空气钻井钻具冲蚀磨损机理的分析

空气钻井技术受到越来越多的重视,针对空气钻井中钻具冲蚀磨损严重的现象,首先从阐释冲蚀本质入手,随后时现有的有影响力的冲蚀磨损理论对比分析,得出适合于空气钻井的3套冲蚀磨损理论,并分别进行详细阐述.这3种理论将从不同角度来解释空气钻井钻具的冲蚀磨损机理.微切削理论适用于解释钻屑粒子低入射角的切削情况;变形磨损理论从变形历程及能量变化角度解释了冲蚀现象;二次冲蚀理论从颗粒破碎后对钻具的二次冲蚀角度,更合理地阐述了冲蚀机理.最后就影响钻具冲蚀磨损的主要外部因素--钻屑粒径、几何形状、冲击速度、冲击角度、井内温度进行了定性分析.     

非正常井眼对气体钻井下部钻具受力影响研究

提出了气体钻井中有井壁坍塌的非正常井眼下部钻具受力影响的研究,根据现场井眼坍塌形状,将该非正常井眼简化为椭圆截面的坍塌井眼,建立了下部钻具有限元分析的力学模型,开发了其有限元分析的ANSYS-APDL程序,可以方便地对钻具进行有限元力学分析.研究了4种非正常井眼情况下,下部钻具的受力情况,得到了钻具在坍塌井眼附近的变形位移、钻具弯矩、钻具内的应力分布大小以及钻头的偏转角等,为气体钻井坍塌井眼的井斜机理研究提供了研究方法和为其防斜打快提供了理论依据.     

气体钻井井斜机理分析

随着气体钻井技术的广泛应用,气体钻井过程中的井斜问题日益受到关注,但其机理研究还有所欠缺。本文结合气体钻井井斜的特殊性,从破岩机理、温度、地层因素、井径扩大、下部钻具组合运动状态等方面分析了气体钻井的井斜机理。分析结果表明：与钻井液钻井相比,井底岩石应力状态变化导致地层各向异性指数显著增加,是气体钻井容易井斜的根本原因;井径扩大以及整体钻柱所受摩阻变化影响下部钻具的运动特性,是气体钻井易井斜的重要原因。为此,提出了几点解决气体钻井井斜问题的技术思路,供气体钻井防斜进行参考。     

气体钻井预防钻具失效分析

气体钻井具有自身特点,气体钻井钻具受高速流体冲蚀作用,钻具磨损严重,空气锤反馈的冲击波使钻具接头螺纹容易断裂,气体钻井钻具频繁失效进而影响钻进速度,增加钻井成本。基于岩石力学和气固两项流理论,对气体钻井钻具受流体冲蚀进行分析 ,建立了环空混合物返速模型,实例计算回压对环空返速的影响。为避免钻具受高速流体冲蚀,应使环空混合物返速介于最小携岩速度和临界冲蚀速度之间。基于力学理论,提出增大井口回压的方法,推导出钻具接头螺纹在预紧力作用下的变形协调方程,应用有限元对钻具螺纹进行应力分析,找出钻具螺纹接头各螺纹牙载荷的分布规律,得出螺纹应力集中区,给出预防钻具失效提高螺纹强度的措施。     

气体钻井出水条件下环空携岩机理研究

目前针对地层出水条件下气体钻井携水、携岩的研究不多,尚处于探索阶段.地层出水会引起岩屑各种性能发生严重变化,这对环空安全携岩和井壁稳定是一个严峻的考验.通过岩屑受力与岩屑遇水后的团聚性等变化的理论与实验分析,对其基本规律和理论作进一步综合研究,并结合相应计算进行现场实验,计算结果与四川某区块较为吻合.     

气体钻井下部钻柱非线性动力学分析

利用非线性动力学原理,建立以气体为循环介质的下部钻柱―钻头―地层有限元模型,并利用显式New-mark时间积分法计算求解。研究下部钻柱与井壁非线性接触碰撞时产生接触力的特点,分析下部钻柱受到钻压和扭矩的作用后的运动状态,认识下部钻柱危险点的瞬态力学行为以及下部钻柱受载荷后的位移变化规律。     

气体钻井全井段钻柱动力学研究

采用有限元法开展气体钻井全井段钻柱的非线性动力学运动过程模拟研究。建立了某井全井段塔式钻具的三维模型和钻头与岩石以及钻柱与井筒之间的接触关系,分析了钻柱在动态钻进过程中的力学参数,得出气体钻井全井段钻柱的运动规律以及对钻柱寿命的影响。对气体钻井中钻柱力学、井斜控制等方面的深入研究具有指导意义。     

