大辽河特大桥钻孔桩施工方案的选择

盘锦-海城高速公路大辽河特大桥横跨大辽河主河槽，有6个水中墩，最深处水深达10m，平均水深5～7m。每个墩的桩基础含钻孔灌注桩12根，水中桩长70m，桩径1．4m，共计72根。     

凸脊型非平面齿PDC钻头的研制与现场试验

常规PDC钻头在钻进塔里木油田库车山前巨厚砾石层时存在破岩效率低、机械钻速慢和钻井周期长等问题,分析认为,砾石对常规PDC钻头的平面齿产生较大冲击力导致切削齿崩齿或严重磨损是钻速低的主要原因。为此,设计了一种凸脊型非平面齿,并研制了配套PDC钻头,将钻头破岩方式由常规PDC钻头的面切削转变为线压裂和面挤压,大大提高了钻头破岩效率。室内试验表明,凸脊型非平面齿具有良好的抗冲击性能与抗研磨性能,抗冲击性能是平面齿的10倍以上。2只凸脊型非平面齿PDC钻头在库车山前地区博孜区块某井砾石层井段进行了现场试验,创造了机械钻速最高、单只钻头进尺最长的区块纪录,与邻井常规PDC钻头相比,进尺提高1.5倍以上,平均机械钻速提高64%以上,提速效果明显。研究与试验表明,凸脊型非平面齿PDC钻头能够较好地满足库车山前巨厚砾石层高效钻进的要求,可为库车山前深层天然气的高效勘探开发提供了技术支持。      

一种三维地层流体势的计算方法及其应用

流体势是控制地层烃类运移和聚集的重要因素。综合利用三维地层压力和Hubbert流体势模型建立了三维地层流体势的计算方法,即利用测井约束地震反演求取三维地震层速度体,结合已钻井的测井资料,以单点算法假设和克里金插值算法为基础求取三维地层压力,然后根据三维地层流体势和三维地层压力的对应关系计算得出三维地层流体势。以胜利油区博兴洼陷高89井区为例,对其三维油势进行计算,进而分析油势的分布特征及其在预测油气优势运移方向和有利聚集区带中的应用。研究结果表明,与常规的流体势等值线图相比,该方法计算的三维地层流体势在横向和纵向上的精度较高、连续性较好,便于得到各深度及各层位切片上的流体势分布特征,预测的油气低势区与实际生产情况较为吻合。     

基于四参数流变模式的套管下放速度分析

固井下套管作业中,井底压力平衡与波动压力的大小密切相关。套管下放速度是影响波动压力的主要因素,因此确定合理的套管下放速度,对安全固井具有重要的意义。基于下套管工况,以先进的四参数流变模式为基础,利用窄槽模型,根据井筒流体流动的连续性和相应的边界条件,得出窄槽模型下的环空流量,以此流量与常规模型下得到的流量相等为条件,建立套管最大安全下放速度计算模型。模型验证结果显示,该模型计算的套管安全下放速度与实例井套管下放速度误差在10% 以内,表明该计算模型具有一定的精度,可以为现场固井下套管作业提供参考。     

高压气井生产管柱横向振动特性分析

高压气井生产管柱内流体的流动会诱发管柱振动,管柱振动会导致其疲劳、磨损甚至破裂,影响气井正常生产。结合油田现场实际,在考虑管柱重力的情况下,研究了高压气井生产管柱的横向振动特性。运用哈密顿原理,建立了包含生产管柱轴向力、管内流体流速和管内外流体压力等因素的生产管柱横向振动模型。运用伽辽金方法求解模型,计算并讨论了管柱重力、气井产量、井底压力和管柱底端轴向力等参数对油管振动频率及稳定性的影响。研究结果表明,管柱重力是生产管柱振动分析中不可忽略的因素;生产管柱的振动频率随着产量、井底压力以及轴向压力的增大而降低,其中井底压力和轴向压力对管柱振动频率的影响较大,产量的影响较小。     

