预弯曲钻具组合在软硬交错地层的应用

油气井的防斜打快问题是石油钻井面临的一大难题。川西地区中浅部地层岩性软硬交错程度显著,导致钻井易井斜的问题,前期主要通过国外垂钻系统解决该问题,钻井成本高。预弯曲钻具组合是一种低成本防斜打直技术,但是在软硬交错地层的应用尚缺乏科学的适用性评价方法。提出了一种考虑地层软硬交错特征及地层倾角影响的易斜地层预弯曲钻具选择方法,实现了软硬交错地层的造斜力计算,进而选择能提供相当防斜力的预弯曲钻具组合进行防斜应用。分析结果表明,在川西地区,地层倾角小于25°、软硬交错指数小于3时,预弯曲钻具组合可以提供足够的防斜力。应用该技术进行了现场应用,预弯曲钻具组合取得了较好的防斜提速效果,证明这种评价方法力学原理明确,模型准确可靠,应用简单,可以为软硬交错易斜地层低成本防斜打快技术提供可靠参考。     

PDC＋螺杆钻具复合钻井方法在塔河油田的应用

随着世界石油工业的发展,全球油气资源的可持续利用问题变得更加突出,使得石油钻井在技术、成本及环保等各方面面临许多新的挑战和技术难题,需要仔细的规划、研究并予以解决。旋转钻井自从20世纪初开始应用至今,它仍是油气工业一种最主要的钻井方法。纵观旋转钻井的发展历程,在技术和装备上取得了明显进步。20世纪70年代末发明了PDC钻头,这是钻井领域一个明显的进步标志;进入80年代,相继出现了随钻测量仪器、可控井下马达以及水平井钻井技术等;展望未来,由于石油工业上对效益目标的追求以及人类对＂健康、安全、环境＂更高目标的追求,目前,PDC＋螺杆钻具的复合钻井模式在钻井技术上已经得到了广泛应用。     

地质导向钻井技术研究与应用

综合介绍了＂地质导向钻井工艺技术研究＂的部分研究成果,并利用初步形成的地质导向现场应用技术成功地实施了地质导向钻井,为薄油层、厚油层顶部剩余油等复杂油气藏开发提供了技术支撑,研究攻关阶段现场试验的25口井,应用效果良好。     

浅议水平井开发的经济效益

随着我国国民经济的发展和人们生活水平的提高,对于石油产品的需求量也在不断提高,因此我国加大了对油田的勘探和开发,目前我国的大部分油田已经进入了＂三高两低＂时期,开采难度不断的加大,与此同时新的钻井技术也得到了发展,水平井钻井技术已经是各国广为使用的新技术,取得了预计的效果,由于水平井是一项十分复杂的系统工程,我国的水平井钻井技术较国外还存在一定的差距,开发比较滞后,并且水平井的技术和经济的分析以及综合效益的评价尚不完善,本文主要对水平井开发的经济效益进行分析,旨在早日解决我国钻井技术落后的现象,从而实现石油的勘探开发。     

井控安全技术在钻井企业的重要应用

井控技术是保护油气层,防止破坏资源,防止环境污染的重要保证,井控工作是钻井生产安全发展的根本,钻井企业应把井控工作作为安全环保工作的重中之重,严格执行＂提高技能、预防为主、及早发现、正确处置、绝无一失＂井控工作要求。     

钻柱失稳的准螺旋模型研究

建立了钻柱失稳的准螺旋模型,并用能量法推导出水平段和弯曲段钻柱的准螺旋失稳临界屈曲载荷,给出了水平段钻柱失稳后的摩阻力计算公式。计算结果表明,钻柱的准螺旋失稳临界载荷小于其完全螺旋失稳临界载荷。弯曲段井壁的约束增大了该段钻柱的刚度,因此,弯曲段钻柱的临界失稳载荷大于水平段的相应载荷值。室内模拟实验研究表明,准螺旋模型计算值与实验值较为接近,计算结果可供实际钻井作业参考。     

无隔水管深水钻井作业管柱的力学分析

 无隔水管深水钻井作业是深水钻井的关键环节之一,管柱的力学行为十分复杂。本文阐述了无隔水管深水钻井管柱的纵横弯曲变形力学模型、纵向振动力学模型及无隔水管深水钻井送入管柱设计与强度校核方法等,分析了作业管柱变形及运动的主要影响因素和规律,提出了解决这类复杂工程问题的简化思路。结果表明,作业管柱的轴向拉力过大或过小、海水深度大、平台偏移或升沉振动幅度过大以及海流流速快等因素对管柱的强度安全具有显著影响。在无隔水管深水钻井作业管柱强度设计与校核时,应充分考虑管柱的作业工况及环境载荷的影响。     

