长水平段水平井冲砂管柱摩阻分析及应用

针对水平井垂深浅、水平段长,因水垂比高带来作业管柱下入摩阻大,直井段油管重力不足导致冲砂作业管柱下入深度受限的问题,开展了冲砂作业管柱下入摩阻仿真模拟研究。基于水平井井眼轨迹、管柱组合结构和流体摩阻等影响因素,同时考虑冲砂作业管柱存在多变径部位的特点,结合变径部位的轴向力计算模型,建立了冲砂管柱下入摩阻的预测模型。对CP11水平井的冲砂管柱进行了下入摩阻分析。分析结果表明:采用73.0 mm+88.9 mm两种规格工具油管组合的作业管柱改变了直井段的油管重力,增大了管柱的有效推力,提高了冲砂作业管柱的下入能力。同时分析表明冲砂管柱下入速度不宜过大,管柱下入速度过大会增大管柱的流体摩阻,影响管柱下入能力。研究结果可为油田长水平段水平井作业管柱优选及现场安全施工作业提供理论指导。     

水平井降摩阻短节的现场试验结果

俄罗斯萨拉托夫油气公司研制出一种降摩阻短节，用于克服钻水平井和定向井时钻柱与井壁间的摩擦力，增强钻压传递。     

水平井管柱摩阻扭矩的计算模型

根据水平井的轨道设计、管柱与井壁接触和受力特点,利用分段计算方法,建立水平井管柱摩阻扭矩计算模型。根据水平井的轨道,采用三维纵横弯曲梁模型,计算处于增斜段管柱的摩阻扭矩;采用修正软模型,求 解处于直井段、稳斜段、水平段管柱的摩阻扭矩;并考虑管柱屈曲的影响,建立适合水平井的摩阻扭矩三维分段计算模型。利用该模型,对现场实际问题进行计算,结果表明,该模型计算精度较高,可为现场实践应用提供技术参考。     

浅层稠油SAGD水平井大直径套管摩阻分析

新疆风城稠油SAGD水平井垂深浅、井眼曲率高,为满足后期稠油热采工艺要求,需下244.5mm套管。大尺寸套管弯曲变形后会产生较大摩阻,造成套管下入十分困难。在对实际井眼内套管柱进行受力分析的基础上,依据管柱受迫弯曲理论,用力的平衡及变形条件导出了管柱单元体在井眼中的摩阻计算模型。结果表明,244.5mm套管下入过程中井口加压装置提供10～30kN的压力即可顺利下入指定位置。     

水平井钻井管柱力学模型与软件开发

在充分考虑侧钻水平井的屈曲、钻压、扭矩和摩阻的基础上,将侧钻水平井分为直井段、曲率段和水平段,建立了侧钻水平井钻井管柱力学分析模型。采用基于COM组件的VB与MATLAB混合编程软件制作技术,开发了水平井管柱力学分析软件,同时结合某井的钻井参数对软件进行了应用。应用结果表明,软件可以对井身轨迹进行预览,能够进行钻压、扭矩、应力及稳定性分析,并能得到一定钻井轨迹下的水平钻进延伸极限。     

水平井完井管柱摩阻预测模型建立与下入性分析

水平井井眼轨迹复杂,完井管柱下入到弯曲段后将与井壁大面积接触,所受的摩擦阻力将大大增加,使完井管柱发生大的变形甚至屈曲变形以致不能顺利下入。为此,分析了水平井完井管柱下入过程中的受力情况,建立了管柱三维摩阻预测模型,根据建立的模型,利用VB语言编制了分析软件。分析软件对井眼数据采用三次样条插值法处理,并采用建立的摩阻计算模型求出完井管柱在下入过程中的总摩阻力。实例计算表明,建立的摩阻计算模型有较高的准确性,所开发的软件可用于大斜度井及水平井完井管柱的摩阻预测。     

水平井套管柱可下入性摩阻计算三维力学模型

水平井井眼轨迹的复杂性导致套管柱在下井过程中的受力非常复杂。由于井斜以及水平段可能使下套管受阻,甚至导致套管柱卡在井眼的弯曲段无法下入,造成水平井完井作业失败。以水平井三维井眼轨迹描述为基础,建立了综合考虑套管柱重力、浮力、摩擦阻力、弯曲应力和接触应力等作用的套管柱下入摩阻计算三维力学模型。在此基础上开展了套管柱可下入性研究,对其下入过程进行分析判断,这对水平井套管柱结构设计以及套管的顺利下入具有重要意义。     

