双弯螺杆降斜时的钻柱强度分析

在浅层水平井钻进过程中,由于油层浅,造斜段相对较短,如果实钻轨迹偏差较大,就没有了纠正的余地。因此在实际的设计或施工中,若造斜率过大,需短程反向安放双弯螺杆钻具降低造斜率。文中以固体力学有限元理论为基础,建立了弯曲井眼中,反向安装双弯螺杆钻具的有限元力学模型,用此模型分析了下部钻具组合的应力场,并对反向安装的双弯螺杆钻具组合的强度进行了评价。现场应用表明,该分析方法的结论是合理的,能够用来指导现场。     

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绝大多数的钻具失效都是疲劳引起的,而交变应力集中是疲劳破坏的一个关键因素,因此定量分析研究钻具在井下所随的应力水平及其分布规律,是研究钻具疲劳失效的的一项重要内容,文章以固体力学有限元理论为基础,建立了带扶正器下部钻具组合在弯曲井眼或斜直井眼中的有限元力学模型。求解并得到了下部钻具组合的应力场,揭示了扶正器附近是应力集中区,而远离扶正器的两跨之间应力水平相对较低的应力分布规律。现场的资料分析地表明,正是扶正器或配合接头这些高应力水平的部位是最容易失效的部位;从钻具的结构上看,钻具连接螺纹正处在这些最大应力集中区,这是连接螺纹疲劳失效的根本原因,扶正器或配合接头的失效多发生在连接螺纹部位,文章的研究结果揭示了下部钻具组合失效的力学机理。     

高含硫地质环境钻井硫化氢气侵规律研究

针对硫化氢的特殊物性,研究了硫化氢组分、气体偏差因子、硫化氢黏度等重要的物性参数对气侵两相流的影响.运用气液相流的原理和方法,建立了硫化氢气侵时环空气液两相流流动模型,研究了硫化氢气侵时井底压力和井筒压力的特征及变化规律,并用实例对理论模型进行了验证,进而分析了气侵时钻井液密度、钻井液黏度、井口回压、井底气侵速率等重要参数对井底压力的影响规律.在确定钻井液附加密度时,应充分考虑硫化氢气侵对井底压力和井筒动压的影响规律,其结果会更加合理.     

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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。     

RWD随钻扩眼钻进的破岩机理研究

RWD随钻扩眼使钻井和扩眼过程一次完成，并满足大部分特定井身轨迹严格控制的要求，具有工具结构简单，无活动部件，扩眼尺寸稳定规则的特点，是解决复杂深井阻卡、非常规井身结构应用和提高固井质量的有效手段。随钻扩眼过程中，扩眼器与所扩地层之间的岩石力学耦合作用对随钻扩眼钻进破岩效果和扩眼器、钻柱的优化设计等至关重要。为此，建立了弹塑性有限元力学分析模型，运用莫尔－库仑强度准则，用数值分析的原理和方法模拟了随钻扩眼时扩眼器破岩的力学机理。并对井眼围岩变形和应力分析及强度进行了研究，为研究随钻扩眼的破岩规律和对扩眼器进行改进提供了一种方法和研究的基础。     

井壁附近瞬态温度的数值计算方法

在石油钻井开采等过程中研究热量在地层中的传播具有很重要的意义。特别是在进行井漏机理研究中,利用它可以分析温度对井眼破裂压力、裂缝重启压力以及裂缝延伸压力的影响。本文使用有限差分法近似地求得近井壁地层的温度分布。利用此方法,可以求得任意时刻井壁温度随井深的分布,任意时刻、任意井深处井壁温度的径向分布,任意点温度随时间的变化,从而进一步了解温度在石油工程上的影响。     

高压对气井套管接头螺纹接触应力的影响研究

高温高压气井对螺纹密封性的要求要比油井更为严格。对于高压气井中的整个管柱,每一段处于不同的力学环境中,发生泄漏的可能性也不同,因此研究压力对气井套管接头螺纹接触应力的影响,对高压气井套管的合理使用尤为重要。利用弹塑性有限元分析方法,建立了API偏梯型螺纹套管接头的有限元模型,分析了气井压力对套管接头接触应力的影响,提供了研究压力对套管接头螺纹接触应力影响的方法。对于井口压力或井底压力超过34MPa的高压气井,应选用气密性良好的特殊螺纹接头,建议采用金属对金属的螺纹接头套管,以加强螺纹部位的连接强度和密封性能。     

火成岩油藏特征及其测井响应

系统的阐述了火成岩的生成机制及其构造,结合其石油储存条件,分析得出火成岩油气藏的分布特征,成藏机制。并以塔里木油田和辽河油田对火成岩的勘探为实例,从测井分析角度阐述了火成岩的油气藏的勘探开发成果,尤其是塔里木油田的英买地区及辽河坳陷都在火成岩的部分岩层见到良好的油气显示。这说明与火成岩相关的油气聚集将成为石油勘探开发的一个具有很大潜力的新领域。     

鄂尔多斯盆地北部工区测井优选钻头技术与应用

利用已完钻测井资料和地质资料对工区地层强度特性进行评价,建立地层声波时差和岩石可钻性的定量关系,估算各层段的岩石可钻性级值,并对地层岩石可钻性进行分级与对比。根据可钻性级值和地层硬度、抗压强度等岩石力学参数及钻井工程情况,利用钻头优选方法,选择适应研究工区的钻头型号,对不同层位使用的钻头型号进行可行性分析和评价。通过几口井实际钻头选型的试验研究和应用,达到了提高机械钻速及钻头进尺,缩短钻井周期,降低钻井成本的目的。     

减小由温度引起套管附加载荷的方法研究

高温油气生产引起井筒周围温度全面上升,密闭的套管环空流体受热膨胀,对套管内外表面施加附加压力,这种压力可以达到套管的抗内压或抗外挤强度极限.针对温度升高带来的套管附加载荷使油气井的生产存在很大安全隐患的问题,归纳总结了多种因温度升高而带来套管附加载荷的预防方法,并从他们的应用范围、可靠性还有使用费用三方面进行对比,建立了两种最优套管附加载荷预防方法的计算模型,给出了实际工况下套管附加载荷的预防操作方法.