预弯曲动力学防斜打快钻具组合动力学模型

建立了预弯曲动力学防斜打快钻具组合的动力学模型,对其动力学特性进行的仿真研究。结果表明,这种模型可以较好地反映出钻具组合在井下的涡动轨迹、涡动速度和涡动方向,同时能近似地计算出这种钻具组合的动态相对防斜力大小。钻具组合的涡动使得钻头对下井壁的动态侧向冲击力明显大于对上井壁的动态冲击力,从而使钻头具有较大的动态防斜力。通过合理设计结构参数和施工参数,可以有效地改善预弯曲动力学防斜打快钻具组合的涡动特征,从而使这种钻具组合具有较好的防斜效果。预弯曲动力学防斜打快技术的使用钻压比钟摆极限钻压提高50%以上,相应地提高了机械钻速。     

气体钻井钟摆钻具组合的有限元分析法

在现行的钟摆钻具设计过程中,将第一个稳定器及其以下钻铤简化为简支梁进行计算。常规钻井液钻井时,钻压常远远大于稳定器以下钻铤浮重,忽略钻柱自身重力对轴向力的影响;而气体钻井时,钻压小,钻铤浮重大,此时钻铤自身重力的影响不得不考虑。以管单元模拟钻具的物理及几何特性,以间隙单元模拟钻具与井壁接触,采用有限元法,对气体钻井过程中下部钻具组合受力及变形进行了动态数值模拟,对单稳定器及双稳定器钟摆钻具组合进行了分析。该有限元模型不仅考虑了钻铤自身重力的影响,而且考虑了钻铤自转对其变形的影响,为钻柱力学分析提供了一种有效的手段,也为气体钻井防斜打直提供了理论依据。     

预弯曲动力学井斜控制技术在长宁构造气体钻井中的应用

长宁构造韩家店～石牛栏层段岩性以砂岩、灰岩为主,研磨性较强,常规钻井钻速偏低,采用气体钻井提速存在井斜控制难题,运用预弯曲动力学井斜控制技术,仿真分析215. 9 mm井眼气体钻井条件下八种预弯钻具组合的钟摆力,优选出了适合该层段地质特点的预弯曲钟摆钻具组合,设计并加工了165. 1 mm-0. 75°预弯曲短接,在长宁构造Ha、Hb平台应用5井次,气体钻井井斜较常规钟摆钻具降低50%以上,井斜控制效果得到显著改善。     

钟摆钻具防斜计算

文章用比较简单的分析计算方法阐述了钟摆钻具防斜的基本原理和所涉及的各种具体的计算问题。其中包括地层造斜力的计算,钟摆降斜钻具支点扶正器合理高度的计算,稳斜钻进时支点扶正器合理高度及相应钻压的计算等。文中提供的计算方法和实用图版比鲁宾斯基等的方法和无因次图版简单,使用方便,可供现场参考使用。     

气体钻井双稳定器钟摆钻具的模拟仿真分析

针对气体钻直井的井斜控制问题,设计了一套气体钻井专用稳定器,用有限元仿真软件对气体钻井专用双稳定器钟摆钻具的力学特性进行模拟分析。从钻具本身的结构参数、井眼参数以及钻井参数等方面考虑,分别讨论了上下稳定器间距、下稳定器与钻头的距离、钻压、井斜角以及上下稳定器尺寸与钻具钟摆力的关系,分析了各个参数对钻具钟摆力的影响程度。计算结果与相同条件下纵横弯曲梁理论得出的结果相对比,两者基本吻合。通过分析可知,使用该专用稳定器的钟摆钻具组合在用气体钻井时具有较强的防斜纠斜能力,能够有效地控制气体钻井井斜问题。     

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...     

