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-巴模式水力参数设计与计算

目前水力参数的计算需要进行流变模式的选择,才能更好地计算出循环压耗,这是钻头水力参数设计与计算的基础。笔者认为采用赫-巴模式进行水力参数的设计比宾汉模式、幂律模式更加简便和准确。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各种喷嘴尺寸。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,并对计算结果进行了讨论。实例验证表明,文中的设计方法可满足钻井工程的需要,对指导现场钻井有重要的意义。     

幂律流体环空及钻头水力参数的计算方法

给出一种求幂律流体环空循环压耗及钻头和参数的计算方法。使用牛顿迭代法求紊流时的范宁摩阻系数，根据求出的压耗，并以最大钻头水功率或最大射流冲击力的工作方式为依据确定最优水力路线，建立了压耗－排量方程，以此来优化钻井水力参数和优选最佳喷嘴尺寸。     

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。     

大位移井水力参数设计方法

基于常规水力参数设计理论，结合大位移井特点，对大位移井水力参数设计特殊性进行了分析；结合实际情况，对传统理论最小排量计算方法进行了修正，提出理论最大排量概念，进而提出更符合实际的优选排量范围确定方法；依据循环压耗计算原理，分析了大位移井循环压耗精确计算影响因素及其计算方法；在此基础上提出大位移井水力参数设计方法，并进行了实例分析。计算表明，使用该方法进行水力参数设计能更加符合实际，并为大位移井工程钻进提供指导。     

宾汉流体水力参数优化程序设计方法

给出了求宾汉流体循环压耗的方法。紊流时使用牛顿迭代法求范宁摩阻系数，用分段法求任意环空段压耗，可实现实时监测水力参数。建立了压耗－排量方程，并根据最大钻头水功率或最大射流冲击力的工作方式确定最佳水力路线，进而优化水力参数和喷嘴尺寸。本方法可提高求压耗和优化水力参数的准确度和速度，并适于编程序运算。     

小井眼环空循环压耗预测系统方法

结合小井眼钻进的实际工况建立了适合小井眼的循环压耗计算模型。该模型考虑了钻杆接头、钻柱旋转和钻柱偏心对循环压耗的影响，适用于幂律和HB钻井液流变模式。应用该模型编制的软件对某井进行了循环压耗校核计算，相对误差小于10％，表明该方法具有较高的准确性，能够应用于小井眼水力参数设计、现场分析和指导施工。     

喷射钻井水力参数与泥浆流变参数互相适应的优选方法

本文介绍了在喷射钻井中计算和确定各种钻井水力参数和泥桨流变参数相互适应的优选方法.其中包括:泥桨流变性、临界流速和“z”值、流变模式、净化能力、层流压耗、紊流压耗、钻头水力参数优选等.     

深水双梯度海底举升钻井系统水力参数优化设计

针对深水钻井中遇到的地层压力与破裂压力余量过窄的问题,Conoco和Hydril公司共同研发了深水双梯度海底钻井液举升钻井技术(Subsea Mudlift Drilling,简称SMD)。基于SMD钻井系统的工艺原理,结合钻井水力学基础知识,建立了一种适合SMD钻井系统的水力参数计算模型,以最大钻头水功率为目标进行SMD钻井系统水力参数优化设计。对国外发表文献中的实钻数据进行验证,该水力参数计算模型得到的各管汇压耗与实际压耗误差在5%以内,计算结果表明该水力参数计算模型具有较高的精度。     

水平段环空压耗与岩屑运移规律数值模拟

环空压耗是油气井控压与水力参数设计的基础,由于在水平段存在岩屑床、钻具偏心等特点,水平环空压耗的计算不能简单套用直井段压耗计算模式。采用流体力学软件CFD对环空固液两相流动进行数值模拟,建立水平段环空物理流动模型和数值模型,给出了水平段岩屑分布状态和压耗分布情况,分析了岩屑物性对环空压耗的影响规律,为现场准确计算环空压耗提供理论依据。     

水力喷射径向水平井钻井关键技术研究

水力喷射径向水平井技术可在垂直井眼内沿径向钻出呈辐射状分布的一口或多口水平井眼,从而增大与储层的接触面积,建立高导流通道,是一种经济高效的油田挖潜和增产增注技术,其关键技术包括射流破岩钻孔能力、水力参数计算、射流钻头自进与井眼延伸能力、井眼轨迹测量与控制等。针对上述关键技术开展了深入系统的研究:分析了目前应用于径向水平井钻井的各类型射流钻头的基本原理,建立了射流破岩比能模型,通过对比分析认为旋转多孔射流钻头综合破岩效果最佳;建立了径向水平井喷射钻进系统压耗计算模型,对比分析了不同直径连续油管的循环压耗,分析了相关参数对系统压耗的影响规律,为水力参数设计提供了依据;建立了旋转多孔射流钻头自进力计算模型与径向水平井延伸极限计算模型,对比了不同作业条件下径向水平井的延伸极限,为装备优选和径向井眼设计提供了依据;探讨了微机电惯性元件测量径向井眼轨迹的方法原理,为径向井眼轨迹测量提供了一种可行的方法。该研究成果可为形成水力喷射径向水平井技术体系与推广应用奠定基础。      

