小井眼钻具非线性力学分析及应用

考虑钻具沿井深和井眼圆周方向的随机接触摩擦以及钻具在钻压、自重作用下的纵向弯曲,建立起小井眼下部钻具双重非线性力学分析模型,运用空间梁单元和多向接触摩擦间隙元进行求解。经现场试验表明:用该理论方法所设计组配的三稳定器和四稳定器防斜钻具组合起到了良好的防斜效果,机械钻速得到明显提高,为小井眼钻具设计提供了一种实用的计算方法。     

下部钻具组合应力水平影响因素的敏感性分析

钻具组合在井下所承受的应力水平是影响其疲劳寿命的一个关键因素。因此定量分析研究钻具在井下所承受的应力水平及其影响因素,是研究钻具疲劳失效的一项重要内容。现文以固体力学有限元理论为基础,建立了带扶正器下部钻具组合在弯曲井眼或斜直井眼中的有限元力学模型,求解并得到了下部钻具组合的应力场。并着重对影响钻具组合应力水平的影响因素即井眼曲率、钻压、钻柱稳定器的安放位置等进行了敏感性分析。揭示了下部钻具组合失效的力学机理。     

滑动式导向钻具组合复合钻井导向力计算及影响参数

对连续导向技术中的复合钻井技术进行了研究，提出了复合钻井时的导向力计算方法，并对主要因素的影响规律进行了研究。结果表明，较好地设计钻具组合的结构，可以得到令人满意的导向力。为了确保作业的安全性和得到较好的井眼轨迹控制效果，应合理选择螺杆钻具的弯角大小。     

螺杆钻具压降分析计算

螺杆钻具压降的分析计算使侧钻水平井钻井参数的选择更加合理与科学,可改进套管侧钻水平并钻井设计并提高施工水平,能极大地提高并眼轨迹控制精度,对提高套管侧钻水平并的经济效益具有重要意义。     

滑动式导向钻具组合复合钻井时导向力计算分析

复合式滑动导向钻井方式在定向井、水平井井眼轨迹控制中有其独特的优点。对目前油田常用的复合式滑动导向钻具组合的导向力进行了计算分析。结果表明,并不是所有的复合式导向钻具组合都具有稳斜或微增效果,有的钻具组合可能具有降斜特性,因而在使用复合式导向钻具组合前,应对其进行仿真分析。在现场使用时,可以用装置角为90°或270°时的造斜力近似作为该导向钻具组合在复合钻井时的导向特征。同时,在使用复合式导向钻具组合进行井眼轨迹控制时,应注意螺杆钻具的质量,并采用合理的施工参数,以免发生钻具断脱事故。     

柔性钟摆钻具纠斜的理论分析

在控制井斜技术中,钻头侧向力是衡量控制井斜效果的关键参数。本文利用纵横弯曲理论对柔性钟摆钻具和钟摆钻具的钻头侧向力进行计算,从理论上说明柔性钟摆钻具比钟摆钻具有更好的纠斜效果。     

螺杆钻具失效分析及预防措施

螺杆钻具是以钻井液为动力的井下电动机（动力钻具）之一，广泛地应用于各类丛式井、定向井。由于操作者没有完全掌握其结构机理及正确的使用方法，造成螺杆钻具的早期磨损以致报废，增加起下钻次数，影响钻井速度，使钻井综合成本上升。对江汉油田动用的螺杆钻具综合分析，找出其失效原因，介绍正确使用螺杆的方法及注意事项。     

空气钻井钻具组合动力学特征及井斜机理研究

研究了用牙轮钻头进行空气钻井时光钻铤钻具组合动力学特征及井斜机理,建立了光钻铤钻具组合的转子动力学模型,分析了空气钻井与泥浆钻井时光钻铤钻具组合动力学特征的区别。结果表明,高碰摩系数使空气钻井时钻具组合反向涡动,空气的低阻力使空气钻井的涡动速度增大。泥浆钻井则相反,钻具组合以较低的涡动速度向前涡动。这些特征的综合作用使得空气钻井时钻头上的降斜力小于泥浆钻井,成为引起空气钻井井眼易斜的主要原因之一。     

空气锤钻具组合稳定性动力学因素分析及优化

空气锤钻井过程中由于活塞轴向冲击锤头进行破岩工作,钻柱会产生轴向振动,其中下部钻铤振动常发生以钻铤螺纹断裂为主的失效故障。文章以某井空气锤钻井钻具组合及钻井参数为例,通过有限元法,建立了空气锤钻井全井段钻柱动力学模型,从动力学出发研究下部钻具组合动力学特性,优化空气锤气体钻井钻具组合。研究结果表明：空气锤钻井主要影响下部300 m钻柱,在冲击振动弯扭共同作用下,钻铤螺纹容易产生疲劳失效,模拟结果与现场失效　情况相符。优化方案为KQC275空气锤钻井过程中上部接Ø279. 4 mm 钻铤,此时钻柱系统轴向振动最小,全井段钻柱动态钻进稳定性好,对现场空气锤钻井钻具组合方案进行了优化,预防了钻柱失效。该研究对空气锤钻井钻柱动力学行为有了明确认知以及提供了钻柱振动失效预防措施     

双稳定器预弯曲钻具组合防斜特性动力学评价方法

直井的防斜打快一直以来都是钻井领域的难题.预弯曲底部钻具组合防斜打直技术利用预弯曲结构引导钻具组合变形产生较大的动态降斜力,可实现动力学防斜打快目的.然而预弯曲钻具组合防斜特性的动力学定量评价仍是难题.针对双稳定器预弯曲底部钻具组合,笔者在Jansen建立的动力学模型的基础上建立钻头处动态侧向力模型,将仿真得出的A截面...     

