浮式钻井平台补偿系统的建模与分析

在前人研究的基础上对浮式钻井平台钻柱主动补偿系统的关键装置建立数学模型。对主动补偿系统重要组成部分——动力部分和控制部分进行分析,在理论分析的基础上提出对这两部分的改进建议,为进一步提高升沉补偿系统的能力及精度提供了理论依据。     

超深水NGH无隔水管取样钻柱非线性静力学分析

绳索式钻探取样系统取样过程中,钻柱受到海流、波浪、岩土、钻井船漂浮及其他载荷因素的影响,其静态特性非常复杂,具有几何非线性与接触非线性的特点。鉴于此,考虑海洋环境载荷及海底岩土等对取样钻柱的作用,建立了完整的取样钻柱力学分析模型,研究取样钻柱非线性静力学特性,分析不同外界因素对取样钻柱静力学特性的影响规律。分析结果表明:超深水天然气水合物取样钻柱等效应力和最大弯矩均位于钻柱顶部迎流处,钻柱的最大弯曲变形发生在其顶端1/3偏下位置;海流流速、拖曳力系数及作业水深的增加均使得钻柱弯矩和弯曲变形增大。研究结果可为无隔水管取样钻柱的受力分析和现场施工提供参考。     

“深水钻机与钻柱自动化处理关键技术研究”课题启动

2月8日,宝鸡石油机械公司牵头承担一项国家"863"计划"深水钻机与钻柱自动化处理关键技术研究"课题项目,宝石机械公司总经理张永泽,宝石机械公司副总经理兼总工程师王进全,宝石机械研究院和     

涡动条件下钻柱的屈曲分析

建立了涡动条件下钻柱屈曲的平衡方程。在弯曲挠度为小变形和钻柱中轴向力为0的条件下,采用理论方法分析了钻柱的弯曲挠度、屈曲应力随转盘转速变化的情况。当涡动速度增加导致钻柱的弯曲挠度增加和钻柱中存在轴向力时,钻柱的弯曲挠度以及交变应力的大小就需要通过非线性有限元来进行分析。使用非线性有限元方法求解了不同轴向拉力条件下钻柱的弯曲挠度、最大应力、最小应力和应力幅度。计算结果表明,不考虑轴向力时,理论分析结果与非线性有限元分析结果精度较高且具有一致性;当钻柱中轴向拉力大于200 kN时,由涡动引起的交变应力对钻柱的影响可以忽略;适当增大钻铤长度可以减轻钻柱的疲劳失效。     

钻柱的粘滑振动规律分析

钻柱的粘滑振动是由强烈的扭转振动和井下摩阻导致的一种破坏性极强的扭转振动。这种振动表现为,在一段时间内钻头静止不动,当加在钻柱上的扭矩足够大时,钻头突然高速转动。首先建立一个钻柱粘滑振动力学模型,分析了粘滑振动的运动方程,得到钻柱粘滑振动的一般规律。钻柱的粘滑振动是一种强烈的低频振动,在振动过程中钻头的瞬时转速很高,最大转速甚至超过了转盘转速的2倍。讨论了钻柱长度对钻柱粘滑振动的影响,随着钻柱长度的增加粘滑振动的频率降低,钻头最大转速增加,粘滑振动更加剧烈。     

钻柱扭矩测量方法研究

钻具振动可分为扭转振动、侧向振动、轴向振动,三种振动的耦合常导致钻具失效,对钻井施工的影响很大.本文概括介绍了钻柱扭矩测量方法及其在国内外的发展状况,在此基础上进一步介绍了方补心扭矩仪及井下马达电流的扭矩测量方法,提出通过扭矩的测量来判断扭矩振动的强烈程度,减少钻具失效事故的发生.在现有的扭矩测量方法中,通过验证其可行性和实效性经济性,以及现场实践证明,方补心扭矩仪和电动钻机测量方法是重点发展方向.     

钻铤因素对钻柱振动的影响分析

钻铤因素直接影响着钻柱振动的整体效果。钻铤长度是硬岩钻井中引起钻柱剧烈振动的一方面原因,同时也是解决钻柱振动的主要突破口。文中从钻铤的长度、固有频率、激励来源、钻铤共振及其临界转速、振动的控制等方面对钻柱振动问题进行全面分析论证,以公式的形式给出论证结果,便于钻井工程师们直接应用于生产实践。     

定向井钻柱失效机理分析

随着钻井深度的增加和钻井工艺的发展,对钻柱性能的要求越来越高。由于钻柱在井下工作的条件十分复杂与恶劣,它往往是钻井工具与装备的薄弱环节。钻具事故是最常见的钻井事故,它与井斜问题和钻头的工作状况有着十分紧密的关系,是影响井身质量和钻井速度的重要因素。所以对钻柱的失效机理的分析及控制方法的探讨和研究,提高钻柱的工作性能指标,从而实现和完成各种井下作业具有十分重要的意义。     

钻柱动力学分析

钻柱是钻井的最基本的工具,钻柱的安全性和可靠性对钻井工程尤为重要,钻柱的损坏严重影响了钻井的正常进行。因此有必要对钻柱进行可靠性分析,得出最优的钻具组合,以节约成本。本文根据有限元法得到钻柱的力学模型,并应用NEWMARK法对力学模型进行求解。通过对刚性满眼钻具组合进行动力学仿真,得到了钻柱在井下工作时表面的受力,并得到了钻柱上各点的位移,对预防钻柱疲劳失效具有一定的指导意义。     

EFFECT OF DRILLPIPE ROTATION ON BOREHOLE CLEANING FOR EXTENDED REACH WELL

Wellbore cleaning is a key technology for the Extended Reach Drilling (ERD). The success of drilling extended reach wells depends directly upon the quality of wellbore cleaning. The rotation of the drillpipe, and hydraulic and rheological parameters, are the key factors for wellbore cleaning. In this study, Computational Fluid Dynamics (CFD) is applied to simulate solid-liquid two-phase flows in wellbore annulus. The annual flow field with the presence of drillpipe rotation is described through analyzing various rotation conditions. The results indicate that the quasi-spiral flow is the main flow pattern for liquid-solid transport in the horizontal annulus. The influence of rotation on the cuttings transport is also investigated, as the rotation of drillpipe increases the disturbance of liquid to solid in annulus. As a result, the solid flow becomes favorable and the solid volume is reduced. Comparisons with previously published results are also performed to prove the importance of drillpipe rotation in the wellbore clearing for the ERD.