小井眼环空压耗模式的建立及其在吉林油田的应用

小井眼环空压耗计算与常规井不同。文中通过对大量试验数据分析,回归得到了钻柱旋转和偏心弯曲对小井眼环空压耗影响的经验模式,并在常规井压耗模式基础上建立了小井眼环空压耗模式。给出了小井眼中由轴向流动雷诺数和旋转泰勒数共同判别钻井液流态的经验表达式。编制了小井眼水力参数优化和钻井液流变参数优选的程序。计算结果表明小井眼中的环空压力损失与钻柱内压力损失的比值高达25%~30%。利用吉林油田庙1-40井的数据,对理论模式及室内试验结果进行了现场验证。验证结果表明,利用文中建立的小井眼压力损失模型去预测现场小井眼中的压力降,相对误差在6%以内,证明所建立的压耗模型完全可以满足工程施工的需要。对该油田庙5-40井水力参数进行了预测计算,计算结果同样表明了模式的准确性。     

欠平衡钻水平井环空压耗模式的建立与探讨

欠平衡水平井钻井技术中，钻井水力学计算问题与常规井有所不同。环空压耗对于欠平衡钻水平井水力参数优化设计、负压值的准确确定、井控、机械钻速、井眼稳定、井眼净化都会产生很大影响。有一些文献已对影响环空压耗计算的众多因素进行了室内实验研究。为欠平衡环空压耗模式建立了一定基础。对欠平衡钻水平井的环空压耗模式进行探讨是文章的中心问题，文章应用现场实际数据进行了验证计算。     

PDC钻头钻井水力参数优选设计探讨

本文从实践和理论两个方面讨论了水力参数对PDC钻头和牙轮钻头机械钻速的影响。在泵功率一定的条件下,PDC钻头的机械钻速对排量更敏感,而泵压对牙轮钻头机械钻速的影响更重要,其原因是钻头结构和破岩机埋不同。通过水力因素的分析,认为井底漫流与射流对机械钻速都有极其重要的作用,最佳水力效果不能仅仅在射流水功率最大时达到,还必须同时考虑漫流的水力作用。作者提出漫流水功率的概念,并以漫流水功率最大为约束条件求取射流水功率的极值,建立了PDC钻头最优排量与泵压的关系式,提出了实用的PDC钻头钻井水力参数优选设计方法。     

钻进中钻具伸长量的计算

井内钻具在其重力作用下，会产生一个拉长，钻具内液体水力压耗和钻头水力压耗也会对钻具产生轴向的拉力。该对钻进状态下的钻具进行了受力分析，并推导出在力的作用下钻具伸长量的公式，通过计算得出钻具在钻进中的伸长量不可忽视。建议在今后的录井工作中，用校正后的井深代替原有井深，使井深数据更加准确。     

小眼井最优水力学设计及分析

在充分考虑小眼井钻井特点和合理确定环空压耗的基础上，将喷射钻井理论和环空携岩理论有机结合起来，导出了在两种工作方式下优化设计小眼井钻井水力参数模型，并开发了应用软件。通过实例计算，提出了在小眼井最优水力学设计中采用最大水功率工作方式的重要性，并建议在大眼井的水力参数设计中考虑钻柱的偏心、旋转和钻杆接头对环空压耗的影响。     

大位移井循环压耗精确计算方法研究及应用

对现有大量的压耗计算方法进行了研究分析,提出了适合于大位移井循环压耗计算的不同流变模式泥浆流动的流态判别和摩阻系数计算方法,建立了钻杆接头对钻杆内压耗的影响系数计算式和井下动力钻具压耗计算方法。基于传统钻井循环压耗计算方法,结合大位移井特点,提出了大位移井循环压耗的精确计算方法,验证结果表明,该方法能够较大幅度降低误差,从而能为大位移井水力参数计算和设计提供帮助。     

水力纠偏射流压力损失理论建模与数字计算

以全新的煤层气增产技术（近水平孔水力纠偏技术）为基础，根据流体力学理论的连续性方程、伯努利方程，对其钻具设计与施工中关键的压力损失问题进行了深入探讨和分析；建立了从钻具至钻头的射流压力损失模型，并使用可视化编程软件VB6.0编写了该模型的计算程序，部分参数取值采用了精度比较高的抛物线插值法；最后通过工程实例对模型及其数字计算程序进行了验证。依据射流压力损失公式和程序进行设计计算与施工，获得了最优的水力纠偏效果。     

钻井循环压耗计算修正系数方法及应用

通过对实际钻井循环系统分析，认为在钻井循环过程中把全循环过程看成紊流是有理论依据的、可行的和符合实际的。并结合工程实际，对常见的紊流压耗计算公式作分析，找出应用目前的压耗计算公式计算出现误差较大的原因。为了使压耗计算模式准确、实用、能适用于各种井况，把流体力学研究中的实验方法思想引入钻井循环压耗计算的数学模式，提出了压耗计算的动态数学模式。在模式中引入可实时测取的四个修正系数，以便对压耗计算模式作实时修正，同时给出了修正系数的现场获取方法，使压耗计算模式可应用于各种井况。此方法在东湾1井应用表明，具有较高的准确度。     

井底恒压控压钻井井口回压分析研究

针对目前钻井中遇到的窄密度安全窗口日趋频繁的问题,基于井底恒压控压钻井技术工艺技术原理,以通用圆管流量方程和稳态波动压力理论为基础,精确计算了赫-巴流变模式下的系统环空循环压耗及波动压力,将钻井过程划分为若干工况,综合流型+过程+工况的组合模式得到井口回压计算模型。结合实例对回压计算模型进行验证,验证结果表明,用该模型计算的井口回压与实际值相差很小,能够满足工程精度要求。用该模型进一步分析了不同工况下井口回压与排量、钻井液密度、起下钻速度以及起下钻时间的关系,分析结果对控压钻井的安全实施具有重要的参考意义。