赫-巴流体钻头水力参数优化程序设计方法

循环压耗的准确计算是钻头水力参数优化程序设计的基础。在给出用赫-巴流体准确求解循环压耗的基础上，以最大钻头水功率或最大冲击力的工作方式为依据设计出最优的水力路线，以此来优选钻井水力参数和最优喷嘴尺寸。最后通过计算实例和编制的程序对宾汉模式、幂律模式和赫-巴模式进行了分析对比，指出采用赫-巴流体模式进行计算准确度高，完全能满足钻井工程设计要求。     

赫-巴流体钻头水力参数优化程序设计方法

循环压耗的准确计算是钻头水力参数优化程序设计的基础。在给出用赫-巴流体准确求解循环压耗的基础上,以最大钻头水功率或最大冲击力的工作方式为依据设计出最优的水力路线,以此来优选钻井水力参数和最优喷嘴尺寸。最后通过计算实例和编制的程序对宾汉模式、幂律模式和赫-巴模式进行了分析对比,指出采用赫-巴流体模式进行计算准确度高,完全能满足钻井工程设计要求。     

球形岩屑在赫-巴流体中的沉降速度

钻井时,井眼中的岩屑颗粒在其自重作用下会克服泥浆的阻力而以一定的速度沉降。为了及时有效地将岩屑从井眼中携出,必须使环空中泥浆上返速度大于岩屑的沉降速度。钻井实践及有关实验表明,泥浆的流变性是影响岩屑沉降速度的重要因素,而岩屑沉降速度又是合理确定钻井水力参数及调整泥浆性能不可缺少的依据。因此,深入研究岩屑在环空泥浆中的沉降规律是很重要的。本文将钻井泥浆当作赫-巴流体(Herschel-Bulkley fluid)来处理,应用等效粘度概念,在小雷诺数条件下,探讨了球形岩屑在赫-巴流体中的沉降问题,提出了沉降速度的计算公式,公式反映了泥浆密度、流变参数及岩屑粒径和岩屑密度与沉降速度的关系,得到了当沉降速度为零时的不沉粒径与泥浆性能参数之间的关系式,文中还给出了计算实例。经应用前人资料验证,证明文中理论与实验结果相符。本文的沉降速度公式可供现场计算时参考。     

赫-巴流体在偏心环空中的波动压力计算模型

在窄环空间隙中下套管、小井眼钻进、深水钻进和大位移井钻进等作业中,精确的波动压力计算模型是准确预测井底压力的前提。以往利用CFD软件模拟赫-巴流体在偏心环空中流动的波动压力计算方法不仅对计算机性能要求高,而且时间成本高,导致现场应用受限。用窄槽流动模型模拟偏心环空建立了流体流动的物理模型,在稳态层流条件下,结合流体流动的控制方程和赫-巴流体的流变方程,建立了波动压力数学模型和基于自适应辛普森积分与黄金分割理论的数值求解方法,利用室内试验结果对模型的合理性进行了对比验证。结果表明：建立的赫-巴流体在偏心环空中的波动压力数学模型结果准确;采用的数值求解方法精度高、速度快,与室内试验数据对比误差在10% 以内,满足现场精度需求;分析了波动压力的影响因素,在管柱处于完全偏心的情况下,波动压力梯度降低为同心环空的50%左右,在窄环空间隙中作业时,应严格限制起下钻的速度。     

深水钻井水力参数计算及优选方法

基于常规钻井水力参数设计理论,结合深水钻井井身结构特点,给出了适用于深水钻井的理论最优排量、循环压耗及钻井液当量循环密度计算方法,针对不同井段、不同钻井液流态下钻杆内及环空内的压耗进行了计算和分析,提出了深水钻井水力参数优选方法。进行了实例计算分析,结果表明本文提出的深水钻井水力参数计算和优选方法计算精度高,符合深水钻井实际情况,对深水钻井水力参数设计具有一定的指导意义。     

