董学成 ，熊柯睿，王国荣，王鹏程，匡生平

1.油气藏地质及开发工程国家重点实验室·西南石油大学，四川 成都 610500；2.西南石油大学能源装备研究院，四川 成都 610500；3.中国石油塔里木油田分公司，新疆 库尔勒841000

引言

在石油天然气勘探钻井的过程中，井喷是性质严重、损失巨大的井控安全事故。溢流关井后的高套压和钻具氢脆断裂会引起钻具上顶从而导致井控失效，造成人员和财产的损失[1]。钻具防上顶装置是解决钻具上顶的有效工具，其中，卡瓦结构是防上顶装置的核心部件，而井下振动与冲击可能使卡瓦下移、滑脱等，其性能直接影响发生井喷事故时能否安全锚定钻具，对油田的安全生产有很大的影响[2-7]。防上顶装置理论、仿真及实验研究在国内外较少，但其工作方式在本质上与动力卡瓦、封隔器卡瓦类似，只是管柱承受的轴向载荷方向不同，优化设计时可参考国内外学者相关的研究工作。

2004 年，李桐等采用云纹法结合数值模拟技术，研究卡瓦各齿受力不均匀对卡瓦失效的影响[8]；2009 年，方智贤等对卡瓦牙与钻柱进行了三维接触分析，指出分析卡瓦对钻柱作业损伤时必须考虑横向载荷应力集中的影响[9]；2010 年，祝效华等基于弹塑性力学，建立了快速卡紧钻杆过程的力学模型，提出了一种完整的卡瓦牙结构参数性能评价方法[10]；2012 年，张俊亮等通过有限元仿真分析了整体式卡瓦的断裂过程，在相同的边界条件下，根据不同牙型参数下的应力值，得出了最合理的牙型参数[11]；……