基于侧钻水平井完井管柱的摩阻分析

分析并建立了弯曲井段的受迫弯由摩阻计算模型,对新疆百口泉油田百鸟18井、8607井完井管柱入井的井口栽荷进行了计算.计算结果表明,所建立的摩阻计算模型误差小于±10%,验证了模型的准确度.该模型具有改进完井管柱的设计、使完井管柱下入阻力减小、预测实钻井眼中完井管柱下入的可能性等优点.     

水平井双封隔器管柱力学分析

水力压缩式封隔器在坐封时会使管柱产生轴向应力,严重时会影响管柱的强度。以水平井双封隔器管柱为研究对象,考虑2个封隔器分别坐封时井口压力的大小,基于拉梅公式、广义胡克定律和杆件变形理论,推导了在井口压力的作用下管柱的轴向力、轴向应力及变形量计算公式。计算结果表明,当封隔器Ⅰ、Ⅱ先后以10 MPa和15 MPa井口压力坐封时,封隔器Ⅰ、Ⅱ之间的管柱轴向应力由49.94 MPa降低为15.08 MPa,而弯曲段到封隔器Ⅱ之间的管柱轴向应力由58.05 MPa 增加到107.96 MPa。由此可知,后坐封的封隔器会使其到弯曲段的管柱轴向应力增加,而使其到先坐封封隔器的管柱轴向应力降低,所以管柱的危险截面出现在后坐封的封隔器到弯曲段之间。     

侧钻水平井钻柱摩阻力分析

建立了考虑井壁弹性及钻柱接头影响的侧钻水平井钻柱摩阻力模型,给出了受弹性井壁约束钻柱的三弯矩方程及其数值解法;数值计算表明钻压、井身曲率、地基弹性、钻柱刚度、长度、钻柱与井壁间摩擦系数等因素都影响摩阻力的大小及分布,对于侧钻水平井而言,井身曲率的影响更为显著;该方法可适用中短半径水平井的摩阻力分析,供实际钻井作业参考。     

管柱在水平井眼中的屈曲分析

管柱在水平井眼中的屈曲方程是一个含有小参数的四阶非线性常微分方程。屈曲方程有两个临界点，一个对应于正弦屈曲，另一个对应于螺旋屈曲。本文利用线性化分析方法和小参数摄动分析方法，求得了两个相应的临界屈曲载荷。其结果与他人用能量法导出的结果和用实际数据拟合的结果非常吻合。本文还对管柱屈曲后与井壁之间的法向接触力、弯矩及应力等进行了分析。     

水平井油管柱射孔振动的有限元分析

射孔时产生的高压气体会使油管柱产生振动,使管柱受力处于恶劣状态。对于水平井,因管柱较长,用解析方法求解其动力学过程非常困难,因此,根据井眼轨迹参数数据,建立了水平井油管柱射孔振动的有限元模型,在水平井造斜段采用了变坐标系统,使油管柱沿轴向方向有位移,在径向受井筒约束。射孔时的冲击波载荷施加于水平井射孔段部位的油管柱纵向方向。以此为基础详细分析了射孔时油管柱的纵向振动位移和速度随时间的变化关系,结果表明,射孔时对油管柱产生纵向振动载荷远高于对油管柱产生的横向载荷,即纵向(轴向)振动起主要作用。同时,分析了油管内等效应力随时间的变化关系,并得出:在射孔后1.0~1.5 s时间范围内,油管柱内将会出现最大等效应力峰值,此应力发生在造斜段,其最大应力峰值载荷的确定为合理设计油管柱和选择减震器个数提供了理论数据。     

水平井钻柱摩擦力的计算

本文介绍了不同工况下水平井钻柱摩擦力的计算方法。计算结果表明,起钻和井底动力钻具钻进两种工况,钻柱与井壁间有较大的摩擦力。并指出降低摩擦力的有效措施是将造斜率较大的井段放在井眼下部,采用油基钻井液及轻质材料钻杆。     

