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在我国油气钻井工程中，常遇到大量岩盐层。在钻井过程中，容易产生缩径卡钻或起下钻遇阻，在下套管时容易出现下套管遇阻，同时套管下入井后易产生随时间而变化的不均匀外载并挤毁套管。因此，为了确定其蠕变规律并为岩盐层钻井和下套管提供依据，需确定其力学参数。以前的研究方法主要是靠取心做实验来获取，其成本高、周期长。为此，文章提出了用岩盐层反演理论来反演岩盐层力学参数的方法，避免了大量取心，节省大量成本和时间。江汉油田现场使用表明此方法可靠、实用。     

非均匀地应力下水泥环界面应力分布规律研究

针对水泥环的受力及其失效问题建立了非均匀地应力下地层、水泥环和套管的弹性耦合力学模型，给出了水泥环和套管的应力、位移表达式，编制相关计算程序计算了非均匀地应力作用下水泥环界面的应力分布，结果表明，非均匀地应力作用下水泥环界面应力分布呈现较强的非均匀性，这可能导致水泥环先于套管破坏，从而加速套管损坏。该模型的建立为固井水泥石强度的设计提供了理论参考。     

储层压实引起套管失效的机理研究

套管失效问题是一个世界性的难题,严重影响了石油工业的经济效益。其典型失效形式包括套管腐蚀、径向变形、剪断等,失效原因包括油井水腐蚀、层间滑动引起的剪切作用和非均匀地应力作用等,其中油藏压实是诱发失效原因的主要因素之一。为了弄清油藏压实对套管损坏的影响规律,在对地层发生压实的原因、机理进行了研究的基础上,对地层压实引起的套管失效机理进行了详细分析,提出了预防或减少压实地层套管失效的对策,即提高套管设计水平,确定合理井身结构,维持合理注水压力,采用厚壁套管等。     

试论油气井地质导向钻井技术

油气井地质导向钻井技术是油田开采工作中的主要技术手段之一。然而,从不断应用的过程中发现,在技术方面还存在很多不足,严重限制我国油田开采工作的效率和质量。只有保证油田开采工作的有效开展,才能为社会生产活动提供充足的能源供应,促进社会经济的进一步发展。本文以胜利油田为例,对油气井地质导向钻井技术中的相应问题进行分析,并且探讨地质导向钻井技术的发展趋势,希望可以有效提升油气井地质导向钻井技术的应用水平,进而促进油田开采工作的有效开展。     

套管在单轴压缩载荷下的失效规律

针对均匀载荷下套管挤毁失效规律的研究颇多,并已形成了API 5C3和ISO标准;然而,非均匀载荷对套管的挤毁强度也具有显著影响,目前对其套管挤毁失效规律的探索与试验则较少。为此,利用YAW电液伺服压力试验机,开展了无水泥环和含水泥环的P110SS套管局部受到单轴压缩载荷的非均匀挤毁试验,得到了P110SS套管在单轴压缩载荷下的位移变化规律,套管在挤压过程中始终没有出现任何裂纹,表明该套管在变形过程中不会爆裂而发生井下事故;基于套管外壁粘贴电阻应变片测量套管在测试过程中应变的方法,得到了无水泥环和含水泥环的套管局部屈服载荷、局部失稳载荷以及其在单轴压缩载荷下的变形规律和失效机理,分析了水泥环对单轴压缩载荷下套管局部屈服载荷和局部失稳载荷的影响。结论认为,加载过程中刚开始发生屈服的套管,并不代表其失去承载能力或其承载能力下降,相反其承载能力有较大的提高。     

