不扩孔径向水平井钻管转向仿真研究

针对177.8 mm套管内部空间尺寸的约束条件,建立转向器弯曲导向滑道及钻管模型,利用ANSYS软件,对钻管通过转向器滑道的转向过程进行有限元仿真研究。仿真结果表明:在钻管弯曲转向时钻管弯曲内侧更易发生失稳;转向器滑道曲率变化率是个非常重要的参数,钻管应力、截面变形、钻管阻力都与其有关,为了使钻管以低应力、较为安全的状态通过转向器,减小滑道轨迹的曲率变化率是必要的方式;材料为X的钻管可以安全穿过滑道,钻管转向后可以沿滑道水平钻进,钻管变形保持在许可范围内,能够满足径向水平井的钻进要求。     

旋转磨料射流套管开窗数值模拟及试验验证

提出利用旋转磨料射流进行井下开窗的技术路线,建立套管在旋转磨料射流冲蚀作用下的损伤模型,利用有限元方法对旋转磨料射流套管开窗进行数值模拟,并通过室内试验对模拟结果进行对比分析。结果表明:利用数值模拟方法可以较准确地模拟套管的实际开窗过程,揭示旋转磨料射流套管开窗的机制;旋转磨料射流开窗工艺简单、作业成本低,形成的窗口形状较为规则,可以满足径向水平钻进的要求。研究结果为井下套管开窗技术的进一步发展提供了理论基础。     

套管开窗侧钻技术

针对油田套损井的不断增多,研究应用了治理井况恶化、挖掘剩余油的有效修井工艺套管开窗侧钻技术,包括套管开窗技术、裸眼钻进技术、下套管与固井技术、射孔与测井技术、原井底报废处理、割取套管等综合配套技术,经过现场的广泛应用与改进,该项技术已是油田利用老井眼挖掘剩余油、处理套损井的有效方法之一.     

水平井套管液压整形技术

为弥补以往水平井套管液压胀管整形技术的不足,将液压与机械方式相结合,改善了普通整形工具效率低、效果差的状况,能够对套管实现连续整形,省时省力,并能根据套管的变形情况控制整形力的大小,达到理想的核形效果;分瓣式胀头的没计减少了井下施工事故的发生,降低了作业风险。     

套管钻井技术的应用和优势

套管钻井是一种相对较新的钻井技术,它能在一个钻进过程中同时完成钻井、下套管与固井作业。利用套管给钻头传递机械能和液压能。,这项技术是利用顶驱实现套管的旋转,并且仍然利用常规钻井中使用的钻头,随钻测井录井等工具和一些套管钻井专用的工具实现钻井,并能使用电缆起下钻具。介绍一些套管钻井中使用到的设备和工具,以及它和常规钻井相比较的优点。     

大牵引力连续油管牵引器设计及仿真

针对水平井作业工具输送困难的问题,同时在满足钻磨作业的基础上,设计了基于液压伸缩原理的连续管牵引器。为满足井下牵引器对大牵引力、井下适应性、通过性、越障能力的要求,创新提出了自激式液压控制回路(无电缆),来实现牵引器协调控制相关动作,采用一种楔形燕尾滑槽弹性支撑结构,以适应井径变化同时满足障碍通过性,使用SolidWorks三维画图软件、 ADAMS(automatic dynamic analysis of mechanical systems)运动仿真等软件建立连续油管牵引器的虚拟样机,验证其运动性能。结果表明:该牵引器在5~1/_2″套管中能够平稳行进,牵引力最大可达到10 000 N,满足设计标准。     

侧钻开窗过程中铣鞋受力分析

在侧钻开窗过程中,选择动力钻具、确定钻压和转速等参数的重要依据是铣鞋在开窗过程中的受力状态。建立套管-铣鞋的相互作用模型,并编制计算程序对铣鞋受力情况进行分析,获取不同施工参数(如钻压、切入角度和转速)对开窗铣鞋的受力和钻进速度的影响;并进行多组套管开窗实验验证所建立套管相互作用模型以及仿真结果的正确性。结果表明:在整个开窗过程中,随着铣鞋铣入套管的深度加深,侧向力逐渐变小,变为0后反向增加;钻压越大铣鞋上的扭矩和钻进速度越大;切入角度越大铣鞋上的侧向力和扭矩越大。     

套管开窗侧钻技术在海上某气田中的应用

套管开窗作业广泛应用于处理井下事故,老井眼侧钻等作业中,其目的在于可以尽可能多地利用老井眼、从而适当地节约钻完井作业时间,从而到达节约作业成本的目的。此次侧钻开窗应用在海上某气田X1S井,取得了成功。该井存在侧钻点深、井斜大、井眼深、钻井周期长、起下钻次数多等困难。本次开窗侧钻作业应用了一种新型的快速开窗侧钻工具,一趟钻实现斜向器坐挂、套管开窗并钻出一个口袋,是深井开窗侧钻作业的一次成功实践。为今后套管开窗侧钻作业提供了宝贵的技术实践。     

