井内落鱼损坏状态预测方法

在钻井过程中,由于各种原因如操作失误发生顿钻,起下钻过程中发生钻具折断或吊卡脱开等造成钻柱部分或全部落井,致使钻具损坏,或落井钻柱顿坏等恶性事故。由于这些事故发生条件不同,如井眼条件(井深、井斜、井径变化)、钻柱结构(稳定器数量、钻具尺寸与数量)、钻井液性能(密度、塑性粘度)以及钻头距井底高度、地层性质等,因此而产生的后果也有很大差异。     

钻柱在井筒内自由降落时的运动和受力分析

在钻井过程中由于各种原因造成部分钻柱落井，致使钻头或底部钻具损坏。文中在分析影响钻柱在井筒内自由降落时速度的各种因素的基础上，建立了钻柱在井筒内自由降落的运动数学模型，以及与井底接触时对钻柱产生的碰撞力。为现场处理类似的钻柱落井事故提供预先的分析和处理方案，以缩短事故处理时间，减少经济损失。     

基于金属磁记忆的钻柱疲劳损伤早期监测方法

钻井作业过程中频发的钻柱断裂事故严重影响了油气资源的勘探开发进程。为了解决此问题,将金属磁记忆(MMM)检测技术应用于钻柱疲劳损伤的检测试验中。利用国内典型钻具材料(42CrMo)开展了模拟钻具典型工况的磁记忆检测拉伸疲劳试验,采集了不同循环次数对应试样表面的磁记忆信号值,并提取了磁记忆信号特征参量。进行了钻柱解体单根钻具螺纹损伤磁记忆检测试验以及钻井过程中啮合螺纹疲劳损伤监测试验。拉伸疲劳试验结果显示:磁记忆信号特征参量可以很好地诠释材料的拉伸疲劳过程,表征出不同疲劳阶段材料的应力集中程度。单根钻具螺纹损伤检测试验以及钻井过程中钻柱啮合螺纹疲劳损伤监测试验结果表明:磁记忆检测技术能够有效地检测出钻具螺纹应力集中程度以及分布情况。基于金属磁记忆的钻柱疲劳损伤早期监测方法为防止钻柱断裂事故的发生提供了安全有效的技术手段。     

川东北地区钻具刺漏失效应对之策

钻具剌漏是钻井中常见的钻井事故,如发现不及时会导致钻具剌断落井,造成严重的井下钻具工具事故。文章就近几年川东北地区钻井作业中发生的钻具剌漏失效事故进行分析,发现刺漏主要发生在较深的地层中,且多发生在钻具的过渡带区域,刺漏呈矩形窗口状。     

深水平井钻柱摩阻扭矩模型适应性研究

深水平井钻进实践中,由于井眼弯曲,钻柱摩阻扭矩较难准确预测,可能导致钻头无法加压、钻具起不上来或发生断钻具事故。基于此建立钻柱摩阻扭矩模型,编程预测所钻井段摩阻扭矩,并利用回归方法在保证钻具强度的情况下建立井深和摩阻的数学关系。钻柱摩阻扭矩是深水平井钻井可行性、钻具组合、钻机设备选择的依据,提出的摩阻扭矩预测模型对于深水平井钻井可行性分析、钻具组合设计、钻机设备选型有重要的工程意义。     

一种新型水平定向钻落井牙轮打捞装置

水平定向钻穿越岩石层扩孔施工过程中,由于操作不当或者钻具磨损严重,导致扩孔器牙轮脱落在井孔内,这可能导致在后续扩孔施工过程中发生卡钻现象。文章介绍了一种新型的用于打捞落井牙轮的装置,该装置采用强磁铁吸引打捞落井牙轮和采取两端开口的打捞桶外形结构等,实现双向打捞施工,有效地提高了打捞成功率。     

空气锤钻具组合稳定性动力学因素分析及优化

空气锤钻井过程中由于活塞轴向冲击锤头进行破岩工作,钻柱会产生轴向振动,其中下部钻铤振动常发生以钻铤螺纹断裂为主的失效故障。文章以某井空气锤钻井钻具组合及钻井参数为例,通过有限元法,建立了空气锤钻井全井段钻柱动力学模型,从动力学出发研究下部钻具组合动力学特性,优化空气锤气体钻井钻具组合。研究结果表明：空气锤钻井主要影响下部300 m钻柱,在冲击振动弯扭共同作用下,钻铤螺纹容易产生疲劳失效,模拟结果与现场失效　情况相符。优化方案为KQC275空气锤钻井过程中上部接Ø279. 4 mm 钻铤,此时钻柱系统轴向振动最小,全井段钻柱动态钻进稳定性好,对现场空气锤钻井钻具组合方案进行了优化,预防了钻柱失效。该研究对空气锤钻井钻柱动力学行为有了明确认知以及提供了钻柱振动失效预防措施     

