气体钻井钻柱疲劳寿命分析

气体钻井钻柱高频率失效带来较大的经济损失,研究气体钻井钻柱疲劳失效寿命对预防和减少钻柱井下断裂事故具有重要意义。以局部应力应变法为基础,建立了钻柱疲劳寿命预测模型;分别以气体钻井和泥浆钻井现场数据为基础,确定了模型中的参数;使用ANSYS软件建模并分析了裂纹深度对钻柱疲劳寿命的影响。研究表明:气体钻井钻柱疲劳寿命比钻井液钻井钻柱的疲劳寿命有所下降。     

气体钻井注气量对钻柱振动的影响研究

气体钻井中,高速气流在流道截面突变处产生振荡,加剧钻柱振动从面导致钻柱的不稳定或失效。基于气体在环空的流速和压力的理论计算,使用ANSYS软件仿真了气体在环空中的返速及压力及气体对钻具的冲击作用,进而分析注气量对钻柱振动的影响。研究表明:流道截面突变这些区域,钻具在高速流体的作用下,发生了变形;环空流体在钻杆和钻铤连接处,环空流体的流速在一部分区域会出现死区。钻柱的各阶纵向振动频率和横向振动频率随注气量增加而增大,且对高阶频率的影响较大。     

钻井过程中井筒温度分布影响建模研究

为掌握钻井过程中的井筒温度分布规律。建立了直井钻井过程中井筒和地层瞬态二维传热模型,研究了入口温度、钻井液导热系数和地温梯度对直井井筒温度分布的影响,实验结果表明,环空内钻井液和钻柱内钻井液温差最大在井筒温度等于地层温度处;入口温度影响井口附近井筒温度,但井深增加后地温影响更大;钻井液密度增加,井筒上部温差增大;钻井液导热系数增加,井筒上部环空内温度降低,下部升高。模型计算结果与现场温度数据吻合度高,最大相对误差仅为1.65%和0.79%,表明模型有效可靠,可为钻井作业提供指导。     

气体钻井过程中钻柱应力的特征分析

气体钻井的循环介质为气体,黏滞效应远小于泥浆。因此气体钻井钻柱的失效情况比较严重,针对具有超细长比特征的全井钻柱,加入钻柱与井壁的碰撞模型。运用有限元节点迭代法,通过对碰撞冲击力条件下气体钻井与泥浆钻井的动力学特性分析对比,探讨了气体钻井钻具的失效机理。分析表明,气体钻井的涡动频率和速度明显高于泥浆钻井,气体钻井时钻柱与井壁的碰撞更为频繁且冲击应力比泥浆钻井更大,成为导致钻柱失效的主要因素之一。     

基于Ansys的水平井钻柱横向振动分析

为避免水平井钻柱出现共振导致的钻井失败,以水平井钻柱为研究对象,利用Ansys软件对水平井钻柱的横向振动进行了建模、仿真和计算,得到水平井钻柱横向自然振动的频率分布规律。     

浅析井下信息声波传输通信能力影响因素

对于低压易漏地层实施钻井的过程中,常采用气体、泡沫等各种非常规钻井液,无法使用传统的钻井液脉冲传输方式,石油钻井行业迫切需要一种适用性强的井下信息无线传输技术。井下信息声波传输以其传输速率快,容量大、不受地层影响而成为研究热点。声波在钻柱中的传输受到多种因素的影响,依据钻柱信道的传播特性的研究,结合相关信道特征分析,对声波在钻柱通信信道中传播的通信能力和相关影响因素进行分析。     

水平井上部钻柱和底部钻具组合受力分析

在水平井钻井过程中,钻柱摩阻的存在直接影响了钻压传导,境地钻压往往低于预定施加钻压,严重影响了钻井效率。因此,科学地进行钻压传导分析,准确地计算井底实际钻压是保证水平井快速钻井的关键。考虑钻井液对钻柱轴向力的计算方法。该方法可根据井口大钩载荷计算井底实际钻压,对于分析水平井钻压传导,指导水平井钻井施工,提高钻井效率具有重要的实际意义。     

