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。     

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。     

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.     

分析定向井水平井摩阻控制与优化处理

在石油开采前线的钻井工作当中的摩阻危害非常严重,对整个石油开采工作的安全开展产生了较大的威胁.基于此,本文重点针对我国油井开采工作展开了分析和研究,针对油田开采过程中定向井水平井摩阻的危害控制,及其相关的优化处理方法进行了深入性的研究和探讨,以此来有效保证定向井和水平井的安全工作,并且对钻柱的摩阻大小进行了科学的计算和...     

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。     

A Study of High-baric Gas Cushion Drilling Technology

Abstract

During drilling of extended-reach horizontal wells, horizontal drill strings touch the low side borehole due to their gravity, so the friction between drill strings and the side wall is high and weight on bit is provided difficultly, which leads to a low rate of penetration. Considering this, a high-baric nitrogen cushion drilling technology is preliminarily studied, the fundamentals and the construction procedures of a high-baric nitrogen cushion rig are given, and two kinds of special drill pipes are designed. Theoretical analysis indicates that this study can help to reduce the friction and effectively apply weight on the bit, which helps to enhance the rate of penetration.     

定向井钻柱摩阻预测与应用

以弯曲圆管的钻柱摩阻力学模型为基础,对定向井的摩擦阻力问题进行了分析研究。通过实例分析和计算,给出了摩阻分布曲线和地面大钩载荷,并在江苏墩塘油田定向井D2- 20井进行了应用,预测结果与实测结果吻合度较好。该结论可用于指导钻柱设计和地面设备选择等。     

长宁超长水平井钻井摩阻数值模拟分析

CN-H21-5井是四川长宁页岩气区块一口超长水平段水平井,存在高摩阻、高扭矩和钻柱屈曲变形等一系列页岩气水平井典型技术难题急需解决。为了控制钻柱屈曲变形和接触摩阻扭矩,基于Hamilton原理建立全井钻柱动力学模型并采用 ＨＨＴ-α法对模型求解,分析了造斜段造斜率和水平段钻具组合对摩阻扭矩的影响规律。通过数值模拟表明：增加造斜段的造斜率能够降低造斜段的接触摩阻总值,同时也能降低全井段的接触摩阻;小尺寸钻杆传递较大轴向力时会发生严重屈曲变形,导致接触摩阻不降反增;在水平段采用“大 ＋小”的钻具组合,既能减小钻柱发生严重屈曲变形的概率,也能降低水平段接触摩阻。结论认为,减少造斜段长度并提高水平段前半段钻柱尺寸能够有效降低全井的接触摩阻,该结论能为长宁页岩气超长水平井的降摩减阻提供理论支撑。     

考虑初弯曲时水平井眼中杆柱的稳定性

利用能量法研究了水平并眼中杆柱的稳定性，推导出水平并眼中具有初弯曲的杆柱稳定性轴向临界压力的计算公式，讨论了失稳变形曲线正弦半波数的确定方法，分析了初弯曲对轴向临界压力的影响。计算实例分析表明，轴向临界压力从r随初弯曲最大挠度a0的增大而减小，当a0较小时，Pcr减小幅度不大；当a0较大时，Pcr的减小较大。认为在分析杆柱的稳定性时，若初弯曲较大，就不能把杆柱当作直梁来处理，必须考虑初弯曲的影响。     

一种深层水平井测静压的实用方法

近年来,深层、超深层水平井开发在塔里木油田所占的份量已越来越重,目前,相当一部 分水平井已转机采。“上移封隔器下放压力计”测静压方法正是井下作业工程技术人员为满足机采 水平井测压要求而在实践中摸索出来的,简便可行且成功率高。尽管这一方法还有待进一步完善, 但它不失为一种塔里木油田目前机采深层水平井测静压的实用方法。     

王平1井井眼轨迹控制技术

王平1井是江汉油田第一口中曲率半径水平井,同时也是用水平井开发王场油田车挡断层盐间非砂岩储层的首次尝试,由于目的层薄、地质情况不确定等因素的影响,增加了施工难度。介绍了王平1井的地质情况与井眼轨道设计,详细讨论了在轨道控制方面的特点、难点、要求和对策,在此基础上,对着陆控制和水平控制过程做了进一步的介绍,并给出了几点建议。     

一种深层水平井测静压的实用方法

近年来,深层,超深层水平井开发在塔里油田所占的份量已越来越重,目前,相当一部分水平井已转机采,“上移封隔器下放压力计”测静压方法正是井下作业工程技术人员的满足机采水平井测压要求而在实践中摸索出来的,简便可行且成功率高,尽管这一方法还有待进一步完善,但它不失为一种塔里木油田目前机采深层水平井测静压的实用方法。     

侧钻水平井钻柱动力学几个关键问题研究

通过对实际钻井经验总结和钻柱动力学研究现状分析,认为反转运动是钻柱疲劳失效的一个主要原因,侧钻水平井钻柱的反转运动尤其需要进一步研究.钻柱的接触摩擦影响到井身剖面、钻柱及下部钻具组合的优化设计.目前对钻柱动态摩阻和大变形后摩阻问题研究不足,井眼中固体、流体耦合关联,钻井液阻尼对钻柱动态影响不能忽略,钻柱内钻井液可处理为附加质量,但外部钻井液则应考虑为阻尼.为了实现依据钻柱动力学的井眼轨迹控制,应特别重视钻柱振动特性与钻头受力状况的相互影响.