高温高压酸性气井油套管钢在超临界CO_2环境下的腐蚀行为

高温高压酸性气井腐蚀环境恶劣,油套管腐蚀、变形、破损等事故频繁发生,严重影响气井安全生产。为了解掌握油套管钢的腐蚀类型、严重程度及耐蚀性能,利用高温高压反应釜在模拟井底实际工况条件下研究了J55、N80、P110、13Cr、S13Cr 5种油套管材质的抗CO_2腐蚀性能,运用失重法、扫描电镜(SEM)和能谱分析等技术,重点分析了腐蚀速率、腐蚀产物膜形貌和腐蚀产物膜成分。结果表明:在本试验测试范围内,J55、N80、P110钢在90℃时腐蚀速率为最大,然后随温度升高而降低,属于极严重腐蚀;13Cr、S13Cr钢的腐蚀速率随温度的升高不断增大,在150℃达到最大值;5种材料的平均腐蚀速率随CO_2分压的增大呈先上升后下降的趋势;碳钢材质腐蚀类型主要为均匀腐蚀+局部腐蚀,含Cr钢材质腐蚀类型主要为均匀腐蚀;碳钢CO_2腐蚀产物膜主要成分为FeCO_3,同时夹杂有少量的Fe_3C和铁的氧化物或铁单质;13Cr和S13Cr钢CO_2腐蚀产物膜的主要成分为晶态FeCO_3和非晶态的Cr(OH)_3,此外,还含有少量的Fe或Cr的氧化物、碳化物和单质Fe等。     

空气冲旋钻井冲击力和机械钻速仿真研究

在钻井机械钻速预测研究中，以前常根据现场数据或试验数据统计拟合得出经验或半经验方程，方程一般含有一些很难确定的系数甚至是不可靠的。为此，借鉴三牙轮钻头仿真理论，建立了冲击旋转钻井系统仿真模型，包括冲击器动力学模型、冲旋钻头真实仿真模型、动态变化的真实井底模型和牙齿与井底岩石相互作用模型，用计算机仿真方法预测出冲击器活塞的冲击力、冲击功和空气冲旋钻井机械钻速。仿真结果和试验数据吻合较好，模型可靠，研究成果可用于冲旋钻头、冲击器设计和钻井参数优选。     

S135钻杆接头缺口疲劳行为研究

钻杆接头疲劳失效是钻杆失效的主要形式,因此,为提高钻杆的使用寿命,对S135钻杆接头的疲劳行为进行了研究。根据钻杆接头的受力特征设计了疲劳试样,采用PQ–6型旋转弯曲疲劳试验机和扫描电镜研究了应力集中对S135钻杆疲劳性能的影响。结果表明:S135钻杆疲劳性能对V形缺口具有一定的敏感性;缺口根部半径越小,应力集中系数越大,对疲劳性能的影响越严重,应力集中系数和疲劳强度符合幂函数关系;疲劳裂纹从缺口根部开始萌生,存在许多裂纹源（呈环形排列）;应力相同时,随着应力集中系数增大,缺口根部的撕裂现象减弱,断口变得光滑、平整,疲劳条纹变得细而密。研究结果表明:对钻杆接头螺纹的牙型进行优化设计,可以降低或减缓齿根的应力集中,降低S135钻杆疲劳对缺口的敏感性,提高S135钻杆的使用寿命。      

流场诱导API圆螺纹油管接箍失效分析及结构优化

油管柱失效的主要形式是油管螺纹连接失效。目前对油管螺纹连接失效的研究主要集中在载荷作用下的螺纹受力和变形分析,对螺纹连接处流场突变导致失效的研究较少。利用流体动力学计算方法,对API圆螺纹油管接箍流场内部的流体建立控制方程,采用FLUENT软件进行流场模拟,对接箍连接的"J"形区的压力、速度分布情况进行了分析,并提出了改进措施,对流道进行优化。"J"形区的流场模拟计算发现,流体因高速流动产生涡流和压力突变,进一步影响流体性质并冲击接箍内壁。API油管接箍结构优化后,避免了压力和速度的突变,有利于流体流通,为油管的优化设计提供了理论依据。      

高含硫探井转开发井的腐蚀评价

对于含硫油气区域的探井、探井兼开发井,如果油气产能、H2S含量及分布带有不确定性而选用镍基合金油套管,则可能会造成投资过大的风险。选用H2S酸性环境抗开裂的碳钢和低合金钢后,H2S、CO2、元素硫及地层水对油套管的电化学腐蚀变成了主要问题。这时可以通过优化完井技术,增加油套管壁厚来降低应力水平,以防止氢应力开裂;同时,增加壁厚又可以增加腐蚀余量,延长服役寿命。在概述目前国内含硫油气区域油套管腐蚀评价、防腐蚀措施和存在的问题的基础上,详细分析了基于电化学腐蚀的适用性评价、模拟元素硫的腐蚀环境设计、地层水的腐蚀与模拟试验,及自行研制的高温高压循环流动腐蚀试验仪的工作原理与流程,介绍了探井转开发井腐蚀评价实例,列举了探井转开发井投产的风险和目前已具备的条件,给出了科学的现场风险管理措施。