钻柱的损坏和腐蚀及预防

转盘钻井时钻柱的受力情况是比较复杂的。钻进时钻柱在钻井液介质中长期受到交变应力的作用,钻柱在不同的工作状态下会受到不同的载荷,概括起来有：轴向拉力和压力、弯曲力矩、离心力、扭矩、纵向震动、动载、扭转振动和外剂压力等力的作用,使钻柱会发生损坏、破裂或折断。在转盘钻井工作中,若对钻柱检查不严、操作不当等就会很容易造成钻柱的损坏发生井下事故。据近年来的钻井资料表明处理钻柱事故时间,约占施工总时间的3％-6％假如一个拥有100部钻机的油田,一年中就有3-6部钻机在做无用功。     

基于井底恒压的深井气侵溢流特性分析

精确井筒多相流水力学模型的建立和井口回压实时调节是井底恒压控压钻井作业的关键。针对深井气侵溢流规律,结合控压钻井工艺特性,综合考虑井筒-地层传热和温度压力对钻井液物性参数的影响,建立了基于井底恒压控制方法的控压钻井井筒与地层耦合流动模型。计算结果表明,忽略温度压力对钻井液物性参数影响的井口回压计算值偏小,使得井控风险大大增加,在现场控压钻井设计中不可忽视。在井筒压力控制过程中,井口回压会呈规律性的波动变化,随着时间的推移,井口回压先增大后减小,并在气体前沿运移到井口时出现峰值。现场作业时,需要提高溢流量监测精度,有利于降低井口回压调整幅值,减小井口装备压力负荷,提高作业安全性。     

关于对定向井井底钻压分析的研究

尽可能准确的计算定向钻井过程中的井底钻井,是钻井力学研究中的一个重要的问题。本文主要从理论上对钻柱内的轴力分布规律进行了研究,分析了钻柱的受力情况。此外还对钻具摩阻产生的原因、影响因素、模型和计算公式以及减少摩阻的技术进行了分析。     

气体钻井转化为常规钻井液钻井分析与探讨

与常规钻井液钻井相比,具有速度快、周期短、综合成本低等优点的气体钻井在钻井结束后易出现复杂情况或事故,使得转换时间长,不能充分体现出气体钻井的优点,将气体钻井转化为常规钻井液钻井可以很好地解决上述问题。本文主要通过对气液转换井壁稳定的技术措施与钻井液转换及替浆工艺等进行分析,充分认知气体钻井转化为常规钻井液钻井技术。     

基于Mallat小波变换分析牙轮钻头磨损状态的研究

在钻井过程中,由于井下岩石的不均质性、工况的不可预测性,采集到的钻柱振动信号通常被背景噪声信号所淹没。本文针对钻井过程中三牙轮钻头与岩石啮合产生钻柱轴向振动信号中强烈的背景噪声,采用Mallat小波变换对钻柱振动信号进行多尺度分解,小波去噪对每一尺度下归属于噪声信号的小波系数去除,并且保留及适当增强属于信号的小波系数。重构信号并进行分析,有效的提取出了被噪声淹没的信号特征。本文提出了新的钻柱轴向振动监测方法,可以及时发现三牙轮钻头磨损的前兆,实现安全、高效钻井。     

气体钻水平井钻柱接触与碰撞分析

开展气体钻井钻柱动力学特性参数研究的室内试验和现场测试难度大、耗费高,现场测试的能够参考的实验数据很少,为了弄清钻柱在井内的运动状态,揭示钻柱在气体钻水平井钻柱与井壁的接触和碰撞特性,本文利用有限元方法建立气体钻井条件下的动力学模型,分析钻柱接触状态。     