气体钻井钻具失效预防技术研究与应用

气体钻井中钻具失效频率明显高于钻井液钻井。失效钻具检验与分析表明,钻具失效类型为疲劳或腐蚀疲劳,钻具腐蚀类型为氧腐蚀。钻具失效的主要原因是：氧腐蚀与冲蚀、钻具疲劳（由钻柱反转、钻柱纵向振动、井眼弯曲引起）、钻具带伤工作、钻铤螺纹连接弯曲强度比不足等。空气锤冲旋钻井技术、钻柱防共振技术、加强钻具探伤及使用新钻具等能够有效预防和减少钻具失效。特别是牙轮气体钻井中,利用钻柱振动分析软件优选钻具组合和转速来避免钻柱共振以及及时对钻具进行探伤非常重要。这些措施已经成功应用于普光及周边区块,与2006年相比,2007年度、2008年度钻具失效频率分别降低37．7％和57．5％。此外,建议加强钻杆管体探伤、空气螺杆复合钻井技术、防涡动稳定器、选用API螺纹钻铤、钻柱振动监测与钻井参数优选相结合等方面进行综合研究和实施来全面预防钻具失效。     

涡轮钻具打捞头

在采用涡轮钻具钻进的过程中,钻具的落井事故,常常是由于涡轮外壳上部大小头丝扣连接处发生折断造成的。处理这种事故相当困难。例如,四川省石油管理局泸州气矿洞6井在1972年发生8″涡轮钻具大小头丝扣连接处折断落井事故,打捞作业进行了十三天才告完成。 为了解决涡轮钻具打捞工作的困难和防止发生恶性事故,该矿钻具大队涡轮车间的工人,于1972年4月在全部涡轮钻具上都安装了打捞头。打捞头由丝扣连接在涡轮轴的上端。     

防卡钻具组合及其受力分析

钻柱受力分析准确与否,对于提高钻井水平具有重要意义。由于钻柱是一根细长杆件,虽然每小段(如一根9m长单根)具有较大的抗弯刚度,但对整个长钻柱而言,几乎没有什么抗弯能力。而钻柱的变形又要受到井壁约束,钻柱与井壁接触处又有摩擦力作用,这就使得对钻具在进行受力分析时变得复杂和困难。为此,本文利用有限元法和接触理论对整体钻柱进行了三维静力分析。考虑到钻柱的刚性特征和井壁接触摩擦问题,引入空间多向接触间隙元(简称间隙元)理论,编制成相应的计算机程序。运用该程序,对定向井稳斜钻进中,常用的5种防卡钻具和1种满眼钻具进行了受力分析计算。结果表明,在一定的钻井条件下,防卡钻具能够取代满眼钻具进行稳科钻进,并可避免满眼钻具由于扶正器与井眼间隙太小而引起的卡钻现象。     

测井电缆工程事故预防配套工具设计与应用

测井电缆作为测井过程中的动力和信号传导介质,一旦被损坏或断开,将会带来严重的后果。塔河油田测井电缆工程事故类型主要包括电缆被拉断、电缆被破伤或碰断、在穿心打捞时落井三种情况。通过定期对电缆进行检测,自主设计了钻具输送测井电缆井口防护工具、穿心打捞快速接头及电缆防落井工具,并推广使用,有效地预防和避免了因上述三种情况而导致测井电缆断裂或意外落井造成复杂工程事故的发生。     

用于大位移井的刚性可膨胀管

钻大位移井时碰到的扭矩和拖拽是抵达靶区的限制因素，在其他技术中，钻共液性暖和旋转导向钻具减少了这些限制，扭矩和拖拽主要受几何条件的影响，如“狗腿”严重度(DLS)，套管或裸眼共尺寸与钻柱尺寸，表面效应(一般一起归与类为摩擦系数)、钻柱动态条件(例如，宽限摩擦力的轴向和旋转运动)。     

弯曲井眼中钻柱屈曲的非线性有限元分析

建立了弯曲井眼中的钻柱模型,在模型中考虑了重力、钻井液浮力、曲率半径、井眼轨迹等因素,用有限元法对钻柱屈曲过程进行分析,通过调整扶正器安放位置,得到超刚性钻具组合,并与满眼钻具组合计算结果进行比较。结果表明,超刚性钻具的最大挠度比满眼钻具的最大挠度小,说明超刚性钻具的刚度比满眼钻具的刚度大,受钻压和转速的影响小,抗地层造斜能力强;钻压和转速对钻柱挠度都有影响,但转速影响比钻压大得多。     

水平井及大斜度井下部钻具组合的弹性稳定性

应用能量法研究了水平井及大斜度井钻柱的弹性稳定性。在研究压杆弹性稳定性的能量方程过程中，根据现场作业情况，分析了钻柱转速、钻头扭矩、井斜角以及钻柱的几何尺寸、钻柱自重引起的横向均布载荷等参数对下部钻柱弹性稳定性的影响，并由此导出了在水平井及大斜度井中下部钻具组合临界钻压的计算公式。这对指导水平并及大斜度井的现场施工、正确选择钻井参数和选配钻具组合、确保井下钻具安全有着十分重大的意义。     

