定向井控制技术中套筒型钻井变向器的理论分析

提出了用套筒型变向器钻具组合控制井眼轨道钻井新工艺,可以避免应用井下动力钻具,提高钻井速度和质量,是钻井工艺革新的方向之一。应用纵横弯曲理论提出对变向器的三维力学定量分析方法,并进行全面理论分析。结果表明,改变变向器有关参数能调整及提高变向能力;采用变向器下端接小角度弯接头等方法,可以克服井眼扩大所产生的不利影响,同时提高变方位和造斜能力,从而推演出影响新工艺的内在规律,显示了变向器具有宽广的应用前途。通过在大庆等油田进行现场试验,获得满意的试验效果。反映了理论与实际的一致性。     

套筒型钻井方位控制器组合钻具的研究与应用

套筒型钻井方位控制器能够有效地控制井眼方位角的变化.它可以抵抗地层的自然漂移作用,得到稳方位钻进或小幅度扭方位的效果,避免或减少使用井下动力钻具进行扭方位纠偏的操作,这样既节省钻井成本,又能提高井身质量,它的研制成功,为解决定向井转盘钻井控制方位角变化率提供了一种有效的专用工具.文中论述了套筒型钻井方位控制器的运功机理,并对其钻具组合进行了理论分析,同时介绍了六个油田六十多次的试验试用情况.实践证明,它的功能与国外同类产品“浆片式变向器”相比,具有较大的优越性.     

超深定向井钻井中钻井参数对套管磨损量的影响

由于超深定向井井深较深,在技术套管封固之后下部地层钻进时间长,期间钻具与套管发生接触磨损,套管强度降低。在套管钢级一定的条件下,影响套管磨损的钻井因素主要有转盘转速、机械钻速、钻井液密度与类型、钻具组合等。以XG-X井为例,研究了这些重要因素对磨损量的定量影响。计算结果表明转盘转速、机械钻速对套管磨损影响最大;定量计算了该井当前条件下在不同的机械钻速、转速下的套管磨损量,给出了机械钻速—转速—磨损量关系图版,由于机械钻速和转速在一定范围内可以调节,实际钻井过程中可根据本研究结果合理地搭配机械钻速与转速,以减少套管磨损,提高套管寿命,延长油井使用年限。     

基于机械比能理论的复合钻井参数优选方法

为了进一步提高深部地层钻井速度,利用机械比能理论对复合钻井参数进行优化。从岩石力学和能量守恒角度出发,分析了基于机械比能理论的钻井优化机理,得出了钻进参数与机械钻速之间的相互关系。在Teale机械比能模型的基础上,引入钻头滑动摩擦系数和钻头破岩效率系数,将扭矩表示为钻压的函数,解决了常规钻井中扭矩难以直接测量的问题,建立了基于比能理论的复合钻井参数优化模型,并开发了钻井优化系统。该系统在实钻过程中可以进行钻井参数的动态监测,实时反馈钻井参数优劣,提示井下复杂情况。现场试验应用后,优化井段平均机械钻速提高20%~30%,钻头使用寿命延长。研究结果表明,机械比能理论能够用于钻进参数优化,达到深层提速和降低钻井成本的目的。      

气体钻井箭型回压阀的失效分析

随着气体钻井技术的不断发展和推广应用,更多的箭型回压阀应用于实际工程中,而箭型回压阀失效事故频频发生,严重阻碍了气体钻井技术的推广应用。调研指出箭型回压阀的主要失效形式为箭型回压阀阀体刺漏、流道堵塞以及支承座和阀座的磨损。其中,阀体刺漏主要由箭型回压阀的使用工况和机械损伤引起,同时,箭型回压阀的质量问题会导致阀的早期失效,使用者操作不当致使箭型回压阀的应力集中、承受过大的压力差而失效。针对失效形式和失效原因,提出了减小气体钻井箭型回压阀失效发生概率的预防措施和建议,旨在提高箭型回压阀在气体钻井过程中的使用寿命和安全性,利于气体钻井技术的推广应用。     

SDDC型液动旋冲接头的设计理论研究

旋冲钻井技术是解决硬脆性地层机械钻速低、钻头使用寿命短的主要手段之一。在阐述旋冲钻井的主要工具--双作用液动旋冲接头结构及原理的基础上，提出了SDDC双作用液动旋冲接头的结构设计方案，并根据其工作性能及其内部活动件之间的匹配关系，推导出了旋冲接头性能参数、冲锤质量及寿命的计算模型，同时利用这些模型进行了178 mm SDDC型双作用液动旋冲接头具体结构尺寸的计算。计算结果验证了上述理论模型的正确性。同时通过室内实验，确定出了冲程、上阀程、下阀程的匹配关系。试验表明，所研制的SDDC双作用液动旋冲接头具有工作平稳、启动灵活、冲击力大、使用寿命长等特点。     

