宾汉流体在钻井同心环空内轴向层流核及压降计算

针对石油钻井过程中钻井液在环形空间内的特点.对宾汉液体在钻井同心环空内轴向层流流动时流棱及流动压降进行了精确的理论分析.利用圆柱坐标系.导出了流场分布、流核尺寸及流动压降的理论计算公式.给出了便于现场应用的计算模式及有关的计算图表.有助于准确确定直井钻井过程中环空流核尺寸及流动压降.为更好地进行水力参数和钻井液流变参数设计,提供了参考依据.文中还从理论上对比分析了以前常用简化计算公式的计算误差.     

曲面上非径向孔加工工艺的研究

本文分析曲面上非径向孔的加工方法及其切削模型,提出了一种合理的钻削模型,并给出了相应专用钻头的结构设计、几何参数选择及切削用量推荐值。     

两性离子聚合物泥浆高温流变性能的实验研究

使用Ｆａｎｎ５０Ｃ高温高压流变仪对两性离子聚合物处理剂ＦＡ３６７和ＸＹ２７及其泥浆体系的高温流变性能进行了实验研究，实验温度为２０～１５０℃，压力达３．４５ＭＰａ，实验结果表明，高分子聚合物ＦＡ３６７水溶液的表观粘度随温度升高而减小，剪切稀释性随温度升高而变差．当温度不超过１２０℃时，ＦＡ３６７能与粘土形成较强的网状结构，对不同温度下的流变模式进行线性回归，结果表明，宾汉、幂律、卡森和带屈服值流体的幂律模式与实测数据都有较好的拟合性．在各种温度条件下，后两种流变模式的拟合情况最好．     

井架的静力非线性计算

本文介绍了用变几何刚度矩阵法对井架结构进行非线性分析的原理和方法,以3200m钻机的K型和A型井架为算例,验证了所编的分析程序,计算结果表明:井架的主要变形为侧面变形,正面变形很小,非线性计算的位移值比线性计算的大20％以上;井架同一层各弦杆的轴向力分布不均匀,前侧的大,后侧的小。非线性计算结果表明了这种不均匀程度的加剧;井架的弯曲应力不可忽略,因而井架的计算模型应选为空间刚架模型;K型井架的承载能力大于 A型井架。分析验证表明,非线性分析程序可以用于井架结构的分析计算。     

高密度钻井液的研究现状及发展趋势

本文通过回顾高密度钻井液的研究现状、技术难点以及发展趋势,指出高密度钻井液研究和技术工作的重点在于采用国外成熟的油基、合成基钻井液技术方面的经验,发展和完善自身的钻井液体系,以有效解决钻井液研究和实践方面存在的流失性、沉降稳定性等方面的矛盾。     

基于超声测距的随钻井径测量系统设计

 传统电缆测井的机械多臂井径仪在高速旋转的随钻条件下难以完成测量,而基于超声测距的随钻井径测量系统,具有利用超声测距的非接触、速度快、信息处理简单、抗干扰能力强等优点,通过采用3个换能器等角距圆周分布,在存在“偏心”时可有效测量井径以及井筒轴心到仪器轴心的距离矢量。本文借鉴国内外现有超声波随钻井径测量系统及技术经验,设计了以单片机为核心的模块化超声随钻井径测量系统。从超声换能器特性、硬件电路以及程序控制3个方面入手进行协同设计,精度高、具偏心修正功能。根据理论计算和超声换能器产品参数特点,采用1MHz的超声换能器进行测距。采用增益可编程的反射波信号检测电路,通过多次增益校正,使得首个反射波信号前沿被比较器捕捉到,把超声波传输时间检测精度提高到一个换能器振荡周期以内,有效提高了测距精度,实现高速高精度测量与井径计算,其测量精度达到毫米量级。     

空气冲旋钻头牙齿失效分析与新材料实验研究

针对目前空气冲旋钻头钻进中牙齿频繁断裂、脱落以及磨损严重,导致破岩效率低、使用寿命短等问题,采用纳米改型技术,在硬质合金中掺杂纳米Al₂O₃制备出Al₂O₃/WC Co纳米/微米复合材料,对其性能、组织结构进行分析,对其耐磨性、耐冲击性进行实验研究,结果表明：加入3%的纳米Al₂O₃并添加适量的抑制剂和稀土元素能明显改善Al₂O₃/WC Co纳米/微米复合材料的组织结构、细化晶粒,复合材料的耐磨性和耐冲击性能得到大幅提高,较硬质合金YG8提高4～8倍。为大幅度提高钻头破岩效率,延长钻头使用寿命提供了可能性。     

弯曲井眼中柔性钻柱的屈曲问题

利用能量法，研究了弯曲井眼中柔性钻柱的屈曲问题。在力学模型中，考虑了钻柱自重和井眼曲率的影响，给出了弯曲井眼中钻柱侧向屈曲临界荷载的一般形式。钻柱临界压力不仅与钻柱的长度、截面尺寸等有关，还与井眼的曲率有关，且随着曲率的增大，其临界压力随之增大。当弯曲井眼的曲率增大到一定的数值时，钻柱由稳定问题转变为强度问题，其临界压力应由钻柱的强度条件确定。     

单个颗粒在垂直同心环空牛顿流体及幂律流体中运动规律的研究

本文选择更接近于实际的实验参数,使用全尺寸的环空实验架,在牛顿流体及幂律流体中做了颗粒上返及下沉规律的实验。运用数理分析和模型实验方法设计了实验方案,用统计分析方法采集并处理数据。通过计算机用多项式对实验结果做曲线拟合,得出了颗粒粒径、内管转速、环空平均流速等单因素的影响规律。运用量纲分析方法寻找各单因素影响规律之间的关系,从而得出了单个颗粒在牛顿流体、幂律流体中,轴向流和螺旋流流场下上返以及在静止和旋转流场中下沉规律的半经验公式。最后运用流体力学理论对结果进行了分析,认为在分析颗粒在环空中运动规律时,应区别颗粒在环空中上返和下沉两种情况,而不应在上返规律中直接套用下沉规律的结果。     

钻井液动滤失的实验研究

用自制的高温高压钻井液动滤失模拟装置对胜利油田渤深四井井浆进行了动滤失实验研究。实验发现,钻井液的动滤失与静滤失不同,静态下滤失形成的滤饼厚而虚,渗透率大;动态下滤失形成的滤饼薄而韧,渗透率小。剪切速率增加,井浆的平衡动滤失速率增大,其原因主要是高剪速下形成的滤饼明显变薄。压差增大,井浆的初滤失量增大,但平衡动滤失速率却基本不变,这是因为随压差增大,所形成滤饼的渗透率与厚度的比值相应减小。温度升高,井浆的平衡动滤失速率增加,在20～150℃范围内两者呈良好的指数关系。