水平井中测井管柱的力分析机理

水平井测井管柱细、重量轻,能否靠管柱自重把测井仪器下放到井底是一个十分重要的技术问题。为此,本文以水平井测井管柱为研究对象,考虑管柱与井壁的初始间隙和随机接触摩擦阻力,建立了测井管柱力分析模型,采用“多向接触摩擦间隙元”理论对该模型进行了接触非线性力学分析。经大庆油田MP1井测井管柱五种工况下的力分析表明,测井管柱井口最小悬重值为15.83kN,仍处于拉伸状态,测井仪器不需注入器,靠管柱自重完全可以下放到井底。这一结论已被工程应用和验证。由此,该研究为分析水平井测井管柱的受力机理提供了一种新的理论依据,为工程中预测测井仪器是否靠管柱自重或注入器下放到井底提供了一种技术手段。     

非线性有限元在水平井中的应用

在钻探水平井尤其是大位移水平井中,事先较准确地预测出钻柱的钻进扭矩及钻头前进的方向,是取得水平井成功的关键条件之一.文中探讨了非线性有限元在预测水平井钻井中的钻柱扭矩及钻头前进方向方面的应用.利用有限元理论,着重分析了水平井实际钻进中的钻柱大变形非线性及钻柱与井壁的接触非线性问题,导出了一套非线性有限元钻柱力学模式,在此基础上编制了一套非线性力学计算程序软件,并在海洋石油南海西部石油公司一个钻井平台水平井钻井进行了5口井的实际验证,获得了一些带启迪性的结论.     

水平井、分支井采油工艺现状分析与展望

介绍了国内外水平井应用概况,水平井技术主要应用在以下几种油(气)藏:薄层油藏、天然裂缝油藏、存在气锥和水锥问题的油藏、存在底水锥进的气藏。另外,水平井在开采重油、水驱以及其他提高采收率措施中也正在发挥越来越重要的作用。分析了水平井、复杂结构井采油工艺现状,包括人工举升方式、增产增注措施、防砂和控砂技术、找水与堵水技术等,并对未来水平井、复杂结构井采油工艺急需研究的问题进行了展望。     

水平井快速找水管柱的研制与应用

针对多段压裂水平井采用分段生产测试找水和阵列法产液剖面测试找水工艺存在的找水周期长、测试成本高问题,研制了单封拖动管柱快速找水和井下分段取样快速找水两种类型水平井快速找水工艺管柱,实现了套返水淹井和不套返见水井两种不同出水情况水平井快速找水测试.现场试验证明,两套快速找水管柱能够准确找到出水层位,测试效率高、测试成本低,为水平井规模化开发提供了技术保障.     

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高温高压深井测试管柱的工作力学分析是测试工程设计的关键技术之一。确定测试管柱结构往往要经过多种作业工况。如何控制测试管柱的施工作业参数及其测试管柱内外流体性质、掏空深度以及井口油压、套压等，确保各工况下测试管柱的强度及井下封隔器安全，其关键是在设计阶段详细分析高温、高压及高流速下测试管柱的受力、变形及强度，从而确定出各工况下的极限操作参数。文中在简述测试管柱构成及其施工工序的基础上，详细分析了各工况下测试管柱载荷变化规律，给出了管柱变形及强度计算的近似公式，以此确定出测试管柱的极限工作参数，进而指出了高温、高压深井测试管柱力学分析中尚待深入研究的问题和方法。特别指出在流动测试工况下高速气流对管柱的摩擦力、冲击力等对测试管柱变形及强度的影响，以及高速气流与测试管柱的动态耦联振动分析是高温高压深井测试管柱分析的特殊问题，应予以高度重视，以确保测试管柱的安全可靠及测试的成功。     

女MH－1水平井钻井技术及分析

女ＭＨ－１水平井是大港油田钻成的第一口长半径水平井，也是目前国内陆地上最深的水平井。由于油顶深度及地层对井眼方位漂移不确定等因素的影响，该井井眼轨迹控制难度较大。本文将从油藏地质概况及钻井的主要特点、钻探效果、钻井技术等方面来介绍女ＭＨ－１水平井的情况，并分析讨论井眼轨迹控制等技术。