气体钻井岩屑颗粒动力学分析

根据气固两相流流动理论,研究井筒环空岩屑颗粒动力学,分析岩屑颗粒几何尺寸的划分、受力与摩阻等因素对钻井过程的气体携岩影响。     

细观损伤力学在气体钻井井壁稳定性研究中的应用

用RFPA2D软件建立气体钻井井眼稳定的损伤力学模型,通过跟踪声发射信号研究井壁围岩在应力下的损伤演化,从细观损伤力学的角度探讨气体钻井时井壁围岩的损伤演化,以及转换介质后井壁失稳的原因。研究发现,气体钻井时井眼周围一定范围内出现损伤区,损伤区内形成微裂纹和裂缝,转换介质后由于泥浆渗入、压力波动而导致损伤区坍塌。     

修正B-Y机械钻速预测模型在气体钻井中的应用

目前在已建立的钻压、转速、排量等钻井参数与机械钻速的关系模型中,最具代表性的为Bourgoyne和Young利用多元回归方法建立的各种钻井参数与机械钻速之间的关系模型。将Bourgoyne和Young的机械钻速预测模型应用于气体钻井中,并结合元坝103井的实钻资料进行分析,得到了气体钻井条件下机械钻速的预测模型。     

大牛地气田钻井工程实践与认识

对大牛地气田优快钻完井技术国家示范工程取得的成果进行分析,通过对目前形成的优快钻、完井技术的研究,评价其应用效果;结合钻遇地层特征,进一步优选钻头、优化钻井参数,提高机械钻速,缩短钻井周期;对已用钻井液体系进行应用评价,优选出适合大牛地气田的钻完井液体系。     

科学深钻立轴式钻机机上余尺检测方法研究

立轴式钻机是目前在岩心钻探施工中应用较为广泛的一种钻机,机上余尺的准确、快捷测量对钻探生产意义重大,对立轴式钻机机上余尺的自动快速测量一直是一个难题。作者结合科学钻探项目,提出一种机上余尺的测试方法。该方法充分考虑了钻机钻进过程中的各种状态,并用LABVIEW编写的检测程序对钻机的各种状态做出逻辑判断,能准确自动测量出机上余尺。     

烟气轮机叶材气动冲蚀行为研究

研究了气流中微粒对烟气轮机叶片材料的冲蚀行为.用石英砂气动冲蚀试验研究表明:叶材冲蚀率随着冲蚀颗粒尺寸的增大而增加;攻角对烟气轮机叶片材料(NiCr30Co18Ti)的冲蚀率影响不大.进一步通过扫描电镜对冲蚀后的表面形貌进行观察,发现烟气轮机叶片材料的冲蚀以切削与唇片脱落为主.     

气井钻井环评工程分析

分析气田钻井特点和环境保护的特殊性、污染防治难点和易出现的问题,强调开展钻井环评的重要性和作用,指出做好钻井工程分析是开展环评工作的基础和前提。提出钻井环评工程分析应着重关注井场外环境敏感目标、目标层及以上地层地质条件、天然气组分和预计产气量、钻进和动力方式、主要设备类型、钻井液成份、主要环保措施可行性、污染物产生量及去向、环境风险等,并介绍钻井环评工程分析的主要步骤和方法,要防止为通过环评审查而忽略存在的问题。     

Study of the Hole Wall Soil’s Capacity by the Action of the Bearing Device of Rodless Drilling Rig

In order to ensure the bearing device of rodless drilling rig to press stably against the hole wall, it has to analyze the contact between the soil pore wall and the bearing device to study whether the soil pore will shear failure. This paper uses the method to calculate the additional stress of any point in soil mechanics to get the three-dimensional stress state of any point of the soil pore under the support plate, and use the numerical analysis method to calculate the shear stress and its relative intensity. Under the circumstances of maximum torque and maximum pressure, ABAQUS is used to make a finite element analysis of the capacity of the soil pore. The results of numerical analysis and FEA indicate that in the condition of the support plate will not deform; the contact area between the soil pore and the support plate is rectangular; in the force process, the soil under the ends of the support plate have the trend of yield, while it meets the condition of Mohr-Coulomb not to yield generally.     

气体钻井液压系统污染物方程及过滤装置

气体钻井现场环境恶劣,工况复杂,现用液压系统油液过滤装置过滤效果差,致使油液污染严重,液压系统中泵、阀、执行元件、管路等出现磨损、测漏、堵塞以及活动件卡死等情况,增加了对气体钻井作业的风险。对气体钻井现场所用液压系统污染源进行分析,对其建立了污染物平衡方程及污染物控制方程。根据污染物控制方程提出了液压系统过滤装置改进措施,通过多方案设计与分析,优选出过滤装置设计方案,并计算出新型过滤装置的主要设计参数。建立新型回油过滤装置的下游污染物颗粒浓度方程,并对安装回油过滤装置和无回油过滤装置的下游污染物颗粒浓度进行计算分析。结果表明：液压系统安装新型回油过滤装置时,过滤速度明显提高,下游污染物颗粒浓度明显下降,更好地满足了气体钻井液压系统对油液清洁度的要求。