水平井段管柱屈曲与摩阻分析

利用有限差分法和Ｎｅｓｗｔｏｎ迭代法,计算了斜直井段管柱螺肇屈曲临界力、沿螺旋段分布的管柱与井壁接触力以及后屈曲平均侧向接触力。分析了钻杆接头对水平井段钻柱屈曲临界力和弯曲应力的影响,提出了计算钻柱正弦屈曲临界力的新方法。结果表明,当轴向压力较小时,钻杆接头引起钻柱弯曲应力;当轴向压力较大时,接头会抑制螺旋屈曲的发生,降低钻柱的弯曲应力,另外,给出了水平井段钻柱出现反转的判别式。     

水平井段管柱屈曲与摩阻分析

利用有限差分法和Newton迭代法 ,计算了斜直井段管柱螺旋屈曲临界力、沿螺旋段分布的管柱与井壁接触力以及后屈曲平均侧向接触力。分析了钻杆接头对水平井段钻柱屈曲临界力和弯曲应力的影响 ,提出了计算钻柱正弦屈曲临界力的新方法。结果表明 ,当轴向压力较小时 ,钻杆接头引起钻柱弯曲应力 ;当轴向压力较大时 ,接头会抑制螺旋屈曲的发生 ,降低钻柱的弯曲应力。另外 ,给出了水平井段钻柱出现反转的判别式。     

基于纵横弯曲梁理论的水平井管柱摩阻扭矩分析方法

在非常规油气藏水平井钻进过程中,井壁稳定性差导致井眼不规则,钻柱受力复杂,摩阻扭矩计算误差较大。根据纵横弯曲连续梁理论,在井斜平面、方位平面内对钻具组合进行管柱受力及变形分析,从而建立了一种含有虚拟接触点的改进纵横弯曲梁模型分析钻井管柱摩阻扭矩。优点在于指定接触点时不用考虑是否为真实接触点,由此可将接头或接箍、扶正器等直径较大的部位指定为接触点。对于非真实接触点可以按虚拟接触点考虑,从而使模型的应用和求解更加方便、可行。实例分析结果表明,套管下入、旋转钻进、滑动钻进、复合钻进状态下管柱摩阻扭矩理论计算值与实测平均值基本相同,且变化趋势一致,验证了计算模型的准确性。     

连续管钻小井眼水平井水力学分析

水力学分析是连续管钻井的重要内容。建立了连续管钻水平井水力学计算方法并对其规律进行了分析,结果表明:连续管弯曲会增加压耗,增加幅度随排量增加而增大。推荐现场采用50.8 mm和60.3 mm直径的连续油管进行钻井。从控制环空压耗(ECD)角度考虑,建议连续管钻井设计时应使连续管外径与井径比小于0.5;偏心使环空压耗减小,环空尺寸越小,偏心的影响越明显。岩屑床使环空压耗梯度增加,岩屑床高度越大,增加幅度越大。常规钻井时随测深增加,泵压逐渐增加,而连续管钻进时泵压基本保持不变,甚至在某些情况下还会略有减小。     

考虑接头的钻柱摩阻扭矩分析

钻柱接头的直径大于管体直径,在通常情况下钻柱与井壁间的接触发生在接头上。建立考虑接头钻柱的力学模型,并用迭代法进行求解,成功地分析了考虑接头钻柱在钻进、起钻、下钻、空转及倒划眼时与井壁的接触力、摩阻扭矩,并能预测各接头处接触力的大小、方向。通过与现场试验数据相比较,对钩载的预测误差小于5%,对扭矩的预测误差小于7%。该模型为预测钻柱摩阻扭矩提供了一个快捷准确的方法。     

水平井水平段轨迹控制技术探讨

水平井具有油层内穿行距离长、泄油面积大、单井产量高等优点,然而水平井轨迹控制却存在诸多难点,水平段轨迹精确控制就是其中之一。根据水平井水平段钻进的实际条件及现场的施工工况,总结出了水平段轨迹控制技术中的关键问题,分析了产生这些问题的原因,提出了相应的预防及解决的技术措施,期望对现场施工人员及科研工作者有所帮助。     

苏里格气田区小井眼二开水平井优化设计

小井眼二开水平井具有周期短、节省钻井成本的优点,但在钻进过程中会出现的井眼轨迹控制难、机械钻速(rate of penetration, ROP)慢、井壁易垮塌和易发生井漏等问题,针对上述问题对苏里格气田区小井眼水平井进行优化设计。井身结构的设计采用自下而上的设计原则,确定井身结构为小井眼二开水平井,二开结构可以减少下钻次数,缩短钻井周期;井眼轨迹设计采用五段制中的“直-增-稳-增-水平”井眼轨道设计,增加稳斜段弥补造斜不足的问题;针对钻遇地层特征优选钻具组合,应用聚晶金刚石复合片(polycrystalline diamond compact, PDC)钻头提高破岩效率;针对易塌易漏地层进行钻井液的分析研究,优选聚合物钻井液提高井壁稳定性。经过现场的应用,解决了井壁易塌易漏问题,提高了机械钻速,缩短了钻井周期。结果表明：小井眼二开水平井的结构设计合理,可以在现场进行推广。     