气体钻井钻具组合瞬态动力学特性初探

钻柱转动时切向摩擦力会引起钻柱侧向位移,但采用钻井液钻井时其摩擦系数较小,因此该位移常被忽略不记。但在气体钻井时,其摩擦系数增大,该部分位移则不得不考虑。以弹性力学、材料力学为基础,考虑切向摩擦力对钻柱变形的影响,建立了转动钻柱在斜直井中三维瞬态动力学模型及力学方程,并采用龙格-库塔法求解方程数值,分析了钻井参数、滚动摩擦系数、滑动摩擦系数及井眼结构参数等对下部钻具组合变形的影响。分析结果表明:钻压增大,钻柱的变形量加大,钻柱变形节距减小,钻柱振动加剧,但对下部钻具的摩擦扭矩影响不大;井斜角增大,钻柱与井壁的接触力及摩擦扭矩增大,钻柱的变形节距减小;环空间隙减小,钻柱变形角增大,钻柱变形节距减小;钻井流体的密度越大,下部钻柱变形角越小;井斜角增大,不仅影响下部钻柱变形的大小,而且影响着变形方向。     

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。     

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。     

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。     

预弯钟摆BHA在不同钻井介质中的动力学特征及其应用

带预弯结构的钟摆钻具组合（简称预弯钟摆BHA）既可适用于气体钻井,也适用于泥浆钻井,并在直井控斜、提速方面得到了较好的应用。但在不同钻井介质中,预弯钟摆BHA的应用效果体现出了较大的差异。从动力学角度出发研究钻井介质对预弯钟摆BHA力学特性的影响鲜有报道。通过研究钻井液附加质量引起的非线性惯性力及流体阻力特征,分析了气体钻井和泥浆钻井中预弯钟摆BHA动力学模型的差异。基于旋转Rayleigh梁模型,推导了预弯钟摆BHA钻头上的动态侧向力和动态轴向力,研究在不同钻井介质中预弯钟摆BHA的运动特征及受力特征,分析其对实际钻井的控斜、提速效果的影响,并研究了弯角大小对不同介质中预弯钟摆BHA的动力学特征的影响规律。结果表明,预弯钟摆BHA在不同钻井介质中的动态特征差异显著,气体钻井中的运动特征更为稳定,动态侧向力和轴向力较高;不同介质中的弯角影响规律有其各自的特点,在现场实际应用中,应根据需要进行合理的选择。     

单稳定器组合气体钻水平段轨迹控制效果分析

针对气体钻水平井技术存在的问题,以单稳定器钻具组合结合转盘钻进方式解决气体条件下的水平段稳斜钻进问题,结合现场试验进行理论模拟分析,为该技术的进一步研究奠定了基础。依据现场试验条件,应用纵横弯曲连续梁理论,分析了单稳定器组合气体钻水平段时,稳定器位置、稳定器直径、井眼直径以及钻压参数等对井眼钻进趋势的影响。分析表明,在气体钻井条件下,采用单稳定器钻具组合钻进水平段,稳定器位置及直径、钻压以及井眼扩大率等是影响井眼轨迹控制的敏感参数。在现有技术装备条件下,采用单稳定器钻具组合实施气体钻水平段可以实现井眼轨迹的有效控制。针对具体应用条件下的钻具组合钻进趋势模拟分析是有效应用这一技术的基础。     

液压自动防斜钻具设计

目前国内所使用的各种防斜钻具主要是靠钻具本身的重力来产生降斜力,在井斜角很小时,降斜力一般很小,在某些区块钻井时不能满足防斜要求。为此,根据不倒翁原理,设计了一种液压自动防斜钻具。这种液压自动防斜钻具主要由钻铤体、偏心套筒、钢球、阀腔、阀杆、活塞杆等组成。该钻具能够自动利用液压力来产生很大的降斜力,从而能够防止井眼的偏斜。该钻具原理可行,结构简单,若能在现场得到应用,可节省钻井时间,从而节省钻井投资,其应用前景十分广阔。     

深水钻井最大允许气侵溢流量的计算方法

深水钻井对井控提出了更高的要求,气侵的早期监测便成为深水井控研究的热点。由于溢流量预警值为经验值,使得现有泥浆池增量法在水深较深、原始地层压力较高的井中应用的普适性和可靠性较差。为此,通过引入最大允许关井套压和环空气体上升位置,计算不同溢流量条件下的压井风险,建立了基于气侵的溢流量预警值反算方法,以此来保证在现有井控设备、施工参数和地层参数等确定的条件下进行更为精确可靠的气侵溢流监测。同时引入含可信度地层压力预测方法对溢流量预警值反算方法进行改进,最大限度地降低了因地层压力预测不准而导致的气侵监测误差。实例计算结果表明,该方法充分考虑了气侵后气体上升位置和压井风险,能够大大提高深水钻井气侵早期监测的准确率和可靠性,对于实现因井而异的溢流量预警值设计和降低气侵监测成本有实际意义。同时提出推荐采用精度更高更稳定的进出口流量计对泥浆池增量进行监测,以满足半潜式钻井平台的测量精度。     

