喷射钻井井底流场的研究

在全尺寸试验架玻璃井筒内进行了喷射钻头井底流场试验。试验用贴线法研究多股液流在井底场空间流动时液流方向、路线等流向分布的全貌。一个良好的井底流场应能使液流在井底场的流动满足岩屑离开井底、在井底推移岩屑和从井底举升岩屑这三个基本动作并使之配合好。试验对比了对称井底流场和不对称井底流场的特征和优缺点。试验表明:有效的利用向下冲击的高速射流,合理的安排下行液流与.上返液流的“流道”并尽量控制它们相互干扰的方面,利用它们相互促进的方面,扩大和强化液体沿井底的横向流动是不对称井底流场的三个主要优点。为此,新型喷射钻头应以不对称井底流场为设计依据和发展方向。     

深井小尺寸套管下入遇阻时最大下放力的确定

深井小尺寸套管下入遇阻时,随着下放力的增加,将产生失稳弯曲。由于弯曲会造成套管与井壁的接触,会造成摩擦力增加,抵消了部分下放力,使作用在卡点处的有效下放力减少。根据经典的管柱弯曲理论和相关实验研究结果,可以建立深井小尺寸套管下入遇阻时最大下放力的计算模型。通过规律分析和实例验证,表明计算模型是比较合理性的,对比结果较吻合,为实际施工中发生下入遇阻情况、实施下压套管措施时,在保证安全有效的前提下,确定最大下放力提供了较合理的参考依据。     

基于Workbench防冲刺短节疲劳寿命分析

在井控作业中,高速、高压流体冲击防冲刺短节,产生脉动循环冲击载荷,易产生冲击疲劳.通过疲劳寿命理论计算得出防冲蚀短节满足疲劳强度要求.然后,根据材料的S-N曲线,通过ANSYS Workbench多物理场耦合分析平台完成对防冲刺短节流固耦合分析,得到作用于防冲刺短节的载荷谱.利用Ncode DsignLife疲劳分析方法对防冲刺短节进行疲劳寿命数值模拟,采用疲劳安全系数作为疲劳强度失效评价标准,得到防冲刺短节关键区域安全系数均大于1,满足其疲劳强度设计要求,且安全系数云图与应力云图分布位置相同,说明数模结果具有一定指导意义.     

智能井控系统的控制研究

智能井控系统是应用计算机对井口回压进行监测和实时控制的机、电、液一体化系统,系统采用计算机电液比例闭环控制。通过研究建立电液比例控制系统的数学模型,并采用PID控制和专家控制相结合的方法,结合石油天然气井控的相关知识实现对井控节流系统的计算机自动控制。该系统在塔里木现场试验获得圆满成功,系统工作稳定、压力超调量小、控制准确,具有广阔的应用前景。     

泡沫水泥固井施工参数计算方法研究

在固井施工中,经常会在低压易渗、漏失或裂缝性等地层发生井漏事故,不仅污染了油气产层,降低了机械钻速,还相应地增加了钻井成本。泡沫水泥是一种超低密度水泥,作为空气钻井配套技术现已被国内外许多油田广泛使用在此类固井施工中。由于在泡沫水泥中含有压缩性气体,其中气体状态参数随井深变化,是环空压力、温度的函数,不宜使用常规固井理论进行计算。因此,根据泡沫水泥固井施工模型,利用水力学与热力学知识建立了相应的数学计算模型,在分析泡沫水泥密度和压力变化规律基础上,形成了适用于泡沫水泥固井施工参数的数值计算方法。阐述了泡沫水泥固井模型的建模思路和对应的求解过程,并通过实际算例分析说明了该方法的正确性和可行性,能够为泡沫水泥固井施工提供理论参考。     

空气雾化钻井环空携岩流动试验研究

在空气雾化钻井中,井眼环空携岩流动是一种典型的气、液、固多相流动,其机理和规律十分复杂。在空气雾化钻井实践中,经常出现钻井生产无法顺利进行的情况,轻则带屑不好,钻井效率低;重则井眼段塞、井壁垮塌、引发卡钻、井下爆炸等事故。显然,井眼环空携岩问题是空气雾化钻井必须解决的基础理论问题。根据满足工程精度的原则,利用空气雾化钻井环空流动试验研究对一维高载荷流动模型进行了验证,研究结果对空气雾化钻井生产实践有重要的指导作用。     

判别液体流态准数Z值的讨论

本文介绍了Z值法判别液体流动状态的基本概念及其临界值Z值808的来源。文中分析和对比了牛顿液体、塑性液体、假塑性液体在管内或环形空间作层流流动时,紊流扰动易于发生的位置以及Z值得基本表达式,根据这些表达式可以进一步说明,用Z值与雷诺数Re判别液体流态的本质差别、相互关系及其特点。文中还将Z值得有关计算式,绘制成计算图标,供现场工作参考。     

溢流关井水击压力的计算及结果讨论

关井水击压力的大小直接决定了现场是采用“软关井”还是“硬关井”方式关井。通过对该问题的研究,认为无论采用何种方式关井,其求解过程相似,只是初始条件有变化。在描述关井时一阶拟线形偏微分方程组的基础上,提出采用LW有限差分法进行求解具有可行性和收敛性,并编制了相应的计算机程序。研究表明该方法适用于“软” 、“硬”关井的水击压力计算,具有工程指导意义。     

多级节流智能控制装置的研制

针对现有井控单级节流系统已不能满足塔里木油田高压高产气井勘探开发的要求,提出多级节流的方法。由于液动节流阀和液动平板阀数量的增加,多级节流压井控制过程更加复杂,目前用于控制单级节流压井的手动控制装置就不能适合于对多级节流的控制,需要研制一种新型的多级节流智能控制装置。它不仅能通过手动操作来实施多级节流控制,也可以联结工控计算机实现智能化程序操作控制和系统工况监测。阐述了一种实现多级节流的程序控制与手动控制结合的液压操作控制装置的结构原理、特点和试验结果。     

用于喷射钻井水力参数优选的计算程序

电子计算机的使用,是钻井技术的发展方向。本文提供了一套适用于Tl—59型计算机(带打印器)的喷射钻井水力参数优选的计算程序。所有程序已录制在三张磁卡片上,输入数据及计算结果都能打印在纸带上,使用简便,易于保存。本文还对本程序的计算结果与图算法的结果进行了对比,结论令人满意。国内外钻井实践证明:喷射钻井是一种有效的钻井技术,因此被迅速地推广和使用。但是,由于喷射钻井水力参数优选的计算,公式繁多而冗长,实际计算起来,是件费工费时的事。为解决这个问题,人们研制了许多喷射钻井水力参数优选的计算图表和计算尺,还有少数几种用于天型计算机的计算程序,减少了计算工作量,缩短了计时算间。但由子种种原因,在使用时仍不够理想。电子计算机对于工程计算是一种强有力的工具。最近几年,我国石油矿场普遍配备了美国德克萨斯仪器公司(TEXAS INSTRUMENTS CO)生产的Tl—59型可编程序计算机,使得我们有可能用计算机来解决喷射钻井水力参数优选的计算问题。本文对此进行了一些尝试。当然,所编程序的实用性还须在今后的实践中得到验证。