螺杆动力钻具压耗计算方法研究与分析

随着深井、超深井和大位移井技术的发展，螺杆动力钻具（PDM）的使用越来越普遍，围绕着螺杆动力钻具压耗的计算也越来越受到钻井工作者的重视。通过对已有螺杆钻具压耗计算方法的归纳和总结，将螺杆钻具压耗计算方法分为一般法与模型法两大类，并对其进行了详细的分析比较。同时，优选罗伯逊—斯蒂夫钻井液流变模式，详细推导了圆筒模型中螺杆钻具压耗的计算方法。最后，完善了模型法中复杂模型法的螺杆钻具压耗推导过程。结果表明，当对螺杆钻具压耗计算精确度要求较高时，可选用模型法里的复杂模型方法来计算。     

钻具组合通过能力模式及其分析

在大曲率半径井眼内,钻具组合的通过能力是定向钻进的主要限制因素之一。因此,研究通过能力是十分必要的。本文在考虑了钻具组合变形的条件之后,建立起钻具组合通过能力的一般模式。通过对该模式的分析,得出在大曲率半径井眼内必须采用柔性或铰链式钻具组合的结论,并说明了考虑变形时钻具组合的通过能力大于未考虑变形时的通过能力的事实,确定了钻具通过能力与井眼曲率半径间的关系。本文还建立了未考虑变形时的钻具最大通过能力下的弯角模式。通过对弯角模式的分析,提出了铰链式钻具组合的铰链接头之问活动弯角的选择原则。这些结论对钻短曲率半径水平井的工具设计与机理研究有指导意义。     

钻具组合通过能力模式及其分析

在大曲率半径井眼内,钻具组合的通过能力是定向钻进的主要限制因素之一。因此,研究通过能力是十分必要的。本文在考虑了钻具组合变形的条件之后,建立起钻具组合通过能力的一般模式。通过对该模式的分析,得出在大曲率半径井眼内必须采用柔性或铰链式钻具组合的结论,并说明了考虑变形时钻具组合的通过能力大于未考虑变形时的通过能力的事实,确定了钻具通过能力与井眼曲率半径间的关系。本文还建立了未考虑变形时的钻具最大通过能力下的弯角模式。通过对弯角模式的分析,提出了铰链式钻具组合的铰链接头之问活动弯角的选择原则。这些结论对钻短曲率半径水平井的工具设计与机理研究有指导意义。     

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文章通过水平井井内切点以上非垂直井段钻柱弯曲刚性对轴力和摩擦力的影响分析,采用了弹性梁的变形微分方程以及单元体的静力平衡和力矩平衡关系,建立了钻井时轴力的二维计算模式,同时,对切点以下导向动力钻具组合采用纵横弯曲法大变形进行分析时,考察了动力钻具结构弯曲角的影响,得出导,向动力钻具三弈矩方程组,并对DTU钻具组合中第二段梁内存在方向相反的两个结构变角对其梁柱左右端角增量及变形前后的梁柱右端痊移进行分析,得出了DTU钻具组合的井底钻压计处模式,并给出了利用钻井时的钻重的视压力,计算出井底钻压的方法及步骤。     

水平井井底钻压的研究

将水平井井内切点以上非垂直井段钻柱,采用弹性梁的变形微分方程以及单元体的静力平衡和力矩平衡关系建立了钻进时轴力的二维计算模式,同时,对切点以下导向动力钻具组合采用纵横弯曲法大变形进行分析时,考虑了动力钻具结构弯曲角的影响,得出导向动力钻具三弯矩方程组和扶正器正压力,摩擦阻力的二维计算模式,并给出了利用钻井时的钻重和视压力,计算出吉底钻压的方法及步骤。     

井眼轨迹预测控制技术

通过对底部钻具组合受力变形分析、地层力的计算及井壁变形影响分析，提出了钻具结构集度的概念和计算方法；在分析影响井眼轨迹主要因素的基础上，用数理统计的方法，建立了井眼轨迹预测模式，完善了井眼轨迹预测控制技术。经现场应用，收效显著。     

井眼轨迹预测控制技术

通过对底部钻具组合受力变形分析，地层力的计算及井壁有影响分析，提出了钻具结构柔度的概念和计算方法，在分析影响井眼轨迹主要因素的基础上，用数理统计的方法，建立了蝇眼轨迹预测模式，完善了井眼轨迹预测控制技术，经现场应用，收效显著。     

