新型类泡沫压裂液体系的研究及应用

将NH4 CI和NaNO2构成的生热化学反应引入到水溶性疏水缔合聚合物与表面活性剂复配的压裂液中,形成了一种新型的类泡沫压裂液体系.该压裂液体系具有良好的耐温耐剪切性能、携砂性能、降滤失性能、它可采用过硫酸盐和地层油、气、水双重破胶方式,破胶性能好,能实现自动增压快速返排,自啧返排率高,无残渣,伤害率低.该新型类泡沫压裂液体系在新疆油田7口井获得成功运用,自喷返排率高,增产效果好,为油气藏储层的压裂开发提供了一种新技术手段,具有广阔的推广应用前景.     

复杂工况下41/2REG涡轮轴连接螺纹断裂分析

为预防和减少涡轮钻具的涡轮轴在解卡过程中连接螺纹发生断裂,需对其断裂原因进行分析。根据长庆油田A井所用涡轮钻具轴连接螺纹的结构,建立了带螺旋升角41/2REG锥形螺纹的三维力学模型,基于连接螺纹弹塑性本构关系和有限元控制方程,分析了涡轮轴连接螺纹在压扭、拉扭、弯扭复合载荷工况下的应力分布。研究发现:涡轮轴连接螺纹部位在扭矩一定的情况下,随着钻压增大,涡轮轴外螺纹所受应力呈增大的趋势,且螺纹牙的应力分布不均匀,整圈螺纹牙上的应力波动较大;当涡轮轴受到的拉力一定,随扭矩增大,外螺纹台肩部位第一牙处应力增幅较大,存在疲劳失效的风险;在扭矩为25kN·m条件下,当井眼曲率为10和20(°)/100m时,外螺纹的最大应力为700.0 MPa,涡轮轴螺纹连接部位比较安全,但当井眼曲率为30°/100m时,螺纹台肩内外螺纹牙最大应力为903.6 MPa,接近材料的屈服极限。研究结果表明,涡轮轴连接螺纹在弯扭载荷作用下易在外螺纹第一牙处出现应力集中现象,导致其失效,因此应避免在井眼曲率较大井段使用涡轮钻具。     

光学薄膜淀积速率的微计算机控制系统

在光学薄膜越来越广泛使用的今天,高精度红外滤光片的研制及高质量成批的薄膜元件的生产与制备过程中诸工艺控制参数的关系日益受到重视。材料的淀积速率和基片温度是影响光学薄膜折射率的两个极为重要的参数,然而这些参数的精确测量和实时控制在技术上一直没有很好解决。随着石英晶体技术和微计算机的发展,监控技术出现了新的局面。本文介绍的淀积速率控制系统是“高精度红外膜厚监控技术和方法研究”中的一个课题。我们研制了运用石英晶体和微机技术的速率控制装置完成了原理性实验,获得了预期的阶段性成果,为进一步研究积累了经验。     

深水钻完井工程设计要点分析

深水钻完井工程设计存在水文地质条件恶劣、作业成本高昂等一系列设计难点,这在一定程度上制约着我国深水油气田开发的进程。基于钻完井工程设计的流程及特点,以南海某深水油田的钻完井设计方案为例,选择井眼轨迹及井身结构设计、工作液设计、钻柱及钻具组合设计、井控工艺设计等主要的钻完井工程设计部分,进行了设计理念以及设计结果的分析。得出了深水钻完井工程设计适宜采用的关键技术以及基本设计思路,提出了简化井身结构、简化钻具组合、注重浅层气井控、采用批次作业等针对性的设计建议,能够为深水钻完井工程设计提供有益借鉴。     

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.     

气体钻井钻柱失效统计及其失效原因分析

气体钻井在国内外油气田得到了大量的应用,也出现了大量的钻柱失效事故.为了找到气体钻井钻具失效的原因和为气体钻井的更广泛应用提供理论支持,文章收集了大量的气体钻井失效案例,进行分类整理和分析,得到了气体钻井钻柱失效特点及其失效的原因,为钻柱失效的深入研究提供了方向.     

封隔器坐封过程有限元模拟分析

根据封隔器的结构特点及其工作原理,用VB开发了压缩式封隔器、扩张式封隔器和套管外封隔器在坐封过程中,各部件之间接触问题的有限元计算力学模型。在进行封隔器的有限元分析之前,只需要输入封隔器结构参数、橡胶材料力学特性参数、坐封过程中的力学参数以及有限元网格控制参数,该软件将自动调用有限元解算器内核,并将接触压力分布结果、Von Mises应力结果自动存入Word文件报告中。详细地分析了3种封隔器接触压力分布的大小,同时通过Von Mises应力分布大小,讨论了封隔器胶筒的失效部位,为封隔器的结构优化设计和封隔器结构的改进提供了理论依据。     

非金属桥塞镶齿卡瓦的有限元分析及优化

运用Abaqus有限元软件对一种新型非金属桥塞镶齿卡瓦的锚定过程进行弹塑性接触有限元分析,获得了锚定时卡瓦牙及套管的弹塑性Mises应力分布、接触应力分布和接触力分布规律。分析结果表明,套管内壁所受卡瓦牙接触应力和接触力从卡瓦中部沿周向逐渐减小;同时,与卡瓦槽接触的各卡瓦牙底端最大Mises应力均接近于同套管接触的顶端应力值,卡瓦牙应力集中明显。将卡瓦牙和卡瓦结构优化设计后,避免了局部应力集中。卡瓦与套管之间接触应力和接触力的略微增大,也让卡瓦与套管的锚定更稳固。     

各向异性地层钻井井斜问题研究

在实验室内以全尺寸实物钻头破岩,系统地研究各向异性地层对井斜影响程度的成本较高。随着计算机硬件和数值模拟计算软件，尤其是有限元软件的发展，使得有限元仿真模拟各向异性地层钻井井斜是经济可行的。在弹塑性力学、岩石破碎力学的理论基础上，建立了三牙轮钻头齿面与井底岩石接触问题的动态模拟的有限元模型，模型中地层岩石力学特性建立为各向异性材料模式。提出了以岩石临界塑性应变为判据，来判断岩石材料是否被切削或剥落，并在动态仿真模拟过程中，将这些剥落的单元去掉，形成钻井井眼和新的井底表面。用文中建立的模型，动态模拟、分析了钻头钻进时，在各向异性地层和地层倾角的干扰下，钻头与井壁间产生不对称的侧向力，使钻头产生侧向偏移，累积形成井斜，给出了定量的模拟结果。调整参数可以模拟和分析不同钻井参数、各向异性地层以及地层倾角对井斜的影响关系，从而为各向异性地层以及高陡构造地层防斜打快提供理论参考，同时为防斜工具的设计、改进以及井眼轨迹控制提供理论基础。     

机械式封隔器上压重与井口下放悬重关系研究

针对机械式封隔器坐封过程中,井口下放悬重与封隔器所受压重之间的力学关系开展系统研究。根据井口下放悬重以及钻具和井身结构尺寸,建立了油管柱螺旋屈曲的数学模型,由模型推导出油管柱与井壁之间的法向接触力以及摩阻力的数学模型,在此基础上根据管柱在井中的受力环境,建立了井口下放悬重载荷与井下封隔器所受压重作用力的计算力学和数学模型。采用VB2010平台开发了相应的计算软件,该软件已在四川某井上得到了应用。应用结果表明,封隔器上压重预测计算结果与现场实测数据非常接近,验证了建立的数学模型的可靠性和适用性。该项研究结果为机械式封隔器坐封力学安全性评价提供了理论依据。