侧钻水平井钻柱与井眼的相容性研究

套管内侧钻水平井由于井眼曲率比较大,钻具与井眼环空间隙较小,要求下部钻具不仅有较高的造斜率,而且环空的间隙尽量大,以提高钻井液的携岩能力,需要在套管内下人弯螺杆钻具组合,由于弯螺杆钻具初始弯曲较大,而套管内径较小,因此,钻柱与井眼的相容性是侧钻水平井钻井的关键技术之一。在实际的侧钻水平井钻井作业中,为了避免和预防因为下部钻具组合与井眼不相容而造成的下钻遇阻甚至卡钻事故的发生,需要研究钻具与井眼之间的相容性,以指导施工中钻具组合的正确设计、评价以及合理使用各种钻具组合、减少阻卡的可能性。为此,讨论了侧钻水平井钻柱与井眼之间相容性的主要影响因素及变化规律,并针对大港油田侧钻水平井的实际情况提出了改善钻柱与井眼相容性的方法和措施。     

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文章分析研究了大位移井钻井过程中对钻具破坏很强的一种扭转振动：“粘滞—滑动”,这种振动在大位移井钻井过程中发生的概率比较大,表现为或停或转的状态,转动的瞬间钻头以很大的速度冲出,引起钻头与地层、钻柱与井壁强烈碰撞,因此引起钻具失效。通过建立大位移井钻柱的等效扭转摆模型,分析了在钻头与地层扭矩及钻柱与井壁间摩阻扭矩作用下钻柱的动态行为,给出了钻柱所受摩阻力与钻柱动态位移之间的函数关系。分析了钻柱“粘滞—滑动”振动所遵循的物理规律,获得了大位移井“粘滞—滑动”共振频率的分布。结果表明：大位移井的“粘滞—滑动”现象表现为低频反应。根据“粘滞—滑动”共振所满足的条件,通过调整钻井参数可以避免“粘滞—滑动”现象的发生;扭转负反馈对“粘滞—滑动”现象有一定的阻碍作用。该问题的分析结果具有较高的理论价值和实际意义,对大位移井钻进中如何减少钻具失效问题提供力学依据。     

YK5H深水平井螺杆钻具落井事故的处理探讨

YK5H深水平井是雅克拉凝析油气田的第一口水平井,其主力产层之一的白垩系下统卡普沙良群下段地层的显著特点是抗压强度及硬度大、岩石可钻性差、应用牙轮钻头钻进时机械钻速较低,为此该井进行了“PDC＋螺杆钻具”现场试验,但在造斜钻进过程中发生螺杆落井事故,经多次打捞均未获成功。详细介绍了该井螺杆钻具落井事故的处理过程,分析了螺杆钻具打捞失败的原因,并指出应进行水平井专用打捞工具的研制及其配套工艺的研究。     

塔河油田测井电缆打捞工艺技术及实例分析

测井电缆是测井获取地层信息过程中重要的配套设备,一旦落井后,打捞难度大且处理周期长.结合塔河油田近年来电缆落井处理情况,分析了电缆落井原因及落井后电缆在井中的状态.研究了目前工区使用的钻具打捞和电缆打捞方法,并结合实例对工具使用及改进、打捞方法、异常情况处理进行了阐述.     

气体钻井钻具损坏原因及控制措施研究

气体钻井中钻具损坏问题频繁发生,钻具损坏问题部分抵消了气体钻井所带来的钻速优势。指出气体钻井中钻具损坏的主要原因有:井底不平引起的轴向振动、钻柱剪应力增加、钻具冲蚀及腐蚀、井径扩大引起严重弯曲,认为气体钻井条件下的钻具损坏要比钻井液钻井更为严重。针对钻具的失效原因提出了预防和减轻钻具损坏的控制措施,即使用空气减震器和纯滑动牙轮钻头,推广空气锤的应用,加强钻柱接头的设计改进以及耐磨研究。     

底部钻具振动特性分析及信息传输实验

振动问题一直是引起底部钻具失效的主要原因,对其进行研究能减小钻具损害和各类井下事故的发生。设计了振动测量系统,测量了底部钻具组合(BHA)在井底受到的各类作用力下的振动特性并分析了其规律,利用钻柱的振动特性传输井下信息。BHA振动实验是在分析井下钻柱受到的作用力的基础上,通过对某组合的钻柱施加3种典型的井下作用力进行实验,利用设计的振动测量系统检测并分析数据,得到BHA的部分振动规律;信息传输实验是以钻柱为媒介、振动波为载体,在激励端施加信号、接收端分析钻柱传递的信号的初步试验。把钻井作业中几种常见行为引起的振动进行了分类实验,定性分析了各种作用引起的振动特征。该研究是国内对底部钻具各类振动及利用振动传输信息的全面研究。