钻井井喷失控井喷流出口速度预测方法研究

失控井喷流出口速度、喷口内压力、喷层产量都是井喷失控处理方案设计、作业施工中重要的基础数据。由于井喷失控井井口环境条件复杂，井喷失控后无法在井口安装测量仪表及在高速喷流中放入参照物，不能直接获取以上数据。文章利用地质、钻井过程获得的地层物性参数和气体动力学方程，探讨井喷失控井天然气喷流在不同井筒流动尺寸及组合的喷流速度预测模型，可应用薄剪切模型或RNG修正的k-ε模型定量描述速度场、温度场、浓度场颁。为井喷失控井处理方案设计、施工作业提供基础数据。     

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随着油气勘探开发难度的提高,钻井的复杂程度也相应地增加。为了获得良好的钻井效益,应加强钻井、地质和地球物理学科的交流,尽可能多地使用钻井、地质、地球物理测井的相关资料。文章描述了三维可视化技术在钻井工程中的应用,即可以将已钻井数据、待钻井设计数据及其与之相关的力学、地质和地球物理数据紧密地结合,在三维可视化环境中形象直观地展示数据之间的相互关系,在钻前设计、钻进监测、钻井事故预测与处理及钻后分析中,有效提高钻井人员分析复杂数据和提取有效信息的能力,加速他们与相关学科的交流和协作,从而提高钻井效益。     

海洋深水钻井隔水管动力分析

随着海洋油气钻井向深水领域发展,钻井隔水管的受力越来越复杂,随着水深的增加,钻井隔水管的动力学分析显得越来越重要.文章考虑了隔水管所受的三维载荷,运用有限元法,采用三维动力学模型对深水钻井隔水管的动力特性进行了计算分析.研究表明,顶部张力对隔水管的自振频率影响明显,随着顶部张力的增大,隔水管的自振频率增大;深水隔水管常规使用下的高阶频率与常见海浪频率接近,在设计和施工中应特别注意.调节隔水管顶部张力可在一定范围内改变隔水管系统的自振频率,以避开与海浪产生共振的频率.     

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随着海洋油气钻井向深水领域发展，钻井隔水管的受力越来越复杂，随着水深的增加，钻井隔水管的力学分析显得越来越重要。为此，文章建立了深水钻井时在海流、波浪等海洋环境载荷的作用下，隔水管静态分析及动力学分析的三维有限元力学模型，在研究中，考虑了隔水管在外载作用下的小应变大变形和轴向力影响的特点，引入了非线性理论，因而计算结果更加符合实际情况。考虑了隔水管所受的三维载荷，对深水钻井隔水管的变形及载荷分布规律进行了计算分析。对于深水钻井隔水管，水下中间部位的变形最大；而在隔水管靠近水面的位置，其弯曲载荷最大，而现场隔水管失效事故也恰好证实了此研究结果，揭示了深水钻井隔水管失效的力学机理。在弯曲载荷大的位置，应特别注意隔水管的强度问题。文章还分析了风浪流速度、波浪周期、波高等重要的海洋环境载荷对隔水管变形及强度的影响。     

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与常规水泥浆固井技术相比,MTC固井技术具有明显的技术、经济优势。但是,由于低密度、超低密度矿渣MTC固井液体系中含有大量的低密度减轻材料和泥浆处理剂,同时,矿渣只具备潜在的水化反映活性。因此,体系的强度与同等密度的水泥浆相比有些偏低,从而限制了其在低压易漏地层固井中的应用。新疆石油管理局钻井工艺研究院通过大量的实验研究,开发出一种适于新疆油田多种泥浆体系的矿渣MTC高效促凝剂。室内检测结果表明,该促凝剂：①可显著提高矿渣MTC在低温下的早期强度;②所配矿渣MTC的稠化时间随其加量的变化、随设计温度的变化近似呈线性变化,因此,可通过其加量的变化灵活调节矿渣MTC在低温下的稠化时间;③不影响体系的流变性及流动能力,可与分散剂配合使用,灵活调节体系的流变性,从而有效解决低密度、超低密度矿渣MTC低温早期强度偏低的问题。     

