扭矩测试方法研究

钻井过程中扭矩参数的精确测量一直是钻井工程中的一大难题，长期以来人们一直在探索。目前国内外对有关钻柱扭矩测量的方法与研究工作有了较大的进展，但在解决扭矩测量问题方面，仍有一定的难度。为此，对钻柱扭矩测量的国内外发展状况进行了概括介绍，并在此基础上重点介绍了由西南石油学院新近开发的方补心扭矩仪，简介了该仪器的基本构成、测量原理；讨论了通过扭矩的测量来判断扭矩振动的强烈程度。经室内试验及现场应用。证实方补心扭矩仪为直接测量钻柱扭矩提供了一种可靠的保证。     

旋转钻柱动载扭矩的研究及其应用

本文就钻井作业中经常发生的钻具扭断事故进行了运动机理上的分析和研究,并运用双向应力状态分析方法及能量守恒原理,对钻柱在静态下的轴向力和在剪切作用力下的许用扭矩计算,以及钻柱在旋转状态下的动态许用扭矩的计算进行了研究,从而使扭矩计算及其限制更接近于现场实际。     

旋转钻柱动载扭矩的研究及其应用

本文就钻井作业中经常发生的具扭事故进行了运动机理上的分析和研究，并动用双向应务主能量守恒原理，对钻柱在静态下的轴向和和在剪切作用力下的许用扭矩计算，以及钻柱在旋转状态下的动态许用扭矩的计算进行了研究，从而使扭矩计算及其人限制更接近于现场实际。     

方补心扭矩仪研制及应用

准确测量扭矩,不但可以为设计合理的钻具组合提供依据,而且也可以通过对钻柱扭矩信号进行处理来判断井下工况。目前国内外对有关钻柱扭矩测量研究工作有一定进展,但在测量精度和可靠性方面仍不够理想。通过改造方补心,研制了方补心扭矩仪,可直接测量钻柱扭矩。它包括发射器、接收机和测量传感器。室内实验和现场应用证实方补心扭矩仪工作可靠,解决了长期困扰钻井界的钻柱扭矩测量问题。     

钻柱拉力—扭矩模型述评

为加深对钻柱摩阻问题的研究,约翰西克、莱萨哲、何华山、杨姝和李子丰先后建立了5种钻柱拉力—扭矩模型。通过分析对比,认为李子丰模型是目前较完善的钻柱拉力—扭矩模型,适用于一切钻井过程中钻柱、套管柱稳态拉力和扭矩的计算,且具有较高精度。     

钻柱摩阻扭矩分析模型研究

建立接近客观真实的摩阻扭矩分析模型是准确预测钻柱摩阻/扭矩的基础。据文献调查,现有的钻柱摩阻扭矩分析模型忽略了钻柱旋转过程中产生的附加平衡约束力。本文考虑到这一点,对井筒内钻柱的旋转条件进行了分析,建立了钻柱摩阻扭矩分析新模型,并给出了平衡约束力的计算公式。结合接触力公式、摩阻扭矩计算公式和轴向力计算公式求出该单元长度的钻柱的摩阻扭矩,从而更贴近真实情况。     

钻井过程扭矩测量研究与探讨

根据扭矩监测的特点，建立理论模式，以理论为根据指导实践，经过在不同油田。不同地质条件下的试验，生产出新型的ＺＮＹ－１Ｂ转盘扭矩监测仪，该仪器可以和顶丝固定转盘的钻机配套使用，其传感器仿顶丝的独特设计使其安装，调试，测量十分方便可靠，可以准确的预测井下异常情况，提供给钻井工程技术人员真实的井下钻具扭矩的瞬时值以及整个钻井过程扭矩值曲线记录，是判断井下情况的重要依据，并可以作为井史资料永久保存。     

钻柱力学研究现状及进展

钻柱力学是井眼轨道设计和控制、钻柱设计及钻井参数优选的基础。从钻柱力学问题的提出、研究目标、研究方法、钻柱的运动状态、钻柱动力学基本方程、钻柱的拉力扭矩、钻柱的弹性稳定性、底部钻具组合受力、钻柱振动与涡动等方面分析了钻柱力学的发展状况。钻柱力学已经形成了比较完整的理论体系。钻柱静力学发展快，计算精度高。动力学发展则滞后较大，还有很多问题没有解决。结合现代钻井技术的发展趋势，对钻柱力学研究的未来走向做了初步探讨。基础理论研究、系统控制论理论与研究方法、动态特性测试及虚拟仿真技术将在钻柱力学的未来发展中扮演重要角色。     

直流电动机独立驱动转盘-钻柱系统扭转振动的固有振型

以直流电动机独立驱动转盘－钻柱系统为实验装置，在建立力学模型，计算旋转质量和扭转刚度，确定振型和临界转速之后，深入研究了钻柱纵振与扭振的关系。两种振动固有频率范围有部分重叠，有可能分别或同时受到激励，这对研究钻柱的强度、共振破坏以及井控仪器的安装部位等都很有意义。     

气体排量对钻柱振动的影响规律

在气体钻井过程中,钻柱截面的变化会使高速气流产生涡旋,诱发钻柱振动,影响钻井安全.通过对气体环空流速与压力的计算,模拟得到气体对钻具的冲击作用规律以及气体排量对振动频率的影响.结果表明:钻柱在高速流体的作用下发生了变形,变形最大值均在拐点处;钻柱的各阶纵向振动频率和横向振动频率随注气量增加而增大,对高阶频率的影响较大,对低阶频率的影响较小.     

