气体钻与泥浆钻全井段钻柱动力学对比研究

全井段钻柱在井内运动过程是一个非常复杂的非线性动力学问题,不可能得到比较完美的解析解,如果采用室内试验或者现场试验研究,其成本又会很高且很难实现.因此,在弹塑性力学、岩石力学和钻柱力学的基础上,以四川某井基本钻井参数和钻具组合为依据,采用有限元法建立了塔式钻具钻至1486m井深时的全井段三维钻柱模型和相应的井筒模型,并且建立了钻头与岩石以及钻柱与井筒之间的随时间变化且有摩擦系数的接触关系和相对应的泥浆钻井模型,对比分析了钻柱在动态钻进过程中的井口参数、钻头上压力和转动速度以及全井段钻柱的弯矩扭矩变化等结果,得出气体钻井与泥浆钻井全井段钻柱的运动规律以及钻铤失效机理的差异.为认识气体钻井全井段钻柱的运动规律提供了新的研究方法,对气体钻井中钻柱力学、井斜控制和设备等方面的研究都有较好的现实意义.     

钻井流体粘度对钻柱纵向振动的影响

针对气体钻井技术在低压油气田开发中出现气体钻井的钻柱振动和钻具破坏的问题,概述了气体钻井面临的钻柱振动问题、钻具破坏问题和解决问题的途径.介绍了位移激励法的钻柱纵向振动分析的数学模型和力学分析软件.对钻井流体粘度对钻柱纵向振动的影响规律进行了研究.数据表明,钻井流体的粘度对钻柱的纵向振动影响较大.在一般情况下, 钻井流体的粘度越小, 钻柱的振动幅度越大.钻井流体的粘度对钻柱振动的共振频率影响不大.气体钻井虽然提高了钻进速度,但同时也对钻具防破坏技术提出了更高的要求.     

钻具振动分析方法与应用

钻具振动检测与分析技术,就是在旋转钻井过程中,利用钻具产生的振动行为来传输井下钻具情况和岩性信息。钻具振动的幅频变化实时反映了钻井作业参数的变化,据此及时调整钻井作业参数,可优化钻井过程、提高钻井效率;地层岩性的变化也会反应到钻具的振动变化中,根据钻具的振动变化现场分析钻达地层的岩性是钻井地质分析的一个新的技术手段。     

提高川东复杂地质深井超深井机械钻速的研究

针对川东高陡地质构造复杂,钻井中深井、超深井机械钻速低,建井周期长,钻井成本过高的问题,分析了川东地区钻井速度低的原因,介绍了岩石的各种性质,钻头选型依据以及如何评判钻头井下使用情况等方面的知识,阐述了合理使用钻头的方法,提出了在川东地区高陡构造地层中提高钻井速度的三种措施:(1)采用以偏轴-钟摆钻具组合为主的钻井方式进行钻进;(2)开展喷射钻井,促进机械钻速提高;(3)开展水力加压器的应用.以期不断优化和强化钻进技术来提高钻井速度确保井身质量.     

东部地区超深井钻井技术难点与对策

结合大港油田超深井钻井的实际情况,对超深井的井身结构、钻井液体系、钻具组合、钻头等进行了优选与优化研究,对超深井套管磨损进行了预测分析,并制定了保护措施,满足了超深井钻井安全、快速的要求,技术实用性强,为今后该类井在实际生产中的发展与应用提供了宝贵的经验。     

气体钻井全井段钻柱动力学研究

采用有限元法开展气体钻井全井段钻柱的非线性动力学运动过程模拟研究。建立了某井全井段塔式钻具的三维模型和钻头与岩石以及钻柱与井筒之间的接触关系,分析了钻柱在动态钻进过程中的力学参数,得出气体钻井全井段钻柱的运动规律以及对钻柱寿命的影响。对气体钻井中钻柱力学、井斜控制等方面的深入研究具有指导意义。     

准噶尔西北缘石炭系钻进技术研究及应用

通过对石炭系岩性特征、钻井技术难点、钻头与地层的适应性及水力脉冲诱发井下振动钻井工具的研究,变换钻具组合、优选钻井参数等技术的应用,研究出了在石炭系地层中应用大钻压下的塔式钻具组合。这一研究较大的提高机械钻速并能较好的控制井身质量的工艺技术。     

偏轴钻具组合防斜打快的强度分析

针对偏轴防斜打快技术中所用的钻具组合的受力状态复杂,对整个钻柱系统的安全性有较大影响的问题,考虑安全、有效的钻井施工特别需要对偏轴接头及接头附近的钻铤强度进行分析,找出钻具组合的危险点,以便于校核钻具组合的强度和改进偏轴钻具组合的结构设计的实际.以下部钻柱为研究对象,将钻头以上部分分成多个梁单元,进行结构离散,建立力学模型,采用有限元分析方法,进行偏轴接头强度分析.研究表明,偏轴钻具防斜钻具组合的最大复合应力发生在偏轴接头与下部钻铤的结合部位,主要由弯曲载荷和轴向力产生.在应力最危险部位,应特别注意钻具的强度安全问题.     

用等效外径法对塔式钻具组合防斜问题探讨

针对气体钻垂直井中塔式钻具组合防斜效果具有不确定性,在三弯矩方程的基础上,提出等效外径法对不等截面的塔式钻具进行力学特性研究,以等效外径法计算为依据,开发了简易的VB程序实现塔式钻具组合的力学分析以及对钻具组合优化设计和钻井参数调整,同时用ANSYS有限元软件二次开发ADPL语言编程实现塔式钻具组合侧向力的计算,这样不仅可以得到等效外径法计算的钻具侧向力大小,也可以得到有限元软件计算出的侧向力数据,并进行两种结果的对比分析.通过实例分析,所编写的VB程序能得到比较准确而且高精度的计算结果,同时探讨了影响钻具防斜效果的原因和改进方案.     

油气井井壁失稳预防与处理新技术

井壁失稳问题一直是制约快速钻探的主要因素之一。在分析井壁失稳的危害和影响井壁稳定因素的基础上,重点研究了膨胀管技术、随钻预测与监测技术、随钻扩眼技术、气体钻井技术、套管钻井技术、控压钻井技术和反循环钻井技术等预防和处理井壁失稳的机理及现场应用情况;最终对井壁失稳处理技术有了更深入的理解。