钻柱与实钻水平井眼接触形态及摩阻影响分析

水平井钻进过程中,地层结构、钻具振动、钻头侧向力、岩屑沉积等因素易导致实钻井眼轨迹发生连续小幅偏斜。该种偏斜虽不会引起实钻井眼轨迹的严重偏离,但将改变钻柱与井壁的接触形态。受现有测井方法的限制,该种偏斜常被忽略。通过理论分析与仿真,研究水平段井眼轨迹在井斜平面内连续小幅偏斜波动条件下的钻柱与井壁接触形态及其对摩阻的影响。研究认为,钻柱与偏斜波动水平井眼间易发生"悬跨"接触,该现象降低了现有解析法求解钻柱力学相关问题假设条件"钻柱与井壁连续接触"的合理性。钻柱自重和轴向力对悬跨钻柱弯曲位移及悬跨接触最大临界跨距的影响最大。悬跨接触将减小钻柱与井壁的接触面积、增大钻进摩阻。     

富县浅层水平井钻柱摩阻影响因素分析

目前,大位移水平井、丛式井、分支井等特殊结构井在各个油田已普遍应用,成为提高采收率最直接有效的方法,因此对特殊结构井的研究也不断深入,特别是钻柱摩阻问题已成为长水平段顺利延伸的主要研究问题之一。对于陕北富县区块,由于储层埋深浅,施工水平井存在诸多困难,因此从加重钻杆放置角度、钻具组合、钻柱屈曲等影响摩阻因素出发,结合FZF47P1井设计施工情况,对钻柱进行摩阻受力分析,获取浅层水平井钻柱摩阻规律。为今后鄂南浅层水平井施工提供参考,同时也为后期压裂、采油施工提供指导和依据。     

大位移井钻柱三维摩阻扭矩分析刚杆模型

大位移井井斜角大、水平位移大以及井眼弯曲等多种因素的影响,在下套管过程中存在较大的摩阻。刚杆模型在曲率较大的井眼或由刚度较大的加重钻杆组成的钻柱段条件下,其计算结果具有更高的精度。     

樊154-平1小井眼裸眼水平井多级封隔钻井技术

樊154-平1井属于樊154区块油藏评价井,是胜利油区第一口小井眼大位移水平井,为了使施工顺利进行,针对一些技术难点采用了多种措施：选用高性能铝胺基聚合物钻井液体系,使用聚醚多元醇、石墨粉、原油多种润滑剂,短程起下钻结合高转速耦合带技术等。本井采用贝克休斯Frac-Point多段压裂完井系统,采用特殊设计的短半径裸眼封隔器和压裂滑套,为了确保了裸眼封隔器的顺利下入,使用不同尺寸西瓜皮磨鞋通井,反复修复井壁,圆滑井眼轨迹。     

液压马达低速摩擦转矩特性的实验研究

对比例阀控液压马达低速摩擦转矩特性进行实验研究.以比例阀控液压马达静态特性实验曲线为基础,分析了液压马达低速运转时的摩擦转矩特性.建立了测试低速摩擦转矩的实验装置,并确定了实验研究的方法、步骤.测试了不同工作油温、不同负载转矩下的低速摩擦转矩特性,建立了液压马达低速运转下的摩擦转矩模型.实验结果表明:液压马达低速摩擦转矩具有严重的非线性,而且受油液温度和负载转矩变化的影响很大;所建立的低速摩擦转矩模型与实验结果基本一致.     

用于柴油机扭矩控制的摩擦扭矩在线修正算法

发动机摩擦扭矩的精确估计对基于扭矩的发动机控制策略有重要意义.机械磨损、老化、机油黏度恶化等因素会使发动机摩擦扭矩发生变化.固定的摩擦扭矩MAP无法满足ECU全生命周期对摩擦扭矩精确估算的要求.为解决此问题,建立了面向控制的摩擦扭矩模型,在此基础上设计了发动机运行过程的摩擦扭矩修正算法,选择停机及高速断油工况用于摩擦扭矩的在线估计和修正.离线计算及ECU在线测试结果表明,摩擦扭矩在线修正算法能够有效提高发动机摩擦扭矩的准确性,可用于在线估计与修正柴油机摩擦扭矩.     