小井眼水平落鱼磨铣与MWD仪器打捞技术

欢32CH是辽河油田部署实施的一口Φ139．7mm套管侧钻水平井，在水平段下钻时发生卡钻，因卡钻钻具内装的MWD无线随钻测量仪器，必须进行仪器打捞。经过事故解卡及打捞技术的综合处理，因遗留的落鱼上部钻具内径小于仪器MWD仪器扶正器外径，常规的钻具应用电缆软打捞MWD仪器无法实现。为此应用了水平井裸眼磨铣、硬杆打捞MWD仪器技术，并首次在国内油田小井眼水平中打捞获得成功，取得的经验可为今后小井眼侧钻水平井的事故处理提供一定的借鉴作用。     

玉北地区套管变形分析及措施

为了解决玉北地区二开钻穿古近系后,下入250.8mm套管后发生套管挤毁的难题,本文通过分析古近系地应力分布及盐膏层蠕变等因素,利用第四强度理论计算分析套管受到非均质载荷下的强度降低情况,提出通过扩孔和加强套管壁厚提高了施工质量。     

不提钻换钻头装置的研制

作者研制了一种用于钻孔径75mm，岩心直径35mm的钻具，使用该钻具钻进时，无需升起钻杆即可收取岩心和检查或更换钻头。     

庆深气田水平钻井水基泥浆中套管磨损机理实验研究

水平井钻井过程中,钻杆与技术套管的接触力较大,套管磨损比较严重,套管强度降低较多,给后续试油及完井投产作业留下隐患。为了深入了解水平井水基泥浆中钻杆-套管的磨损机理,为准确评价庆深气田套管磨损程度及剩余强度提供依据,在西安石油大学创新研制的环块式钻杆-套管磨损实验机上,模拟实际钻进参数,进行了该气田常用的水基泥浆中钻杆-套管磨损实验,考察了接触压力、转盘转速、磨损时间等因素对套管磨损效率的影响。利用试件磨损表面扫描电镜(SEM)图片进行了形貌分析,确定了水基泥浆中套管的磨损机理。实验结果表明:水基泥浆中,套管的磨损类型兼有粘着磨损、疲劳磨损和犁沟磨损等。黏着磨损是最主要的类型,采用基于黏着磨损机理的White磨损效率模型预测井下套管的磨损是可信的。水基泥浆中P110套管的磨损效率在(2~8)×10-131/Pa之间,稍大于钻井手册中的套管磨损效率(2×10-131/Pa);磨损效率随接触压力和转速的增加而增加,前期增长速率小,后期增长速率大;磨损效率随磨损时间的增加先增加,后逐渐减少,最后趋于稳定。     

反循环压井方法

反循环压井方法过去在修井井控中使用较多,它具有排除溢流时问短、地面泥浆增量少,以及套压低等优点,因此必要时在完井或钻井井控中心也可以考虑使用.本文介绍了反循环压井法的工艺要求,给出了包括流动阻力影响的立压与套压计算方法,并用计算实例对这种方法与普通司钻法及工程师法进行了对比分析。     

超短半径径向水平井转向机构仿真研究

困扰径向水平井钻进的主要问题之一是钻杆弯曲转向前进运动困难，为此采用ANSYS仿真软件对转向器系统构成、滑道截面形状和轨迹、材料模型、约束载荷进行了系统分析，建立了仿真模型。仿真与实验数据对比表明所建仿真模型是可行的，分析了滑道阻力变化对钻进的影响．结果表明，钻进失败的主要原因是钻头中心线与校直中心线存在一定的角度，钻杆的前进轨迹偏离理论值，或与地层干涉或再次发生弯曲变形。钻杆与转向器滑道的接触状况变坏，阻力大幅增加也是导致钻进失败的原因。     

高压喷射钻井水力参数优化研究

高压喷射钻井技术在国内外诸多油田都已进行了多次试验研究。进行水力参数优化研究可以指导现场作业,提高钻井速度、改善井眼的净化能力。通过对排量和喷嘴组合优选计算,分析了排量和喷嘴组合对立管压力、钻头压降、钻头水功率以及喷射速度的影响规律;并给出了一种高压喷射钻井技术水力参数优化方法。研究表明:当钻井泵排量增大后,各水力参数总体均呈上升趋势但增长速率不同;钻井液过流面积一定时,喷嘴组合的变化对立管压力影响较小;钻井液的过流面积发生微小变化时,钻头压力损耗的变化幅度最大,钻头水功率次之,对立管压力影响最小。最后针对塔河油田盐区某井中深部地层497~4 673 m井段,经优选水力参数后,以得到的推荐参数进行现场施工作业,平均机械钻速达到55.48 m/h,与邻井同井段(15.32 m/h)相比提高262%,该开次完井用时15.33 d,与设计相比节约30.79 d,节约率达到65.5%。     