考虑固相颗粒作用力的钻井振动筛动力学分析

钻井振动筛在工作过程中，固相颗粒将对振动筛网产生各种形式的非线性作用力：惯性力、摩擦力与冲击力等，这些非线性作用力对振动筛的动力学状态及零部件的寿命都有一定的影响。为了对振动筛的振动系统进行精确分析，文章采用将固相颗粒的各种非线性作用力归化到惯性力与阻尼力中的方法，建立了钻井振动筛的非线性振动方程，并采用富氏级数展开法，得到了振动方程的一次近似解及筛箱系统中固相颗粒的结合系数和当量阻尼系数的计算公式。采用这种理论所设计的振动筛,可获得最佳动力学状态和使用寿命。     

钻井安全管理中安全评价法的运用分析

石油是一种不可再生的能源,但与此同时也是社会发展过程当中离不开的能源,和我国的经济活动以及人们的日常生活存在着紧密的联系,因此做好石油开采工作是非常重要的.而石油开采工作非常复杂,同时在开采过程当中也容易发生各种类型的安全事故,不仅会给石油企业带来严重的经济损失,更重要的是会造成大量的人员伤亡,带来严重的社会负面影响....     

套管钻井中套管屈曲变形的有限元分析

针对套管钻井过程中套管易发生屈曲变形问题,进行了有限元分析。结果认为当钻压为117.68kN,井斜角逐渐增大时,井斜平面内的套管屈曲变形逐渐趋于正弦曲线,并且由于重力的侧向分力增大,套管与井壁接触的压力和区域增加,加剧了套管磨损。当井斜角为3°,钻压较小时套管基本上平躺在下井壁,钻压增大时套管与井壁的环空间隙小,限制了套管的屈曲变形,但接触力的增大也使套管磨损加剧。解决套管磨损的方法有2种一是在管柱底部连接厚壁套管;二是在套管柱上安装刚性扶正器。     

CD-GF型钻井球阀阀体的力学特性分析

CD-GF型钻井球阀阀体的结构最为薄弱,其外壳的开孔部位常出现开裂现象,影响钻井作业的正常进行。为此,运用ANSYS Workbench工程分析软件,对6种结构方案的CD-GF型钻井球阀阀体在压、拉、扭载荷作用下的力学特性进行详细的数值分析。研究结果表明:在不同拉力、内压和工作扭矩的组合作用下,相对于原阀体结构A,其他5种方案(A_1、A_2、B、B_1和B_2)在最大应力上减小的平均值分别为16. 4%、36. 0%、7. 6%、23. 2%和40. 7%,总变形量减小的平均值分别为16. 7%、37. 3%、22. 9%、30. 6%和45. 5%;在6种球阀阀体结构方案中,最大应力部位均出现在与阀体轴线垂直的孔壁上,随着与圆孔区域距离的增大,其应力值减小;在所有拉力、内压和工作扭矩的组合作用下,阀体的最大应力均小于其材料的极限抗拉强度,其力学行为处于材料弹性变形阶段;拉力载荷是影响钻井球阀阀体强度的主要因素;结构B_2(外径增大28mm+双边开孔方案)对原阀体结构A的增强效果最好。研究结果可为钻井球阀阀体的结构优化与改进提供基础数据。     

莫深1井PDC钻头优化设计及应用

莫深1井是中国石油最深的风险探井,也是集团公司重大科技现场试验项目之一.莫深1井三开Φ311mm井眼设计段长2000 m,具有埋藏深,夹层多,岩石可钻性差,钻井液密度较高的特点,钻头的性能指标,直接影响到莫深1井的钻井周期和钻井成本.三开PDC钻头设计引用了岩石三轴抗压强度分析技术的成果,对切削齿布齿密度、切削结构参数、工作角度和水力结构进行优化设计,在提高钻头工作稳定性方面,首次开展了PDC钻头的计算机仿真钻井模拟试验,保证钻头在井下稳定的工作状态.现场应用证明,优化设计的PDC钻头机械钻速和进尺都比邻井高出数倍,对降低钻井成本有着积极意义.     