轴向柱塞泵滑靴副间隙泄漏及摩擦转矩特性

探讨了在不同柱塞腔压力、缸体转速和滑靴重心与球窝中心所组成的离心力臂作用下滑靴副间隙泄漏以及摩擦转矩的变化过程.结果表明:柱塞腔压力、缸体转速以及滑靴的离心力臂与其所受的正向压紧力、动压效应以及离心力矩密切相关,它们是影响滑靴副泄漏流量的重要参数;滑靴的摩擦力矩随泄漏流量的增大而增大.液压泵的实际泄漏流量和摩擦转矩损失随柱塞腔压力和缸体转速增大而增大,由于考虑配流副和柱塞副的泄漏与摩擦转矩损失,其实际测试结果较大;滑靴在泵的容积效率和机械效率损失方面所占的比重较小.     

基于钻柱动力学的井筒摩阻系数预测与应用

井筒摩阻系数是钻井设计和施工阶段准确预测和控制摩阻扭矩的关键因素,对比摩阻扭矩的实测值与预测值可预防钻井事故的发生。为此,基于钻柱动力学摩阻扭矩计算模型,结合近钻头多参数测量仪实测数据,开展了大斜度井实钻条件下套管段和裸眼段摩阻系数的预测方法研究,结果成功应用于同类型邻井的三开钻进阶段摩阻扭矩分析与控制。现场应用结果表明,实钻井筒套管内摩阻系数0.27~0.29,裸眼段摩阻系数0.39~0.41,均高于经验值;案例井钩载和扭矩预测值与实际值的误差满足施工精度要求,依托摩阻扭矩预测图版实时监测实钻摩阻扭矩的异常变化,保障了该井顺利施工。研究结果可为大斜度井钻机设备优选、井身剖面优化和现场钻井施工方案决策等提供科学依据。     

裂缝性油藏水平井数值模拟的进展和展望

以油藏模拟的内容—数学模型研究、数值模拟方法研究和油藏模拟软件研究为出发点,系统地介绍了国内外油藏模拟的最新进展及研究方向:描述裂缝性油气藏的双重介质、三重介质、多重介质理论;油气藏数值模拟的全隐式裂缝油藏模型、黑油模型,以及裂缝性油藏模型软件;油藏模拟方法中的多重网格法(MG)和预处理共轭梯度法(PCG),以及最新发展的区域分解法和并行算法等。     

水平井调流控水完井技术及优化设计方法

针对浅层疏松砂岩油藏边底水突进导致水平井高含水问题,国内一些油田采用自适应调流控水筛管完井技术进行控水增油,但分段控水完井理论研究较少,相关参数设计采用常规喷嘴型控水阀的经验,无法满足水平井自适应控水筛管完井的设计科学性要求,影响了现场实施效果。研究了水平井自适应调流控水技术原理和分段工艺技术,建立了水平井各段存在流体性质差异、渗透率差异时的控水阀阀孔尺寸设计方法,优选了冀东油田浅层油藏的防砂筛管精度,形成了水平井自适应调流控水完井技术及优化设计方法,在冀东油田浅层边底水油藏应用中取得了明显的降水增油、延长中低含水采油期的效果。     

水平气井连续携液实验研究及模型评价

水平气井较直井更难于连续携液,为了研究水平气井连续携液问题,利用可视化水平井气水两相井筒管流模
拟实验装置（垂直段6 m,水平段10 m,倾斜段6 m）模拟水平井气液两相流动,对比观测直井段、倾斜井段、水平井段
的流动型态。实验表明：水平井三井段中,倾斜管段的携液能力最差,所需临界携液流速最大,可将其作为水平气井的
临界携液流速。倾斜管临界携液流量预测模型中,液滴模型和液膜模型是目前被普遍接受的两类模型。为研究倾斜
管连续携液,实验观测不同倾斜角（28°∼72°）条件下流型变化并测试临界携液流速。实验表明倾斜管段液体主要以液
膜形式被携带,从携液机理分析,液膜模型也更为合理;通过实验测得的213 组数据对液滴模型和液膜模型进行对比
分析,发现液膜模型的平均百分误差、平均绝对百分误差及相对性能系数均较小,从计算结果分析,液膜模型也更为
合理。     

超低渗透油藏压裂水平井注采缝网形式研究

为了延长压裂水平井的无水采油期、提高水平井单井产量和采出程度、降低水平井含水上升率,推导了直井 注水压裂水平井开采水驱前缘推进距离计算公式,采用油藏数值模拟和油藏工程分析方法,优化了直井水平井注采缝 网形式和水平段长度,研究了最优裂缝穿透比和最优排距。研究结果表明,五点法注采井网与七点法注采井网相比, 阶段采出程度高、含水上升慢;均匀布缝、哑铃型裂缝和纺锤型裂缝相比,纺锤型裂缝累产量高,采出程度大,在相同 采出程度下纺锤型裂缝含水率低,水驱前缘到达纺锤型裂缝的时间长,延长了其无水采油期;超低渗透油藏水平井水 平段越短阶段采出程度越高,水平段长度超过500 m 后随着长度增加投资回收期增大、净现金流量减小;纺锤型裂缝 五点法井网在最优裂缝穿透比为0.7 时的最优排距为300 m。