钻柱失稳的准螺旋模型研究

建立了钻柱失稳的准螺旋模型,并用能量法推导出水平段和弯曲钻柱的准螺旋体失稳临界曲载荷,给出了水平段钻柱失稳的摩阻力计算公式,计算结果表明,钻柱的准螺旋失稳临界载荷下小于共它完全螺旋失稳临界载荷,弯曲段井壁的约束增大了该段钻柱的刚度,因此,弯曲段钻柱的临界失稳载荷大于水平段的相应载荷值。室内模拟实验研究表明,准螺旋模型计算值与实验值较为接近,计算结果可供实际钻井作业参考。     

OpenGL技术在钻井仿真中的应用

为能在脱离钻井现场的情况下向学员展示钻井操作的工艺流程,开发基于OpenGL的钻井三维场景显示系统.该系统利用3DSMAX建模软件构造复杂的钻井设备模型;在OpenGL平台下,以显示列表的形式调用模型,并利用双缓存技术控制各三维模型在场景中平滑的运动,实现井场三维场景的动态仿真。该系统可以逼真地再现正常钻进、起下钻、卸扣、上卡等多种钻井工艺流程。     

复杂井完井技术

在钻井施工中,常遇到既漏又喷或塌的复杂井,对这类井采用低密度与常密度分段固封或采用双级注水泥的方式进行固井。尾管井无法采用此项技术,为此,采用＂平衡压力法＂固井技术,取得较好的效果。     

利用图版法预测欠平衡钻井井壁稳定性

与常规钻井液钻井相比,欠平衡钻井技术在提高机械钻速、保护油气层等方面有着无可比拟的优势;其中井壁稳定是欠平衡钻井过程中最为突出的问题。目前对于欠平衡钻井没有一套合理的井壁稳定分析方法,给现场钻井带来很多困难,需要进行欠平衡钻井井壁稳定性预测方法研究;通过建立坍塌周期图版来预测欠平衡钻井井壁稳定性。介绍了井壁坍塌过程动态计算模型研究、坍塌周期图版绘制、现场试验验证和现场应用。结果表明:国内外首次以坍塌周期图版的形式进行欠平衡钻井井壁稳定性动态预测,坍塌周期图版能够确定合理的钻井液密度,预测井壁坍塌的程度,为欠平衡钻井的设计和施工提供理论依据,是欠平衡钻井技术的配套技术,具有良好的推广应用前景。     

基于灰色理论的薄壁不锈钢管弯曲工艺参数优化技术

针对导管弯曲加工工艺参数难以合理选择的问题,研究弯曲工艺参数优化技术.在导管弯曲工艺参数优化建模的基础上,提出了以虚拟正交试验和数值模拟技术确定工艺参数方案,以灰色理论进行方案评价的导管弯曲工艺参数优化技术.实例结果表明,经优化处理后的导管成形质量明显提高,验证了优化模型及优化方法的有效性.     

扭转冲击钻井稳态钻进动力学特性及现场应用

为了解决PDC钻头在深井钻进时出现的黏滑效应问题,提出扭转冲击钻井提速技术。保持该技术在稳定的工作状态是提速的关键。为研究扭转冲击钻井稳态钻进时的动力学特性,基于振动学理论,建立考虑钻杆能量耗散的扭转冲击钻井系统力学模型,基于稳态钻进条件对力学模型求解,分析模型特征参数对冲击系统动力学特性的影响规律,最后通过扭转冲击工具的现场应用实例进一步验证扭转冲击钻井稳态钻进的提速效果。结果表明:高钻压低转速配合优选的PDC钻头有利于扭转冲击钻井稳态钻进;钻柱的阻尼和刚度分别有利于扭转切削运动和轴向钻进运动;钻头与岩石相互作用特征参数对扭转冲击钻井稳态钻进影响不明显。文安M井应用实例表明扭转冲击钻井稳态钻进可减缓PDC钻头磨损、显著提高机械钻速。     

