高压对气井套管接头螺纹接触应力的影响研究

高温高压气井对螺纹密封性的要求要比油井更为严格。对于高压气井中的整个管柱,每一段处于不同的力学环境中,发生泄漏的可能性也不同,因此研究压力对气井套管接头螺纹接触应力的影响,对高压气井套管的合理使用尤为重要。利用弹塑性有限元分析方法,建立了API偏梯型螺纹套管接头的有限元模型,分析了气井压力对套管接头接触应力的影响,提供了研究压力对套管接头螺纹接触应力影响的方法。对于井口压力或井底压力超过34MPa的高压气井,应选用气密性良好的特殊螺纹接头,建议采用金属对金属的螺纹接头套管,以加强螺纹部位的连接强度和密封性能。     

井壁附近瞬态温度的数值计算方法

在石油钻井开采等过程中研究热量在地层中的传播具有很重要的意义。特别是在进行井漏机理研究中,利用它可以分析温度对井眼破裂压力、裂缝重启压力以及裂缝延伸压力的影响。本文使用有限差分法近似地求得近井壁地层的温度分布。利用此方法,可以求得任意时刻井壁温度随井深的分布,任意时刻、任意井深处井壁温度的径向分布,任意点温度随时间的变化,从而进一步了解温度在石油工程上的影响。     

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海上钻探和陆上钻探存在诸多差异,设计方式亦有所不同。文章针对海上钻探大量采用定向井的实际情况,详细讨论了如何利用海上定向井测井资料预测所钻地区地层压力的方法,主要包括测井资料的井斜校正和海水深度、平台高度对计算地层压力的影响等内容。如果不考虑这些因素来计算地层压力,其结果就会远远偏离真实值。通过对上述因素的分析,建立了适用于海上钻探地层压力计算的方法。将此法应用于某海上油田地层压力预测中效果良好。文章在对所研究区块进行地层压力计算时分别使用了等效深度法和伊顿法,计算结果说明在研究区块伊顿法计算结果优于等效深度法。其原因为该区含有大量粉砂岩地层而纯泥岩层少的缘故。     

大斜度井段岩屑运移规律的微观研究

定向井井眼净化是钻井过程中的一大难题,与垂直井井眼净化有着本质的区别.井眼净化直接影响着钻井效率、钻井成本、井身质量及钻井安全等重要问题,因此一直为钻井工作者所重视.文章从微观的角度出发,首先建立了斜井段岩屑微粒运移的物理模型,对其受力情况进行简化,忽略次要影响因素,只考虑重力、钻井液的冲击力、上举力和悬浮力的影响,推导得出了斜井段岩屑微粒受力的计算公式.最后,以井斜角和钻井液的环空返速为例,应用文中所得的计算方法,研究了不同因素对岩屑微粒运移规律的影响.文章的计算分析结果满足Boycott效应规律,也从理论上探讨了增加钻井液排量对改善井眼净化的有效性.     

海洋深水钻井隔水管动力分析

随着海洋油气钻井向深水领域发展,钻井隔水管的受力越来越复杂,随着水深的增加,钻井隔水管的动力学分析显得越来越重要.文章考虑了隔水管所受的三维载荷,运用有限元法,采用三维动力学模型对深水钻井隔水管的动力特性进行了计算分析.研究表明,顶部张力对隔水管的自振频率影响明显,随着顶部张力的增大,隔水管的自振频率增大;深水隔水管常规使用下的高阶频率与常见海浪频率接近,在设计和施工中应特别注意.调节隔水管顶部张力可在一定范围内改变隔水管系统的自振频率,以避开与海浪产生共振的频率.     

新型石油钻铤联接螺纹减应力区的研究

石油钻铤联接螺纹失效是钻具失效的主要形式。钻铤联接螺纹疲劳失效是由于交变弯曲应力引起的,这些交变应力集中在联接螺纹消失处附近。减少联接螺纹弯曲应力可以延长钻具联接螺纹的疲劳寿命。文章提出并研究了一种新的钻铤联接螺纹减应力区,它是通过在钻铤本体上设置减应力区,来解决钻铤联接螺纹疲劳失效问题。与以前减应力区不同的是,新的减应力区轮廓线为连续的光滑的二次曲线、圆弧线、抛物线和椭圆线。这可以避免在减应力区出现应力集中和出现“细脖子”现象。并且这些曲线在机械加工上是可行的。用有限元法优化了减应力区的几何形状,分析了减应力区的开口位置、开口深度和开口宽度等几何参数对应力释放效果的影响。并对减应力区的强度进行了分析。     

偏轴钻具组合防斜打快的强度分析

针对偏轴防斜打快技术中所用的钻具组合的受力状态复杂,对整个钻柱系统的安全性有较大影响的问题,考虑安全、有效的钻井施工特别需要对偏轴接头及接头附近的钻铤强度进行分析,找出钻具组合的危险点,以便于校核钻具组合的强度和改进偏轴钻具组合的结构设计的实际.以下部钻柱为研究对象,将钻头以上部分分成多个梁单元,进行结构离散,建立力学模型,采用有限元分析方法,进行偏轴接头强度分析.研究表明,偏轴钻具防斜钻具组合的最大复合应力发生在偏轴接头与下部钻铤的结合部位,主要由弯曲载荷和轴向力产生.在应力最危险部位,应特别注意钻具的强度安全问题.     

减小由温度引起套管附加载荷的方法研究

高温油气生产引起井筒周围温度全面上升,密闭的套管环空流体受热膨胀,对套管内外表面施加附加压力,这种压力可以达到套管的抗内压或抗外挤强度极限.针对温度升高带来的套管附加载荷使油气井的生产存在很大安全隐患的问题,归纳总结了多种因温度升高而带来套管附加载荷的预防方法,并从他们的应用范围、可靠性还有使用费用三方面进行对比,建立了两种最优套管附加载荷预防方法的计算模型,给出了实际工况下套管附加载荷的预防操作方法.     

RWD随钻扩眼钻进的破岩机理研究

RWD随钻扩眼使钻井和扩眼过程一次完成，并满足大部分特定井身轨迹严格控制的要求，具有工具结构简单，无活动部件，扩眼尺寸稳定规则的特点，是解决复杂深井阻卡、非常规井身结构应用和提高固井质量的有效手段。随钻扩眼过程中，扩眼器与所扩地层之间的岩石力学耦合作用对随钻扩眼钻进破岩效果和扩眼器、钻柱的优化设计等至关重要。为此，建立了弹塑性有限元力学分析模型，运用莫尔－库仑强度准则，用数值分析的原理和方法模拟了随钻扩眼时扩眼器破岩的力学机理。并对井眼围岩变形和应力分析及强度进行了研究，为研究随钻扩眼的破岩规律和对扩眼器进行改进提供了一种方法和研究的基础。     

高含硫地质环境钻井硫化氢气侵规律研究

针对硫化氢的特殊物性,研究了硫化氢组分、气体偏差因子、硫化氢黏度等重要的物性参数对气侵两相流的影响.运用气液相流的原理和方法,建立了硫化氢气侵时环空气液两相流流动模型,研究了硫化氢气侵时井底压力和井筒压力的特征及变化规律,并用实例对理论模型进行了验证,进而分析了气侵时钻井液密度、钻井液黏度、井口回压、井底气侵速率等重要参数对井底压力的影响规律.在确定钻井液附加密度时,应充分考虑硫化氢气侵对井底压力和井筒动压的影响规律,其结果会更加合理.