断口宏观分析、断口微观分析来确定穿透裂纹产生的原因，最后通过有限元分析对该种类仪器进行结构优化以提高使用寿命。分析结果表明：灌浆事故是由于在T形槽底边存在较大应力集中且存有切削刀痕进而导致产生疲劳穿透裂纹引起的，裂纹起源于槽底通孔两侧，通过优化槽底边圆角等措施可达到改善应力分布目的。Abstract: A cap-plate logging while drilling tool experienced internal leakage in downhole operation due to the penetration crack between the inner channel and the T-groove bottom. The original location of the crack was determined through analysing the morphology of the penetrating crack， and then the cause for the penetrating crack was determined through the macro- and micro-analysis of the fracture. Finally， the structure of the tool was optimized with the finite element analysis to improve the service life. The analysis results show that the presence of large stress concentration and the cutting marks at the bottom edge of the T-shaped groove led to the fatigue penetration crack， which causes the intrusion of drilling mud， and the crack originated from both sides of the through bore at the bottom of the groove. The stress distribution can be improved by optimizing the groove bottom fillet and other measures.
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Key words:
- cap-plate /
- logging while drilling tool /
- leakage /
- failure analysis /
- structural optimization
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