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。     

改进的静态推靠式旋转导向钻具组合力学模型

为了提高井眼轨迹调控精度和效率,基于该旋转导向钻井系统的结构及工作原理,应用纵横弯曲梁理论重建下部钻具组合力学模型。其中,考虑导向翼肋与井壁的接触作用,给出导向翼肋等效处理新方法——将导向翼肋等效成偏心距未知、支座反力已知的偏心稳定器,将导向力等于支座反力设为补充求解条件。理论分析与实钻数据表明,给出的导向翼肋等效处理方法更合理,基于该等效方法建立的下部钻具组合力学模型有助于提高井眼轨迹参数预测精度,能够满足钻井要求。     

基于OpenGL的钻井模拟器图形程序开发

钻井模拟器图形程序构建的三维场景使得井场环境的模拟效果更为逼真,引入OpenGL图形库使得控制联动的三维动画成为可能。可用于石油企业的专业钻井人才培养,对计算机图形技术在钻井过程三维动画制作中的应用具有重大参考价值。提出了一种在OpenGL环境下读取和控制钻井模拟器三维机械模型的方法,并通过分层建模和面向对象的思想增强了钻井模拟器图形运动的灵活性和程序的扩展性。能够有效的处理钻井工艺流程的变化和场景的更改,使得钻井模拟器的三维图形程序开发效率大大提高,营造出逼真的三维动画场景。     

轴力及重力作用下钻杆最大弯曲应力计算

在考虑了钻杆接头、轴向力、钻杆重量以及钻杆本体与井壁接触等因素的前提下,应用平面弹性梁理论建立了钻杆在轴向拉力、轴向压力和轴向力为零时钻杆的最大弯曲应力计算模型。运用该模型计算出的钻杆最大弯曲应力远大于按井眼曲率计算的弯曲庆力,这说明钻杆接头对钻杆弯曲应力的分布有较大的影响。在计算钻柱强度时,应考虑接头对钻杆弯曲应力的影响,以实现安全钻井。     

钻杆反转运动及其弯曲频率分析

根据塔里木油田井身结构尺寸、钻井参数,详细地分析了塔里木油田钻杆反转转速、弯曲频率和其环隙比与反转运动的关系。钻杆内不但存在自转转速,而且还存在反转转速,其弯曲频率为钻杆自转转速与其反转转速之和。在钻杆自转转速一定时,钻杆的反转转速与环隙比值β有关。研究结果表明,预防塔里木油田钻杆刺漏失效措施可用:(1)转盘转速控制在(44.5~92.0)r/min;(2)在钻杆尺寸不变的情况下,可以增大套管结构尺寸,来降低钻杆的弯曲疲劳应力频率;(3)采用井底动力钻具。研究的结果为深井、超深井合理的钻井参数选择提供了理论依据。     

液动冲击旋转钻井技术在石油工业中的新进展及发展方向

液动冲击旋转钻井技术是在旋转钻井基础上发展起来的钻井新技术,是在钻头上部联接冲击器,将冲击钻进和旋转钻进相结合的一种钻井方法。调研了液动冲击旋转钻井技术的技术特点,和液动冲击器在国内外的最新发展和现场的应用情况。总结了液动冲击旋转钻井技术的破岩机理及钻井参数的优选方法和钻柱的动力学理论。基于目前液动冲击旋转钻井技术的发展现状,结合目前正在兴起的旋转导向钻井技术,对该技术的发展趋势进行了展望。     

环空注气气举反循环钻井工艺及关键参数设计

利用气举反循环钻井技术解决长宁页岩气表层钻井漏失问题,需要解决常规气举反循环钻井技术井口敞开、井底压力控制不精确等问题。为此,在常规气举反循环钻井技术的基础上,设计了一种环空注气气举反循环钻井新工艺,新工艺加装旋转防喷器、钻杆旋塞等工具,具备井控能力。通过调节注气量、钻井液排量等关键施工参数,控制井底压力,减少钻井漏失。在多相流理论基础上,建立了与新工艺匹配的环空注气气举反循环井底压力计算模型,分析了关键施工参数对井底压力的影响规律,建立了关键参数设计方法,在安全窗口范围内优选关键施工参数,保证安全钻井。结果表明：井底压力随注气量的增大先减小、后增大,存在临界注气量;井底压力随井深增大而增大;井底压力随钻井液排量增大而增大。在长宁某井表层进行了现场试验,与同井段井漏地层相比,较常规钻井工艺技术井漏减少83.6%。研究成果为解决四川长宁页岩气表层井漏问题提供了一种新的技术措施。