水泥浆时变性对注水泥水力参数的影响分析

油气井固井注水泥过程中,水泥浆始终存在水化反应,水泥浆的流变特性也将发生相应的变化。这一时变性能必然影响到浆体流态和其他流动参数。在油气井固井水泥浆的时变性研究的基础上,进一步研究了井底循环温度对水泥浆时变性的影响。并运用非线性最小二乘法,对水泥浆流变参数随时间变化曲线进行了拟合,得出流变参数的计算公式。通过实例,进行了水泥浆流变参数的时变性对注水泥水力参数的影响分析。结果表明,井底循环温度越高,水泥浆的时变性越强;恒定流速施工,时变性对循环摩阻压降影响较大;要保持某一流态顶替,需保证相应的临界流速或排量。     

页岩气储层井周孔隙压力传递数值分析方法

由于页岩基质致密、层理和裂隙发育、富含黏土矿物,使得页岩具有超低渗透、各向异性和水敏等特性,钻井液与页岩接触产生的水化作用引起自由水在页岩中传输,从而导致井周孔隙压力不断变化,但现有方法并未考虑页岩物性特征的影响。为此,基于非平衡热动力学理论,建立了各向异性页岩的井周压力传递数学模型及有限差分求解方法,分析了井周压力分布特征、传递规律及影响因素。结果表明,各向异性页岩井周压力分布与井周角有关,并以主方向呈对称分布;钻井液化学作用对井周压力传递的影响显著,低浓度钻井液情况下井壁附近孔隙压力显著增加,而高浓度钻井液情况下却显著降低,井周压力传递集中在1倍井径范围内;井周孔隙压力的增加不利于井壁稳定,而孔隙压力的降低有利于井壁稳定;溶质扩散系数越小、膜效率系数越大、水力扩散系数越小,则井壁附近孔隙压力变化幅度越大;反之,孔隙压力变化幅度越小。该方法比常规方法更符合实际,且更加实用。     

环境载荷对深水隔水管底部球接头的影响分析

隔水管底部球接头是深水钻井的关键部件 ,其工作状态及力学行为对安全作业显得格外重要。建立了深水钻井时海洋环境载荷作用下 ,隔水管及底部球接头静态分析的三维有限元力学模型 ,引入了非线性力学理论 ,计算结果更符合实际。计算分析表明 ,隔水管底部球铰处的转角是制约深水作业的重要参数 ,船体的漂移是影响它的最重要的因素 ;其次是隔水管顶部张力 ,随着顶部张力的增大 ,底部球铰的转角减小 ;随着海流速度的增大 ,底部球铰的转角增大 ;海浪的影响不明显。实际钻井过程中 ,当海流速度较大时 ,可通过增加顶部张力或加浮力块的方式来改善底部球接头的工作状况。     

Open Inventor实现井眼轨迹可视化

在钻井工程中,实现井眼轨迹可视化可以直观形象地对井眼轨迹进行观察,从而为井眼轨迹的设计和控制,开发方案的制定和油田开发等带来方便。本文采用Visual C＋＋2005和Open Inventor开发包相结合的方式,读取Access数据库中的测斜数据,采用油田应用广泛的最小曲率法进行计算,实现了油井井眼轨迹的三维可视化,并辅助以坐标和平面,方便用户进行查看和使用。Open Inventor是基于OpenGL的开发包,具有强大的三维图形处理及交互功能,在石油钻井工程可视化中有着很好的应用前景。     

应用随钻测量技术来预防钻井问题

随钻测量技术(measurement-while-drilling)技术的研究已经有70多年的历史了.该技术一直是正确确定井眼位置和评价井眼周围地层环境的重要手段.除了能提供钻头在何处钻进以及正在钻什么样的地层这样的信息外,通过井下测量的工程参数,如:钻压、扭矩、环空压力等,可以对钻井现象提供更加可靠的解释.主要对实时测量的井下工程参数预测、预防钻井问题方面进行理论研究,通过对井下实时获取的信息来指导钻井作业,节省钻井时间,节约钻井费用.