连续管多孔喷嘴射流工具研制与清洗参数优化

连续管尺寸与喷嘴射流参数、泵车参数不匹配导致清洗效果较差,针对该问题,模拟了连续管、喷嘴组合及泵车水力参数的匹配关系,通过试验分析了射流速度、喷嘴直径、喷嘴数量、移动速度和除垢剂对油管清洗效果的影响,基于分析结果研制了新型多孔喷射清洗工具,并进行了清洗参数优化。研究表明,在管柱安全和管内空间允许的条件下,选择大尺寸连续管,可降低管内摩阻和提高流体返出速度;针对井深不超过3 000 m的井?73.0 mm油管除垢,选用?50.8 mm连续管,柱塞直径114.3 mm、泵冲90/min、功率580 kW的泵车,可获得最优施工排量。针对七个泉油田油管除垢,采用清水+5%盐酸+1%除垢剂,射流除垢工具安装5个?3.5 mm喷嘴,施工排量550～600 L/min,移动速度为5 m/min时,除垢效果较好。连续管射流除垢技术具有安全、环保、无污染等特点,应用前景广阔。     

北美非常规油气超长水平井优快钻井技术及实例分析

非常规油气田开发中,超长水平井应用广泛.近几年中国国内各油气田在超长水平井钻井技术上相继有重大突破,但在优快钻井方面,有待进一步提高技术的有效性和可重复性.北美非常规油气开发较早,优快钻井技术已经非常成熟,超过3000 m的超长水平井也相当普遍,而且钻井效率明显高于国内同类型井.本文针对北美超长水平井先进的钻井设备、钻...     

石墨烯对聚晶金刚石的影响试验研究

石墨烯是近几年来新兴的一种具有多项优异性能的材料,在许多领域已经开展了研究和应用,如陶瓷复合材料、铝合金复合材料等,都取得了一定的效果。文章把石墨烯加入到聚晶金刚石中,以期提高聚晶金刚石的性能,以满足深孔坚硬岩层复杂条件下的钻探需求。研究了石墨烯-金刚石复合粉末的混合工艺,在1400℃～1500℃,5.0 GPa～5.5 GPa条件下烧结制备了石墨烯含量分别为0.05 wt%、0.10 wt%、0.20 wt%、0.30 wt%的聚晶金刚石,并对这些聚晶金刚石进行了相对密度、导热性和导电性等物理性能测试,以及磨耗比和抗冲击性等力学性能测试。结果表明：湿混比干混分散得更加均匀,但是烧结出的聚晶金刚石性能方面干混的磨耗比最高,比不添加石墨烯组整体上提高了70%～80%。石墨烯浓度为0.10 wt%且混粉方式为干混的条件下,功率为7.2 kW的磨耗比最高,平均磨耗比达22万。相对密度、导热性、导电性和抗冲击性能测试都表明石墨烯浓度为0.10 wt%时最优,且干混比湿混更好。     

机械比能理论及其在钻井工程中的应用

论述了机械比能理论的进展概况,对现有的机械比能模型进行了系统的分类与评价,分别指出了机械比能、钻进比能及水力机械比能不同模型的适应性及其各自的优缺点。从钻前预测机械钻速、随钻评价钻井效率、随钻诊断井底工况并优化钻井参数、随钻监测钻头磨损、钻后优选与评价钻头与提高机械钻速六个方面分析了机械比能理论在钻井工程中应用的发展状况。其应用效果良好,具有良好的推广价值与应用前景,但还有很多问题没有解决。结合现代钻井技术,对机械比能研究的未来发展趋势作了初步探讨。基础模型研究、钻头力学动态特性测试、应用范围的控潜及拓展将成为机械比能研究的主要发展方向。     

基体界面形状对PDC残余应力数值模拟研究

针对深层、超深层钻进对PDC钻头的长寿命、高效率的需求,设计了一种新型界面结构形状的PDC,并分别对常规平面界面型PDC及新型界面结构PDC进行了残余应力分布数值模拟研究和热处理评估。研究结果表明,新型界面结构PDC与平面界面PDC相比,聚晶金刚石层表面中心的压应力从1 645 MPa减小到1 068 MPa,边缘部分的最大拉应力从435 MPa减小到238 MPa,边缘拉应力区域从3 mm减小至2 mm左右,最大剪切应力从边缘转移到金刚石层内部区域,PDC轴向界面边缘处最大拉应力从744 MPa减小至254 MPa。经800℃热处理后平面界面PDC可见明显的脱层及聚晶层碎裂现象,而新型非平面界面结构PDC在800℃以及900℃热处理下仍未发生脱层现象,聚晶层也无明显热裂纹,表明新型界面结构PDC的热稳定性明显提升。该研究可为提升PDC钻头使用寿命和钻进效率提供结构设计借鉴。