气体钻井钟摆钻具组合的有限元分析法

在现行的钟摆钻具设计过程中,将第一个稳定器及其以下钻铤简化为简支梁进行计算。常规钻井液钻井时,钻压常远远大于稳定器以下钻铤浮重,忽略钻柱自身重力对轴向力的影响;而气体钻井时,钻压小,钻铤浮重大,此时钻铤自身重力的影响不得不考虑。以管单元模拟钻具的物理及几何特性,以间隙单元模拟钻具与井壁接触,采用有限元法,对气体钻井过程中下部钻具组合受力及变形进行了动态数值模拟,对单稳定器及双稳定器钟摆钻具组合进行了分析。该有限元模型不仅考虑了钻铤自身重力的影响,而且考虑了钻铤自转对其变形的影响,为钻柱力学分析提供了一种有效的手段,也为气体钻井防斜打直提供了理论依据。     

塔式钻具组合对气体钻井井斜影响研究

气体钻井技术由于其具有保护储层、防止井漏和大幅度提高钻井速度等优势而被广泛应用。但在实际钻井过程中暴露出一定程度的井斜不易控制问题制约着此技术的发展。为探讨塔式钻具组合对气体钻井井斜的影响,基于塔式钻具组合在钻井时的力学受力分析,建立了塔式钻具组合在气体钻井条件下的有限元静力学模型,并通过理论计算验证了其正确性。结合川西某气井实际钻井资料,进行了塔式钻具组合的防斜效果研究,探讨了井斜效果影响因素,表明其降斜能力随着井斜角和钻压的变化而变化,使用空气锤的塔式钻具组合比使用牙轮钻头的组合有更大的降斜防斜能力,为塔式钻具组合在气体钻井中的井斜控制研究和现场施工提供了理论指导。     

导向钻井钻具组合结构造斜特性分析

在导向钻井钻具组合结构中,本体稳定器、上稳定器的选用与计算外径,以及螺杆弯角的选用,对用全力增、减方位时的侧向力有影响,可用来评价导向钻井钻具造斜特性,分析和设计导向钻具组合.现场使用结果表明,螺杆本体稳定器采用偏心式时计算外径与丈量直径存在偏差;上稳定器对钻头侧向力具有较大的影响,可以优化设计;螺杆弯角对钻头侧向力影响较大,需合理使用.     

气体钻井钻具失效原因与预防措施

气体钻井技术已被世界公认为是缩短钻井时间、降低钻井成本、解放油气层的一种实用技术,但是随之出现的钻具失效问题成为广大钻井工作者面临的一道技术难题。针对气体钻井钻具失效问题进行了国内外文献检索和现场情况调研,特别对川东北和伊朗南部地区TABNAK气田气体钻井钻具失效情况进行了深入调查。结合相关理论和现场经验对现场资料进行分析,找出了气体钻井钻具失效的主要特点及原因,并提出了避免井下钻具失效的合理技术措施。     

气体钻井钻具失效原因分析及预防措施

随着气体钻井技术的广泛应用,对气体钻井钻具失效原因及预防措施的研究非常迫切,且具有重要的现实意义。本文阐述了气体钻井的概念及优点,说明了气体钻井钻具失效现状,分析了气体钻井钻具失效原因,提出了钻具失效预防措施。     

气体钻井钻具减振器的研制及现场试验

为有效缓解气体钻井钻具频繁振动带来的钻具疲劳损坏,根据可压缩性硅油体积变形减振为主,硅油流过阻尼缝隙的阻尼减振为辅的研制思路,研制出了适用于气体钻井的KPL229型减振器。对加入KPL229型减振器钻具组合的有限元分析表明,加入KPL229型减振器后,钻具受到相同轴向冲击力作用的应力水平降低。现场试验表明,在气体钻井时,与未应用KPL229型减振器的井相比,扭矩不但得到降低,而且波动幅度很小;钻时由5~40 min/m降至5~9 min/m;单只钻头的进尺得到提高,其磨损程度降低。由有限元分析及现场试验结果可知,气体钻井时应用KPL229型减振器,不但可以降低振动对钻具的损伤,延长钻具的使用寿命,而且可以增强气体钻井的提速效果。KPL229型减振器为预防气体钻井时因振动造成的钻具失效或断裂提供了一种新的解决途径,同时可以利用振动能量辅助破岩。      

气体钻井钻具冲蚀磨损试验装置

针对现有冲蚀磨损试验方法和试验装置不能模拟实际气体钻井过程气体携岩冲蚀钻具的问题,开发了气体钻井钻具冲蚀磨损试验装置。该装置由风机、送风管、加料管、混合室、加速管、试验管、连接管、旋风分离器、尾管、水箱、气体流量计等组成。它能模拟气体钻井过程中,不同气体排量、机械钻速等钻井工艺参数及不同属性岩屑对钻具冲蚀磨损的情况,具有结构简单、管道封闭、不污染环境、运行噪声小等特点;也可以开展管道气固两相流的相关试验研究。     