国产动力钻具在深水喷射中的应用及探讨

深水油气资源日益成为海洋油气勘探的热点，但深水钻井也面临着诸多的困难和挑战，喷射导管技术是解决深水浅层钻井难题的重要技术。该技术在导管内下入动力钻具，利用钻具及导管重力钻进，喷射到达设计导管入泥深度后利用地层的吸附力和摩擦力稳定导管。随着我国深水钻井作业的增多，实现动力钻具的国产化以及提高动力钻具的综合性能以达到提高喷射整体效率充满必要性。南海西部海域两口深水井国产动力钻具的成功应用验证了国产动力钻具的作业能力，也展现了国产动力钻具在深水钻井中的良好应用前景。     

深井钻具组合设计研试成功

本报讯由大庆钻井研究所开展的“深井钻具组合设计课题”最近通过了局技术专家鉴定。该课题是“深井配套”技术攻关项目之一，在研究中主要做了以下6项工作：①钻挺螺纹选择符合API标准，并考虑扣弯曲强度比因素；②定量给出了钻错螺纹联接的受力分布规律，提出了紧扣扭矩、轴向力对受力分布的影响；③用有限元法研究钻柱纵向振动的动力响应，给出了减振器的最佳安放位置，钻挺刚度对钻柱动力响应的影响；④设计出适合350～500干牛钻压直径3if毫米井眼的钻具组合；⑤应用传递矩阵法提出了钻柱纵向和扭转振动固有频率的计算模式；③应用计…     

弯壳动力钻具造斜率的几何分析与计算

根据动力钻具在水平井中的造斜特性,用几何分析方法推导出不带稳定器双弯动力钻具和带稳定里双弯动力钻具造斜率的计算公式。根据这些公式,可对在水平井中使用的不同结构、不同几何尺寸的双弯动力钻具的造斜率进行分析预测,也可用来指导动力钻具外形结构的设计和加工。此外,还对单弯动力钻具和异向双弯动力钻具(DTU)造斜率的计算公式和适用条件进行了分析讨论,并对计算的单、双弯动力钻具造斜率进行了现场验证。实钻结果说明,这种计算方法有一定的实用价值。     

电缆测井事故的预防及处理

结合胜利油田 2 5口井电缆测井事故的处理情况 ,认为井径不规则、钻井液性能、全角变化率过大和操作不当等是造成电缆测井事故的主要原因 ,指出可采用切穿打捞法、捞矛打捞法、内捞筒打捞法等处理 ,给出了电缆测井事故的预防措施 ,同时给出了电缆在井眼内呈自由状态时下缩的经验值。     

水平井不同完井方式下产能预测方法研究

水平井产能预测公式除了要考虑储层各向异性和井眼偏心距的影响因素外，还要考虑钻井和完井过程中产生的表皮系数的影响。通过对表皮系数进行修正，推导出5种完井方式下的产能预测公式。通过实例计算，证实这些计算方法和公式是可行的。该研究结果为水平井选择合理的完井方式，提高单井产能，最大限度地开发储层潜能提供了理论依据。     

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针对水平井地层渗透率各向异性的特性，文章假设地层为水平均质，水平方向渗透率相同，但不同于垂向渗透率，酸液为不可压缩流体，建立了酸液在稳态流动下的渗流微分方程。根据所建立的渗流微分方程，通过中间变量的变换、分离变量等数学手段，导出了水平井在渗透率各向异性情况下的压力场与流速场的计算公式。该计算公式具有物理意义明确，实用性强等优点。实例计算表明酸液等压线为一族同心椭圆，而流速场呈平面椭圆辐射状，越靠近水平井筒，等压线越密集，酸液流速越大，压力降落主要集中在井筒附近的地层中。渗透率各向同性地层酸液的压力场与流速场只是它的一个特殊情况。文中所建模型为水平井酸化模拟及酸化设计提供了依据。     

考虑液滴形状影响的气井临界携液流速计算模型

为了判断气井是否积液同时优化气井配产,基于气流中液滴总表面自由能与气相总湍流动能相等的关系,建立了考虑液滴直径、液滴变形及变形对液滴表面自由能影响的气井临界携液流速计算模型(以下简称新模型):基于椭球体假设,通过分析液滴变形对液滴表面积及表面自由能的影响,建立起液滴最大迎风面直径的计算公式;考虑液滴变形对液滴所受曳力的影响,提出针对椭球形液滴的临界携液流速表达式;考虑液滴变形和液滴内部流动的影响,将Brauer模型基于圆球体的曳力系数计算值增大20%作为变形椭球体的曳力系数;基于能量守恒原理提出液滴变形参数与临界韦伯数函数关系式,并将计算结果下调10%;采用考虑气井压力和温度影响的表面张力计算公式。将新模型与Turner模型、李闽模型、王毅忠模型、王志彬模型和熊钰模型进行对比,并在44口气井开展了现场验证。结果表明,新模型的预测结果与气井的实际状况吻合最好。结论认为,新模型可用于对气井积液的判断。     