冲旋钻井中钻柱纵向振动模型的建立与求解方法

根据动力学的基本理论分析认为 ,影响冲旋钻井中钻柱纵向振动的因素主要来自钻头与井底岩石的相互作用和冲击器的冲击作用。据此 ,在适当的简化条件下 ,利用弹性杆理论和单元法建立了在冲击器作用下的钻柱纵向振动的动力学模型 ,并采用数值差分法求解了这一模型 ,与旋转钻井情况下的结果进行了比较。为进一步研究钻柱在冲旋钻井中的实际运动规律和动力学性能 ,推广冲旋钻井技术在油气田中的应用奠定了基础。     

钻柱动力学研究及监控技术新进展

钻柱是石油钻井中用量大、质量要求高的管材，长期处在充满钻井液的狭长井眼里，受力情况非常复杂。每年国内外部会发生大量钻柱失效事故，造成重大经济损失。在国内外钻柱失效研究方法分析的基础上，阐明了国内外钻柱失效研究方法的区别，指出了钻柱动力学研究的重要性，较详细地叙述了国内外钻柱动力学研究及应用方面的最新进展，重点介绍了Baker Hughes INTEQ公司在钻柱动力学特性监测方面的研究成果及钻柱动力学特性监控方法，指出了国内钻柱动力学研究的重点。     

流体作用下钻柱运动状态试验研究

考虑钻柱在井口、井底的位移边界条件和力边界条件,建立了直井内钻柱与钻井液耦合动力学试验装置,进行了不同激振频率、不同轴向激振力、不同排量条件下的杆柱振动试验和不同轴向激振力、不同转速、不同排量条件下的杆柱旋转试验。试验结果表明,激振频率、转速和循环流体是影响钻柱运动状态的主要因素。在空气介质的情况下,随着激振频率的增加,杆柱的横向位移基本保持不变,轴向激振力、轴向加速度有显著增加;在循环流体作用下会减小轴向激振力、轴向加速度的增长趋势。在空气介质的情况下,随着转速的增加,轴向激振力变化不大,而钻柱的横向位移、杆柱轴向加速度均呈现出增加的趋势;但在循环流体的作用下,轴向激振力、振幅及钻柱的加速度振幅都降低,加速度振幅也显著降低。可见,流体循环可明显改善杆柱振动。     

智能钻柱设计方案及其应用

用旋转导向钻井工具在复杂地质条件下钻复杂结构井、特殊工艺井以及建设智能油井是21世纪的重要课题和发展方向之一。分析了钻井液脉冲无线随钻传输以及电磁波传输所存在的问题,指出采用导线传输方式既能由地面向井下输送足够的电力以电控井下仪表传感器和专用硬件,同时又能建立10^～10^6b／s的超高速率传输多类参数的有线实时双向闭环钻井信息“高速公路”。提出了智能钻柱的设计思路及方案,并分析了智能钻柱的功能、优点。     

钻柱使用寿命的不确定性分析

针对钻井过程中经常发生的钻柱失效问题，从材料疲劳寿命、腐蚀环境、现场使用情况等方面综合阐述了钻柱使用寿命的不确定性，认为现有的计算模型不能；住确预测钻柱的使用寿命，解决问题的出路在于了解钻柱的使用环境，尽量减少钻柱腐蚀和消除钻柱振动。     

深井钻柱临界转速的计算方法

深井钻井中，转速对钻速的影响非常明显，当转速达到某一值时，就会引起钻柱共振，导致钻速降低。在对钻井钻柱进行力学分析的基础上，建立深井钻柱临界转速的计算模型ｎｃ＝３０Ｐ／。通过某油田Ｘ地区的实际数据计算，表明该地区的转速可再提高１５转／分左右。     

井下钻柱纵向振动特性分析

针对钻柱纵向振动影响钻头寿命和加剧钻柱疲劳破坏的问题,把整体钻柱作为研究对象,建立钻柱振动方程,采用动力有限元方法求解该模型。研究表明,稳定器的数量及尺寸等参数对钻柱组合的纵向振动力影响不大,给出的钻柱纵向振动分析动力学模型和求解方法合理有效。     

摩阻扭矩装置钻柱稳定性分析及可视化应用

钻进过程中钻柱的非线性屈曲影响着摩阻扭矩试验装置的安全和平稳运行.针对现有的水平井摩阻扭矩试验装置,基于动力学软件ADAMS,结合力平衡理论和相似理论,建立了与真实试验装置具有一致钻井参数的水平井段钻柱-井壁动态非线性接触模型.研究了不同钻压下钻柱在井筒中的运动状态与钻柱系统各测点的偏移量,通过分析得到钻柱屈曲的临界预...