江苏油田三种典型钻具组合复合井导向力计算分析

结合江苏油田导向钻井技术现场试验中采用的三种典型的滑动导向钻具组合,在计算复合钻井导向力的基础上,探讨了两个主要因素对复合钻井导向力的影响规律,理论计算结果与现场试验结果基本吻合,通过设计钻具组合的结构和施工参数,可以提高井眼轨迹控制精度。     

连续导向钻具组合三维准动力学分析模型及其导向力变化规律

对于连续导向钻具组合来说,由于其弯螺杆的存在,使得其在任何一个瞬态的受力变形都有其独特的特征。连续导向钻具组合旋转钻井时其特点可以归纳为一个工具面不断有规律改变的过程,其总体导向效果可以用钻柱旋转一周内的钻头上的合侧向力矢量来表述。     

柔性钟摆钻具纠斜的理论分析

在井斜控制技术中，钻头侧向力是衡量井斜控制效果的关键参数。本文利用纵横弯曲理论对柔性钟摆钻具和钟摆钻具的钻头侧向力进行计算，从理论上说明柔性钟摆钻具比钟摆钻具具有更好的纠斜效果。     

螺杆钻具挠性轴力学模型建立及主控因素敏感性分析

挠性轴是螺杆钻具中的关键零部件，也是易失效件之一。针对挠性轴常见的失效特征，结合具体工况，建立了力学模型和有限元计算模型，通过大量的数值计算，研究了挠性轴主控因素对整体应力水平的敏感性，并根据计算结果进行了结构优化。计算结果表明，优化方案可大幅度降低挠性轴的整体应力水平。     

双台肩钻具螺纹应力与密封性能影响因素分析

钻具连接螺纹接头强度和密封性能会对钻具的正常工作产生直接影响.为了保证油气开采顺利进行,有必要对钻具螺纹接头进行强度和密封性能分析.为此,以双台肩超高抗扭钻具连接螺纹为研究对象,考虑螺纹不对称性、螺旋升角以及主副台肩接触和螺纹齿面接触等因素,建立了包含进刀槽和退刀槽的钻具螺纹接头三维有限元模型.采用有限元分析方法开展了...     

底部钻具组合反向涡动试验和模拟研究

钻柱与井壁接触可能导致反向涡动。为研究底部钻具组合(BHA)在反向涡动过程中的振动响应,开发了反向涡动试验机。通过解析模型和有限元模型预测了BHA动态响应,并用试验结果进行了验证。?171. 45 mm BHA在?215. 9 mm井眼中的试验结果显示,光滑井眼和不连续井眼中BHA的侧向加速度范围分别为20g～30g和40g～50g,均方根值分别为3. 01g和7. 28g。从功率谱可以看出,不连续井眼显示了高达200 Hz的更大频率范围,而光滑井眼显示了不同的频率峰值。分析结果表明:光滑和不连续井眼情况下,反向涡动可能发生于摩擦接触,而且与光滑井眼相比,不连续井眼产生了更大频率范围的动态载荷;经过验证的模型可有效预测反向涡动现象和系统响应。研究结果可为国内BHA设计和应用提供参考。     

钻具屈曲影响下的管柱摩阻扭矩分析

现有摩阻扭矩分析模型,常采用单一的刚杆或软杆模型,且鲜有考虑钻具屈曲的影响,预测结果与实测值存在较大误差。文章针对钻具的不同受力特点,分别采用软杆模型、刚杆模型和连续梁模型,在综合考虑钻具屈曲影响下,建立了考虑钻具屈曲的摩阻扭矩分段计算模型,通过模型计算值与现场钻井过程中实测值对比,模型扭矩和轴向载荷预测值与实测吻合好,平均相对误差分别为6%和7%。模型分析发现钻柱正弦屈曲与螺旋屈曲随轴向压力的增大交替出现;管柱的屈曲会随井斜的变化出现跳跃性变化;在滑动钻进过程中,如果忽略钻柱屈曲的影响,井口轴向载荷明显增大,实际传递到钻头的钻压将比预计的要小。在现场试验中,通过该模型计算的摩阻扭矩值及时调整了井口钻压及措施,有效降低了钻柱发生屈曲的程度,提高了钻井机械速度,对于指导现场钻井参数实时调整,提高钻井效率具有重要意义。     

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。     

影响螺杆钻具工作寿命的使用因素分析

在定向井、水平井等特殊工艺井施工过程中,螺杆钻具的工作寿命直接影响施工井的生产时效和钻井周期。在螺杆钻具结构设计及生产质量确定的情况下,现场应用技术水平对其使用寿命的影响也非常明显。合理正确地使用螺杆钻具,可充分发挥其潜在工作寿命。文中以两套Ф172进口可调弯角式螺杆钻具在井使用情况为例,分析了影响螺杆钻具工作寿命的现场使用因素,结合目前现场应用条件,提出了针对性的技术措施,对现场合理使用螺杆钻具、提高其工作寿命具有一定的借鉴作用。     

下部钻具组合造斜能力的影响因素分析

利用平衡侧向力法对现场常用的井底钻具组合的造斜能力进行了预测,探讨了井眼轨迹参数、施工参数对ＨＢＡ造斜能力的影响,并给出了影响规律的具体表达式,这对了地控制井眼轨迹具有一定的参考价值,利用长度油田某区块的资料,给出了计算实例。