基于赫-巴模型的微小井眼连续油管钻井环空流阻计算分析

微小井眼连续油管（简称CT）钻井井眼直径小,井眼环空中钻井液流阻较大,严重制约微小井眼CT钻井的推广应用,根据微小井眼CT钻井特点,运用非牛顿的赫-巴流体循环流阻计算模型,分别计算不同外径、不同长度的CT在不同偏心度情况下钻Φ89.0mm井眼时的环空流阻,研究微小井眼CT钻井环空流阻随CT外径、长度、井眼偏心度、流速等参数的变化规律。结果表明：使用外径为25.4～73.0mm的CT钻井,推荐CT环空钻井液流速为0.54～3.10m/s。该研究可解决微小井眼CT钻井循环流阻较大的问题,推动微小井眼CT钻井技术的应用与发展。     

赫-巴流体圆管轴向层流压降的数值计算

计算赫一巴钻井液在钻具中的层流压降时,需要求解一个非线性方程,以往通常使用近似公式进行计算.对于求解这个非线性方程,提出了一个数值迭代算法,并对该算法的收敛性进行了证明,给出了最大迭代步数的上限值.理论分析和大量实际算例表明:该算法具有非常稳定的收敛性和非常快的收敛速度,并且能够给出压降的精确计算值.     

动态水力旋流器结构参数的优选设计

简要描述了动态水力旋流器的结构组成及工作原理。在深入开展动态水力旋流器的分离机理和性能试验研究的基础上,进一步证实了只要合理地优化选取其结构参数,即可获得良好的分离效果。重点介绍了动态水力旋流器主要结构参数的优选设计过程,通过对油水分离用动、静态水力旋流器进行对比分析,进一步证实了动态水力旋流器在油水分离方面存在的优势。其成功研制为今后深入进行分离机理、流场测试及分离性能的研究奠定了基础,也为其在油田含油污水处理方面的推广应用起到了一定的指导作用。     

孤岛油田水力喷射泵参数优化技术

在详细分析孤岛油田水力喷射泵采油效果影响因素的基础上,根据孤岛油田应用水力喷射泵井的动静态资料,结合水力喷射泵工作特性曲线,研制出孤岛油田水力喷射泵参数优化系统软件.用该软件对孤岛油田15口井进行了参数优化,实施后采油效果显著提高.     

深水控制泥浆帽钻井水力参数设计与计算

深水控制泥浆帽钻井技术可以应对严重漏失地层和高压、高含硫地层的钻井问题,但钻井水力参数的设计与计算较为困难。为此,结合深水钻井工艺流程,建立了深水控制泥浆帽钻井井底压力计算模型,给出了深水钻井不同工况下的钻井液密度确定准则和钻井液当量循环密度计算方法,并基于井筒内循环压耗分析得到了水面泵和水下泵的泵压计算方法;针对严重漏失地层和高压、高含硫地层的井筒压力分布特点,给出了该工况下的泥浆帽高度计算方法;结合井眼清洁准则和漏失量与漏失压差的关系,给出了牺牲流体排量计算方法,并以此为基础提出了深水控制泥浆帽钻井水力参数设计流程。以一口深水井为例,对控制泥浆帽钻井水力参数进行了算例分析,结果表明:泥浆帽高度主要由井底压力的大小决定,钻井液密度与排量的大小可对其产生一定影响,所以通过调节泥浆帽高度可以控制井筒压力。      

水力压裂后合理投产方式研究

本项研究主要分三部分 :压后尽早返排的理论依据及现场措施 ;排液后合理工作制度研究及压后配套油藏管理措施。上述三部分工作如能同时落到实处 ,必能最大限度地发挥水力压裂的应有潜力 ,更好地为油田的稳油控水和各种综合治理服务。文中对此作了系统论述 ,最后给出了矿场实例分析     