深水含浅层流地层无隔水管领眼钻井水力参数计算

综合应用动态压井系统的无隔水管领眼钻井技术是处理深水含浅层流地层地质灾害的有效手段之一。针对无隔水管钻井技术特点,进行了无隔水管领眼钻井技术在深水含浅层流地层的适应性分析。基于油气井流体力学和渗流理论,考虑了浅层流实时钻进过程中地层漏失或侵入井筒动态过程的影响,建立了无隔水管钻进的平衡方程、连续性方程、运动方程和辅助方程,为钻井水力参数的设计与求解提供了依据,并以南中国海W-X01井为例,对计算方法进行验算与对比分析。现场实例计算表明:钻井液排量、钻进速度、钻杆转速是无隔水管海水钻进过程中的主要控制性施工参数,通过施工参数可调整环空压耗大小,进而控制井底压力;环空压耗随钻井液排量的增大而增大,且领眼尺寸越小环空压耗增大的趋势越大;同时,环空压耗随钻杆转速的增大而增大。此方法可以用于指导深水含浅层流地层的无隔水管领眼钻进设计与施工。     

气体钻水平井钻杆偏心对环空岩屑运移规律的影响

气体钻水平井段,由于自身重力,钻杆倾向于下井壁,形成偏心环空,使得下环空岩屑运移困难,通过研究偏心环空正常携岩和岩屑床岩屑的运移规律对气体钻水平井井眼净化具有重要意义。针对钻杆偏心对气体钻水平井环空岩屑运移规律的影响问题,基于气固两相流理论,利用可视化实验并结合计算流体动力学(CFD)数值模拟方法对其进行了研究。从环空气体速度分布、岩屑速度分布和岩屑相对体积分数分布等方面分析了正常循环和下井壁沉积20 mm岩屑床两种工况,钻杆偏心对环空岩屑运移规律的影响。实验现象和数值模拟结果表明:正常循环时,随着偏心度不断增大,下环空气体和岩屑速度逐渐减小,气体携带岩屑的能力降低;当下井壁沉积20 mm岩屑床时,随着偏心度的增大,气流对岩屑床的扰动能力降低,使得下环空岩屑相对体积分数明显增大,岩屑床的最高剩余厚度逐渐增大。     

涡轮式水力振荡器结构参数优化及流体仿真

大位移长水平井开发的后期,存在着大摩阻的问题,严重制约钻具向更远目标的快速钻进,在世界范围内引起了广泛关注。水力振荡器是油井开发后期降摩减阻的重要工具。针对该问题提出了一种涡轮式水力振荡器。该水力振荡器通过静阀与转阀流道口之间的相位变化将钻井液的动能转化为周期性脉冲压力,有效的解决了钻井过程中出现的托压和自锁问题。分别对圆形流道口、扇形流道口与正方形流道口进行优化设计,发现正方形流道口的降摩减阻效果最好。运用理论计算与FLUENT流体仿真分析,研究静阀与转阀的运动规律以及流道的尺寸和长度对阀组压降的影响,得到一组最优的阀组尺寸：中间流道口的半径为14.2mm,正方形外流道口的边长为27mm,流道长度为30mm。研究结果表明该结构可以提供0.096~2.96MPa的稳定脉冲压力。     

井下可控变径稳定器工作机理及力学分析

石油钻井井眼轨迹控制是当今世界性技术难题之一,旋转导向钻井工具可控制井眼轨迹,但日租费昂贵,使用变径稳定器可有效解决该问题。针对目前国内可变径稳定器结构复杂、制造成本高等问题,设计了井下可控变径稳定器,详细介绍了工具的结构组成和工作原理。利用CAE技术对其关键部件进行力学分析;并利用CFD技术计算工具在三种工位时过流压降。综合考虑可变径稳定器受钻井液驱动力、节流套筒及导向体阻力、弹簧弹力等因素,对可调整支撑块进行力学分析,推导出可变径稳定器所受液压压降与工具直径的计算公式,同时实验论证该公式的合理性。该工具与防磨工具配套使用在钻井时可减少钻井时长,大大缩短钻井周期,降低钻井成本。