普光气田气体钻井钻具失效原因分析及预防措施

气体钻井技术虽然大幅度提高了普光气田上部陆相地层钻井速度，但屡次出现钻具失效事故，不仅影响钻井速度，而且威胁井下安全。分析了钻具失效规律，并通过宏观分析判断钻杆为疲劳和腐蚀疲劳断裂，钻铤为疲劳断裂。从气体钻井自身因素、钻柱运动（包括公转和纵向共振）、钻具腐蚀、钻井方式、钻铤弯曲强度比不足等方面分析钻具失效原因，提出使用空气锤钻井技术、加强钻具探伤、优化钻具组合和钻井参数、缓解钻具腐蚀、加强钻柱振动监测等预防措施。指出应加强气体钻井钻具失效的微观机理、钻柱运动与动力学、岩屑对钻具的冲蚀磨损、钻具腐蚀、消除钻柱公转等方面的研究以预防钻具失效。     

滑动导向钻具组合连续导向钻井技术

滑动导向钻具组合连续导向钻井技术具有低成本，易实施等优点，在定向井，水平井和大位移井的钻井过程中发挥了重要作用。对该技术的发展历程。主要技术内容。计算方法，评估标准及存在问题等作了系统阐述。     

可回收式井下钻具组合在套管钻井中的应用

套管钻井技术的核心是可回收式井下钻具组合。介绍了Tesco公司和Sperry-Sun公司研制的可回收式井下钻具组合的结构原理及其工作过程,现场应用结果表明,可回收式井下钻具组合的下入成功率已达100%,但平均回收率仅为70%左右。总结了可回收钻具组合在起下过程中的经验和教训,并提出了合理化建议。     

滑动导向钻具复合钻进技术在沙19-10井的应用分析

在当今导向钻井技术最新发展中,旋转导向钻井技术占据了主导地位。但对于定向井、水平井和大位移井的水平位移较小的井段而言,滑动导向钻具组合连续导向钻井技术具有独特的优点。现场实践表明,这种导向技术可以较大幅度地提高钻井效益,缩短建井周期。结合江苏油田沙 19- 10井使用滑动导向钻具组合的情况,探讨了这种连续导向技术中的复合钻井技术,研究了井斜角、稳定器间距、钻压等参数对复合钻井导向力的影响规律。结果表明:这种连续导向技术具有十分显著的优点,通过较好地设计钻具组合的结构,得到令人满意的井眼轨迹控制效果,而且经济效益十分明显。     

单弯动力钻具滑动导向组合的实践研究

导向钻进技术在特殊工艺井施工中的应用越来越广泛,对导向钻具组合复合钻进中的复合转速、井径及导向能力等几个问题进行了分析,结合单弯单稳导向组合在胜利油田2口分支水平井中的应用实践,对影响导向组合导向能力的因素和复合钻进中应注意的问题进行了分析。     

导向钻具组合动力学方程的建立及分解

参考导弹飞行力学分析方法,在导向钻具组合受力分析及建立运动学方程的基础上,探讨下部钻具组合的动力学方程的建立方法,为导向钻具组合的传递函数的求解和井下闭环钻井系统的实现奠定了基础。     

用有限差分法分析底部钻具组合的静力

本文采用有限差分法对底部钻具组合三维静力问题进行了分析研究。通过中心差分,建立有关的差分方程,并编写了相应的计算机处理程序。在此基础上,通过算例分析,阐明了钻压、井斜角、井眼曲率及稳定器间隙对钻头侧向力的影响规律。     

底部钻具组合力学行为的钻头边界效应研究

通过对钻头处受力情况的深入分析,否定了以前在分析底部钻具组合时,将钻头处的边界条件看作铰支 (即弯矩为零)的一惯做法,提出了应先将钻头处看作是固支 (即转角为零),只有当弯矩达到一定值时,才能出现转角的新观点,并给出了计算弯矩最大值的公式,通过算例对比了 2种处理方法的差别。     

传统底部钻具组合上切点边界条件的正确性

传统的底部钻具组合受力分析的上切点处的边界条件表达为:1.与下井壁接触;2.转角与井眼轴线的一致;3.曲率与井眼轴线的一致。该表达方法已经采用了多年,应用效果良好。近来,有文章否定该边界条件,文中例证了传统底部钻具组合上切点边界条件的正确性。     

浅层定向井连续控制钻井技术

介绍了浅层定向井的技术特点、连续控制钻井技术的原理、方法以及在辽河油田的应用情况,并对经济效益进行了分析.现场应用表明,连续控制钻井技术有效地提高了井眼轨迹的控制能力和控制精度,简化了钻具组合,减少了起下钻次数,从而可以提高钻井速度和井身质量、缩短钻井周期,具有显著的经济效益.