螺旋扶正器携岩举升数值分析

在常规钻井中,螺旋扶正器随钻柱高速旋转,钻井液通过螺旋扶正器时,螺旋扶正器产生的强力旋流必然会对钻井液的携岩举升产生不同程度的影响。文章以多相流理论为基础,建立三维流体动力学模型,并采用有限体积法,对该模型进行数值计算,定量评价了螺旋扶正器的携岩举升能力,计算结果表明,入口岩屑的初始浓度对携岩举升影响较大,随着初始岩屑浓度的增加,岩屑上返速度相应增大;颗粒直径越大,螺旋扶正器产生的强烈旋流携带效果越明显。螺旋扶正器的携岩举升数值分析结果对螺旋扶正器设计起到指导意义。     

水平井钻井摩阻影响因素及减摩技术研究

本文研究结合我国水平井钻井技术现状,首先对水平井钻井摩阻的影响因素进行全面的分析,然后从多个角度出发提出减摩的相关措施,为提高水平井钻井效率奠定基础。研究表明:在进行水平井钻井作业的过程中,钻柱、钻井轨迹以及钻井液密度等因素都会对水平井钻井摩阻产生严重影响,因此,相关企业需要优化钻具、优化钻井轨迹以及合理配置钻井液等角度入手,分别采取多项有效措施,降低水平井钻井作业的摩阻,提高水平井钻井效率。     

适用于深水合成基钻井液室内研究

深水合成基钻井液是一种以水滴为分散相,气制油为连续相并添加乳化剂、润湿剂、亲油胶体等配制而成的乳化钻井液。深水钻井时由于温度变化明显,对钻井液在不同温度下钻井液流变性提出了很高的要求,室内通过对乳化剂加量、油水比加量确定,通过对降滤失剂优选最后构成一套适合深水钻井并且具有良好抗污染性能的合成基钻井液体系。     

空气钻井钻柱疲劳寿命预测研究

在空气钻井工况下钻柱受力情况非常复杂,受到地层岩性与井身结构变化的影响,钻柱在井下既自转又反转,而空气捶的冲击作用使得钻柱产生周期性的上下纵向振动,在复合载荷作用下常造成钻柱疲劳损伤.为此,本文修正了泥浆钻井工况下钻柱疲劳寿命计算公式,并运用材料力学强度理论计算出了裂纹处的平均应力,提出了计算空气钻井工况下的疲劳寿命计算模型——Walker模型.并结合该模型的计算结果,解释了克拉美丽火山岩气藏空气钻井钻具大量刺穿失效的原因.     

钻柱偏心和旋转对环空压耗的影响

钻井作业过程中,当钻柱在井眼内运动时,由于钻压及井下的情况的限制,钻柱在偏心的情况下旋转对环空压耗的影响很大,文中对于钻柱偏心和钻柱旋转的情况作了实例化的分析,以利于我们了解当钻柱在偏心和旋转的情况下运动时井下压力的变化情况。     

液压震击器震击动载荷Rayleigh计算法

文章结合液压震击器的工作原理,综合考虑震击作用中钻柱的摩擦阻力、钻井液阻力、钻柱自身重力以及具有分布质量与刚度系统的振动影响,在合理假设的基础上,建立了液压震击器解卡动力学模型。应用7中击和振动过程中的Rayleigh法,以及弹性卸载波的传播理论,推导出了震击力的计算公式。对直井的修井作业过程进行分析计算的结果表明,与现场经验判断结果非常近似,对震击器的工程实际应用有重要的参考价值。     

润湿反转剂研制及性能评价

气体钻井在深井提速,保护储层方面有很大优势,在国内外得到广泛应用,但气体钻井气液转换时井壁失稳现象普遍存在。针对川东北地区气体钻井过程中气液转换时井壁垮塌失稳等问题,分析井壁失稳原因,研制出一种性能优良的润湿反转剂,该剂与现用的钻井液基本不起泡,不增加钻井液粘切,配伍性良好。