水平井钻具遇卡的几种爆炸处理方法

水平井钻井过程中由于泥浆和地层等原因,难免会出现卡钻事故.依据卡钻原因和卡钻的具体程度,处理卡钻事故的最后手段是钻杆切割、松扣等.水平井的钻具松扣、切割的工程工艺比较复杂,本文针对水平井钻具松扣、切割施工中存在的突出难点进行了系统分析,并把该项技术在大牛地气田水平井中的应用做了简要的实例介绍.     

超深水平井钻柱动力学研究及强度校核

超深井钻井过程中钻具失效事故频繁发生,钻柱动力学特性研究对增加钻具安全性具有重要作用。考虑真实井眼轨迹、钻头与地层相互作用、钻柱与井壁接触及钻井液黏滞作用等因素的影响,建立了全井钻柱动力学特性仿真模型,模拟了不同钻压及转速下钻柱不同截面轴向力、扭矩、位移及等效应力等随时间的变化,采用第四强度理论计算了井口钻具的安全系数,校核了超深水平井钻具强度。分析结果表明,井口轴向力和等效应力表现为低频变化,MWD处等效应力和加速度表现为高频振动且其横向振动比轴向振动更加剧烈;在钻压和转速较小的情况下,钻压和转速对井口轴向载荷、井口扭矩、井口等效应力及井口安全系数影响不大;MWD处等效应力随钻压的增加而增大,其横向加速度随转速的增加幅值显著增大;对于井深超过8 000 m、井眼尺寸φ120.65 mm及φ114.3 mm的G105钻杆,动力学分析得到的井口安全系数大部分时间内在1.2附近波动,钻具总体是安全的。     

石油钻具裂纹缺陷声发射检测方法

分析石油钻具在使用过程中经常出现的裂纹缺陷的产生机制,讨论声发射检测技术的特点以及将其应用到钻具检测中的可行性.提出两种声发射源定位方法,完善声发射信号数据采集系统和钻具加载方案,分析用声发射技术检测石油钻具临界裂纹缺陷的测试及评定方法.对声发射检测技术进行了现场应用检测验证.结果表明,此检测结果与普通无损检测结果一致,验证了声发射技术应用到实际钻具检测中的可行性.     

非正常井眼对气体钻井下部钻具受力影响研究

提出了气体钻井中有井壁坍塌的非正常井眼下部钻具受力影响的研究,根据现场井眼坍塌形状,将该非正常井眼简化为椭圆截面的坍塌井眼,建立了下部钻具有限元分析的力学模型,开发了其有限元分析的ANSYS-APDL程序,可以方便地对钻具进行有限元力学分析。研究了4种非正常井眼情况下,下部钻具的受力情况,得到了钻具在坍塌井眼附近的变形位移、钻具弯矩、钻具内的应力分布大小以及钻头的偏转角等,为气体钻井坍塌井眼的井斜机理研究提供了研究方法和为其防斜打快提供了理论依据。     

底部钻具组合三维静力分析的新方法

利用二阶埃尔米特插值函数把空间梁单元的结点自由度由６个扩充到８个,使井眼曲线的二阶导数连续,提高了计算精度。在１６自由度梁单元形函数矩阵和应变分析的基础上,推导了１６自由度梁单元的线弹性刚度矩阵、线弹性几何刚度矩阵和单元结点等效载荷列阵。考虑轴向力的非线性影响,应用该方法对底部钻具组合的钻头侧向力进行了线性分析。计算结果表明,考虑二阶导数的影响,可以提高计算精度。     

减振器安装位置对钻柱纵向振动影响的研究

从2004年至2005年初,在塔里木油田共发生了6起石油减振器断裂失效事故,其中花键筒母扣根部断裂占了4起,油缸母扣根部断裂1起,芯轴断裂1起。针对上述事故,通过研究建立减振器安装位置不受限制、钻杆和钻铤长度可任意变化的整体钻柱纵向振动分析数学模型,确定了该模型的计算方法;拟定出计算用钻具组合及计算用井深;由计算机模拟分析得到在不同转速和减振器在不同安装位置情况下的计算值,由此得出结论：减振器安装在钻头上方不同的位置,可达到不同的减振效果和变化的钻头破岩冲击动载,进而确定出减振器的最佳安装位置;减振器安装在最佳位置,减振效果将提高几倍至十几倍,同时在不加大钻压的情况下可提高钻头的破岩能力。减振器最佳安装位置的钻柱新组合在塔里木油田大北3井现场试验获得成功,表明其研究具有广阔的应用前景。     

倒装钟摆钻具组合设计方法

倒装钟摆钻具组合是一种新型的直井防斜钻具组合,在小井斜角高钻压下表现出了较好的防斜特性。以311.5mm井眼为例对倒装钟摆钻具组合的设计方法进行了研究。通过对稳定器上下钻铤尺寸搭配以及不同钟摆长度的分析可知,适当增加稳定器以上钻铤尺寸,降低稳定器以下钻铤尺寸以及增加稳定器与钻头之间钻铤的长度将有助于提高倒装钟摆钻具组合的防斜能力。倒装钟摆钻具组合设计时,在钻头与稳定器之间的钻铤不与井壁接触的前提下,应该使设计的钻具组合得到尽量大的钻头转角。研究为倒装钟摆钻具组合的优化设计提供依据。     

钻具螺纹接头力学性能计算方法及其应用

针对钻具螺纹接头轴对称特点以及所承受复合载荷的特点,应用接触力学理论建立了将三维问题退化为拟三维问题的有限元半解析法,推导出钻具螺纹在任意载荷作用下的载荷、位移和刚度矩阵公式,并编制了计算钻具螺纹力学性能的弹塑性有限元力学软件．软件计算结果和实验数据比较一致,表明该力学模型和软件是可靠的．该软件可用于评价API钻具螺纹的力学性能,同时也可用于设计新型钻具螺纹,基于此原理,研制了双台肩钻具螺纹接头并得到应用．     

女MH-1水平井下部钻具组合的事后优化分析

文中应用动坐标迭代法分析环空大挠度钻柱受力与变形理论,将摩擦引入平衡计算,对大港油田女MH—1水平井下部钻具组合进行优化计算和事后分析。计算与观场施工相吻合,说明所用钻具都比较合理。     

徐深平34井小井眼开窗侧钻技术

复杂事故的预防和处理是深井钻井过程中的一个重要环节,本文以徐深平34井为例,叙述了该井在钻井过程中处理复杂事故方面的思路及过程,提出了三种处理方案,其中优选的开窗侧钻技术可以充分利用上部已钻井段,现场应用表明,使用该技术经济性好、作业风险低,为今后深井复杂情况的处理提供了重要的钻井工程技术手段.