波阻抗约束反演中的约束方法研究

基于褶积模型的波阻抗反演技术,由于受地震子波带限性质的影响,对反演结果的高频信息不能进行合理的约束。要想反演出比较准确的波阻抗高频信息,必须施加合理的约束条件。利用测井资料与层位解释结果构造的常规约束条件,在井点是可靠的,但横向离开井点一定距离后,约束条件的误差就会很大,从而导致约束反演结果的错误。本文从约束反演方法的模型试算出发,提出的以块波测井资料的最大和最小速度、速度包络、中值滤波及速度差结     

鹰眼系统在套管监测中的应用

介绍了鹰眼系统的组成原理及技术特点,重点阐述了该系统在套管状况监测中的应用。分析了套管变形、套管错断、套管内腐蚀,射孔段的孔眼状况、井壁结垢状况、井下落物和鱼顶形状等多种类型的井况测试资料。现场应用100多井次证明,鹰眼系统检测技术是一种先进准确的套管状况监测方法,必将在井况诊断和确保增产、增注措施的实施中起到重要作用。     

防碰分离系数算法优选与邻井相对位置测量误差计算

在丛式井和加密井的定向钻井工程中,科学地评估正钻井与相邻已钻井的井眼碰撞风险具有十分重要的意义。目前,常用于评估井眼碰撞风险的分离系数具有多种计算方法。在分析分离系数常用计算方法局限性基础上,通过协方差矩阵的合成,建立了考虑井径影响的邻井相对位置测量误差计算模型,提出了基于邻井相对位置测量误差计算的分离系数算法优选方法;通过实例计算,分析了相同条件下常用分离系数（垂足分离系数和定向分离系数）计算结果的差异。同时,实例计算结果表明,文章提出的分离系数算法优选方法可以优选出符合实际情况的分离系数,为定向井工程实施防碰作业提供更为科学的依据,具有重要的应用价值。     

导向钻井系统在井眼轨道控制中的应用

由随钻测量系统、导向马达系统和优质高效钻头构成的导向钻井系统的开发和应用,实现了大斜度井井眼轨道控制过程中定向、增斜、稳斜、调整井斜和方位等的连续作业, 并随钻监测, 随时调整钻井参数和钻井方式。从数学和力学的角度, 对导向钻具组合进行变形分析, 进一步求出结构参数、工艺参数以及井身参数对钻头侧向力和工具造斜能力的影响, 从而实现导向钻具的优化设计。分析和探讨了导向钻具组合在实际应用中须注意的１０ 项要点。     

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过去在对底部钻具组合（BHA）进行力学分析时，全是依靠手工进行公式的推演，不但费时费力，而且容易出错。而在计算轴向力时，只是简单地用钻压值减去井底到所算跨中点的BHA轴向重量（浮重），并假设BHA轴向力与井眼轴线方向一致，没有考虑稳定器处支反力对轴向力的影响，这样处理必然给计算结果带来一定的误差。文章应用MatLab的符号运算功能对二维底部钻具组合分析权余法（MWR）的消除残值方程和边界条件方程构成的方程组进行直接求解，使得求解过程更为简单和准确；同时，假设BHA轴向力与BHA变形线轴线方向一致，并考虑稳定器处支反力对轴向力的影响，将钻压作为目标函数对BHA单跨轴向力进行迭代求解，进一步提高了计算精度。     

三维弯曲井眼钻柱接触非线性问题求解方法

目前研究钻柱与井壁多向接触问题普遍采用罚函数法、间隙元法、形式刚度法和放松约束法等,其计算速度慢,难以满足工程应用要求。通过建立三维弯曲井眼钻柱有限元模型和钻柱与井壁接触碰撞的定解条件,利用元胞自动机的基本理论,提出了一种基于元胞自动机的钻柱多向接触非线性有限元方程的求解方法。该方法具有编程简单、收敛速度快等优点,能够较好地解决钻柱在三维弯曲井眼中与井壁接触碰撞的复杂边界条件问题,适用于三维弯曲井眼钻柱接触非线性问题的求解。