地层参数计算方法对比研究

储层参数准确求取是测井资料解释的中心任务。面对复杂储层,"四性"关系比较复杂,非线性关系明显,用常规公式计算误差较大,如何利用测井资料准确计算储层参数,成为测井资料数字处理中的重点考虑问题。从分析常用数学方法入手,依托Forward测井解释平台软件,引入神经网络算法、最优化算法、遗传算法3种数学方法,编制了相应的处理模块,并对3种方法进行了对比分析。     

钢管静水压机水压与油压的计算

介绍了钢管静水压试验机的结构及其试压过程,建立了静水压机主油缸压力与钢管静水试验压力之间的油、水平衡方程。对GB／T9711．1—1997、GB／T9711．2～1999、GB／T9711．3-2005和APISPEC5L第43版4个标准中静水压试验压力p值进行了比较,并举例说明了静水压机主油缸推力的计算过程。试验证明,该方法确定的参数适中,确保了钢管静水压试验顺利进行。     

水力喷射环空加砂压裂喷嘴结构分析与优化

在水力喷射环空加砂压裂射孔过程中,针对喷嘴射流质量低的问题,运用ANSYS-Fluent数值模拟仿真分析方法,对喷嘴重要结构参数进行分析对比,使喷嘴获得最优射流质量。研究结果表明,圆弧形喷嘴的射流质量优于常用的锥直形喷嘴; 当喷嘴出口直径4.5 ～4.8 mm、直柱段长度7～12 mm、入口曲率半径9 mm时,喷嘴可获得最优射流质量。通过对喷嘴结构的优化,可有效提高喷嘴射流质量,为水力喷射环空加砂压裂工艺提供有效的技术支持。     

XJ9029型修井机动力匹配方案设计计算

合理的修井机动力匹配系统对于整机的可靠性至关重要。开发了XJ9029型修井机动力匹配设计软件,用于分析不同动力匹配方案对修井机工作特性的影响,并给出了该型修井机动力匹配方案计算实例。优选了操作性强、经济性能好的动力系统,以提高整机性能。该设计软件易于操作,可减轻设计人员的工作强度。     

静态混合器水力参数的计算方法

以往现场上使用的静态混合器大多数是从化工行业移植过来的,多属于纯机械分割式的,对聚合物粘度的降解作用过大。为解决这一问题,设计了一种新型静态混合器,并通过试验对该静态混合器的粘损状况和混合程度进行了检验。其结果表明该静态混合器符合现场要求。为使该静态混合器能够在现场顺利推广,本文介绍了旋流与分割相结合式静态混合器在推广使用时所需水力参数的计算方法,并根据理论计算和试验结果绘制了各种在施工设计过程中所需要的曲线,从而为现场进行施工设计提供了理论依据。     

水力振荡器数值计算研究

目前尚未开展水力振荡器在改变特定参数和参数间在某种最优配合条件下能否得以优化的研究,制约了该工具的进一步完善。针对该问题,利用SolidWorks软件对水力振荡器的各部分结构进行三维建模,在ICEM CFD中进行网格划分,将网格导入ANSYS CFX进行数值计算与分析。研究结果表明:当流体通过水力振荡器时,旋转部件的运动使得流体动能增加,在流动过程中流体的动能重新转换为压能,使得该工具沿轴向正方向产生持续轴向力推动钻头做功;动静干涉作用和交界面速度变化所造成的流体震荡使得静止域产生剧烈的轴向和径向周期振动;大流量工况下轴向推力均值更大,轴向和径向振动也更为剧烈;在持续轴向推力和大幅度轴向振动推动下,该工具对钻柱施加周期性轴向振动和钻压并稳定推进。研究成果可为提高水力振荡器优化设计与敏感性分析水平提供相应的理论支撑。     

螺杆钻具压降分析计算

螺杆钻具压降的分析计算使侧钻水平井钻井参数的选择更加合理与科学,可改进套管侧钻水平并钻井设计并提高施工水平,能极大地提高并眼轨迹控制精度,对提高套管侧钻水平并的经济效益具有重要意义。