钻井流体粘度对钻柱纵向振动的影响

针对气体钻井技术在低压油气田开发中出现气体钻井的钻柱振动和钻具破坏的问题,概述了气体钻井面临的钻柱振动问题、钻具破坏问题和解决问题的途径.介绍了位移激励法的钻柱纵向振动分析的数学模型和力学分析软件.对钻井流体粘度对钻柱纵向振动的影响规律进行了研究.数据表明,钻井流体的粘度对钻柱的纵向振动影响较大.在一般情况下, 钻井流体的粘度越小, 钻柱的振动幅度越大.钻井流体的粘度对钻柱振动的共振频率影响不大.气体钻井虽然提高了钻进速度,但同时也对钻具防破坏技术提出了更高的要求.     

在役石油钻机井架极限承载仿真模型研究

针对在役石油钻机井架的力学特征,建立了基于双重非线性理论的极限承载仿真模型。研究了以在役钻机井架杆件的测试应力为重要指标,与应力有关的设计参数作为修正对象的仿真模型修正理论。对实验室内钻机井架模型进行的极限承载性能实验和仿真预测研究结果表明,井架模型的实际破坏位置与仿真预测结果基本一致,极限承载力误差很小。依据现场动载应变试验,应用该仿真模型分析了在油田上广泛使用的A形和K形石油钻机井架的极限承载性能,得到了井架结构的极限承载力、载荷与应力的关系以及井架破坏形式和危险部位,为钻机井架的安全平稳运行提供了重要的参考依据。     

热采井注汽过程井筒沿程蒸汽参数变化规律研究

利用热力学、流体力学原理,建立了热采井注汽过程井筒沿程蒸汽干度分布计算模型。根据能量平衡原理,分析研究了蒸汽参数与压力损失、井筒传热量之间的关系。编制了相应的计算程序,并以实际注蒸汽井数据为基础验证了程序计算方法及蒸汽参数变化规律的正确性.     

通用下部钻具三维小挠度静力分析的数学模型及应用

随着钻井技术的进步,以控制井眼轨道为目的的下部钻具组合发展迅速。在原来的普通增斜、降斜和稳斜钻具的基础上,发展了多种类型的导向钻具、带偏心弯接头的防斜钻具、带柔性接头防斜钻具和两稳定器间变刚度的增斜钻具等多种新型下部钻具组合。为了更好地应用这些新钻具,建立了适用于对普通下部钻具、导向钻具、带偏心弯接头和柔性接头的下部钻具进行三维小挠度静力学分析的数学模型,包括(1)微分方程,(2)钻头、稳定器、弯角、变截面、切点和井壁的边界条件,(3)钻头的侧向力和钻头转角。用该理论编写了应用软件。作为软件的部分功能,对几套钻具进行了增斜率随井斜角变化的预测, 并进行了初步分析。     

“连续油管在水平井中作业的力学分析”中的不足

《石油钻采工艺》1999年第3期发表了"连续油管在水平井中作业的力学分析[1]"。从文献[1]的连续油管井下分析示意图和方程(1)~(6)推断, x为连续油管中心线的曲线坐标,以连续油管底端为起点,指向井口方向为正。     

旋转导向钻具三维小挠度稳态分析的数学模型

在普通旋转钻具的基础上,研制了一种旋转的近钻头稳定器,它可以将钻柱稳定在井眼截面的需要位置,以控制井眼轨道.为了研制和应用这种新钻具,建立了适用于该种旋转导向钻具进行三维小挠度静力学分析的数学模型,包括:①微分方程;②钻头、稳定器、变截面、切点和井壁的边界条件;③钻头的侧向力和钻头转角;④钻具的导向能力与偏心距和偏心方向.给出了一种旋转导向钻具的受力状态分析、井眼曲率预测及确定导向稳定器运行参数的计算实例.     

基于新型油井套管磨损实验机的钻井工况模拟

运用MZM-500新型油井钻杆-套管摩擦磨损实验机,针对转速、温度与正压力、钻井液性能、间歇负载等影响套管磨损量的因素进行试验。对更为精确的套管磨损量值的分析发现,钻杆试件在小转速时套管磨损体积与转速为线性关系,这种关系会被转速继续增加引起的振动所破坏,造成套管磨损体积急剧增加;多项式关系更符合磨损量随时间的实际变化;高于临界温度60℃会直接增大套管磨损;间歇负载对套管磨损影响不明显;高粘度的钻井液会大幅度减小套管磨损。研究成果可为建立正确的磨损模型来预测和计算钻井过程中的套损提供参考。     

定向井滑动钻进送钻原理与技术

定向井和水平井钻进经常采用滑动钻进方式。地面间歇向井内送入钻杆是如何转化成井下钻柱对钻头的推进的？如何减小钻柱与井壁的滑动摩擦力给钻压带来的误差？现有的滑动钻进送钻技术各有什么优缺点？这些都是业界关心的问题。为此,把钻具送到井底并加上钻压,暂停地面送钻操作的工况作为研究区间,分析了井底的钻柱弹性、水力振荡器和液力推进器3种送钻原理。阐述了带井下动力的钻具组合、带水力振荡器的钻具组合和带液力推进器的钻具组合的滑动送钻技术,给出了地面钻进参数与井底钻进参数的关系。进而比较了3种送钻技术的特点：带井下动力的钻具组合在井底是依靠钻柱的弹性推动钻头前进;带水力振荡器的钻具组合依靠其产生的水力振动来降低钻柱与井壁间的滑动摩擦力,改善钻压传递效率;带液力推进器的钻具组合在其工作钻压区间,依靠活塞推动钻头前进。结论认为,带液力推进器的钻具组合滑动送钻技术最优,钻压可调、平稳,液力推进器可串联使用,钻进时可以活动上部钻柱。     

液力井斜控制-减振-推进器

为便于控制井眼轨道、延长钻具的使用寿命和简化钻进操作，提出了液力井斜控制－减振－推进器，该钻具具有井斜控制、减振和推进三大功能。通过调节钻压与泵压的关系，工具可实现伸出和缩进，从而调节稳定器之间和稳定器与钻头之间的距离，改变钻具组合的造斜特性，达到不起下钻就可改变下部钻具造斜特性的目的。此外，在钻进时还可根据需要，通过钻具的液力推进功能使钻头钻进，而不必由地面连续送钻。在此过程中，钻头的纵向振动主要传递给钻井液，而传递到上部钻具的纵向振动很小，具有良好的减振作用。     

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鄂尔多斯盆地北部上古生界气藏是一个典型的低压致密气藏，气井压裂前自然产能很低或基本无产能。水力加砂压裂是该地区进行气田勘探开发的关键技术之一。由于储层具有低压、低孔、低渗的特点，且存在严重的水相圈闭损害和其它敏感性损害，采用针对常规砂岩储层的压裂改造方法在该地区不能达到满意的增产效果。针对鄂北地区低压致密气藏的储层地质特点，通过近年来的攻关研究和现场试验，提出了改进的压裂工艺技术方法，筛选出了低残渣、低伤害、抗水锁、易返排的压裂液体系，大大提高了压裂改造效果。压后平均单层气产量提高2倍以上，初步形成了该地区低压致密气藏压裂工艺技术体系，为进一步探索、解决低压致密气藏的勘探开发难题奠定了良好的基础。