复合钻井防斜打快技术研究与应用

在对复合钻井防斜打快机理进行研究的基础上,利用专门的复合钻井导向力计算分析软件SABHA研究了井斜角、稳定器间距、钻压和螺杆弯角等主要结构参数对复合钻井合导向力的影响,设计了444.5mm和311.2mm井眼复合钻井防斜打快钻具组合,并在东海某区块进行了现场试验。复合钻井防斜打快技术不仅可以在直井钻进中实现防斜打快目的,而且可以实现定向井轨迹的连续控制,并且能够大幅度提高钻井速度,减少起下钻次数。复合钻井防斜打快技术在海上油田具有广阔的应用前景。     

直井防斜打快理论研究进展

钻井过程中影响井斜的因素很多,且井斜给钻井、完井等作业带来一系列的危害,并造成巨大损失.近年来国内在复杂深井钻井中多次出现井斜问题,突出表现在玉门青西、青海柴达木盆地、四川川东、塔里木山前等地区.在现场使用较多的除钟摆钻具和满眼钻具防斜技术外,主要发展了偏轴钻具防斜技术、螺杆钻具配合PDC钻头防斜技术等,但总体来看在直井防斜打快方面进展不大.国外近年来则研制了VDS、SDD、VertiTrak、PowerV等具有主动防斜能力的自动化井斜闭环控制系统,成功地解决了高陡构造、断层、盐层等情况下钻进时的井眼质量问题.国内陡倾构造地区井斜问题非常普遍,因此应尽快开展新型防斜打快理论研究,研制新型工具和工艺技术.     

相国寺储气库低压地层安全快速钻完井配套技术

四川盆地川东地区相国寺构造为一狭长高陡构造,地面出露上三叠统须家河组到下三叠统嘉陵江组等老地层,地层倾角变化大,浅层存在煤矿及石膏矿采空区域,而经多年开采的二叠系长兴组、茅口组气藏压力系数仅为0.2,主力气藏石炭系的压力系数更只有0.1,这已成为储气库建设的一大钻完井技术难题。为此,根据该地下储气库钻井复杂地质剖面、储气库盖层密封性及储层专打要求,提出了优化布井方式及井型、井身结构的实施技术方案;制订了以气体钻井解决上部易漏失层、下部低压产层应用PDC+螺杆钻具钻井技术的快速钻井措施;石炭系低压储层采用油管+筛管方式完井以保护储层。在XC4等井现场应用表明,6口试验井平均机械钻速达4.0 m/h,同比前期先导试验井提高164%,建井周期较前期试验井缩短一半,高效优质地完成了储气库的钻完井工作。所形成的7项安全快速钻完井配套保障技术可为类似地质区域建设地下储气库提供借鉴。     

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。     

气体钻井钻柱动态应力特征

气体钻井的循环介质为气体,黏滞效应远小于泥浆,因此气体钻井钻柱的失效情况比较严重。针对具有超细长比特征的全井钻柱,加入钻柱与井壁的碰撞模型,运用有限元节点迭代法,通过对碰撞冲击应力条件下气体钻井与泥浆钻井的动力学特性分析对比,探讨了气体钻井钻具的失效机理。分析表明,气体钻井的涡动频率和涡动速度明显高于泥浆钻井,气体钻井时钻柱与井壁的碰撞更为频繁且冲击应力比泥浆钻井更大,成为导致其钻柱失效的主要因素之一。     

液流钻井下的负压差设计与控制

在地层压力系数大于１．０５－１．０８的高压地层,可以用清水、盐水或密度低的钻井液实施欠平衡钻井,国外称为“液钻井”,有人也移“边喷边钻”。文中讨论了在这种情况下,负压差的设计原则及合理的确定钻井液密度的方法。