灰色系统理论处理方法在储层物性,含油性评价中的应用

利用灰色系统理论，研究出储层物性，含油性评价方法、技术及软件。其特点是具有单序列加权和多元归一预测性质，其多元加权归一系数可以综合表达储层各种特征和性质的定量关系。适用于非线性、非指数或者非对数分布，计算工作量小；具有较高的标准化、自动化和速度；灵活，简便，易于在各油气田中推广应用。文中介绍了这一分析方法、程序的处理过程、应用实例及效果。     

地震平衡技术及其在地震反演中的应用

地震平衡技术是一种在地震反演中改善井震关系的新技术。它通过单井对比、空间分形建模以及平衡处理的手段，克服地震反演中子波空变的影响，使得经过地震平衡技术处理的地震剖面井震关系得到较好改善，从而可以用统一的子波对研究区的地震资料进行反演。     

地震平衡技术及其在地震反演中的应用

地震平衡技术是一种在地震反演中改善井震关系的新技术。它通过单井对比、空间分形建模以及平衡处理的手段 ,克服地震反演中子波空变的影响 ,使得经过地震平衡技术处理的地震剖面井震关系得到较好改善 ,从而可以用统一的子波对研究区的地震资料进行反演     

定向井降斜井段中管柱的屈曲分析

在定向井的降斜井段井眼呈现上凸弯曲状态,位于其中的管柱受其约束必然存在上凸初弯曲。这就使管柱屈曲的性质和井眼轨迹为直线时管柱屈曲的性质就有很大的不同,有必要对其进行专门分析。为此,利用能量法对定向井的降斜段中存在上凸初弯曲管柱的屈曲问题进行了研究,推导出了其屈曲载荷的计算公式。研究表明在定向井的降斜井段,井身的上凸弯曲会造成管柱屈曲载荷的下降,弯曲的程度越大,管柱屈曲载荷下降的幅度越大。当井身上凸弯曲曲率达到一定程度时管柱有出现屈曲的可能性。     

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自动送钻是指钻机在正常钻进过程中，不依靠司钻调节，而是按钻井工艺要求，让送钻装置在给定的条件下实现钻头的自动给进。自动送钻装置可以消除人工控制的缺点，能提高钻井质量和经济效益。出于对安全性和可靠性的考虑，必须在实际钻机上应用该装置前进行模型模拟实验，为自动送钻控制技术的现场推广应用奠定基础。针对钻井过程中的非线性、不确定性和实时性要求，采用改进的单神经元PID控制器实现自动送钻模拟加载。实验结果表明，和传统的PID控制相比，改进单神经元PID控制器的反应速度快，振荡幅度小，并且稳态误差小。采用改进单神经元PID控制结构简单，易于实现，在应用中效果明显。     

定向井井眼轨道预测方法研究及其应用

对定向井片眼轨道进行预测是实现井眼轨道定量控制的关键.本文提出了井眼轨道预测控制的力-位移模型.在此基础上,建立了描述侧向切削问题的多元幂积模式,推导了预测井斜、方位及其变化率的基本预测公式,形成了井眼轨道预测控制系统,并进一步研制了适于井场快速预测的自适应信号跟踪顶测软件,针对IBM-PC微机,开发了定向井井眼控制预测软件包DTCPS.多例预测实践表明,使用该软件包预测井眼轨道,精度较高,相符程度较好.     

深井试油管柱力学分析及其应用

针对深井管柱温度高、注液压力大,管柱受力复杂等特点,综合考虑井身结构、管柱组合、工况、施工顺序等因素,考虑封隔器的约束和温度、压力变化引起的温度效应、螺旋弯曲效应等四种效应对管柱受力、变形的影响,给出了试油井下管柱轴向受力、变形、应力计算方法,并结合油田现场实际对流体摩阻的计算方法进行了简化。根据理论分析开发了深井试油井下管柱力学分析软件,在管柱组合设计与强度校核、施工参数计算方面具有一定的指导意义,在胜利油田和大港油田已实际运用多次。     

三维可视化技术及其在层序地层分析中的应用

油田开发工作中面临的许多复杂地层对比问题对层序地层学理论和应用技术提出了更高的要求,而三维可视化技术是一种基于三维体的真三维计算机解释技术,利用该技术可对三维地震数据直接解释地层的构造、岩性及沉积特征,尤其在分析地层的沉积体系方面可显示出其巨大的优势.本文在研究某油田复杂的层序地层关系时,将传统的层序地层分析方法与三维可视化技术相结合,并取得了很好的应用效果.      

三元复合驱机采井结垢预测技术及应用

针对三元复合驱机采井结垢预测的需要,提出了通过测定三元复合驱采出液中成垢和非成垢离子的含量,利用物料平衡计算出溶液中自由离子的含量和总的离子强度以及溶液中不同价态离子的平均活度系数,再进一步计算出由此得到成垢离子在溶解-沉淀反应中的化学势,来判断三元复合驱采出液结垢情况和趋势.结果表明,在采出液普遍为中性或偏碱性的条件下,即使采出液中硅离子含量比较高,沉淀物依然以碳酸钙为主,不会形成硅酸钙和硅酸镁的沉淀.结合现场采出液离子含量测定结果,对大庆油田南四区N4-31-P29三元复合驱试验井结垢情况进行了预测分析,得出的结论与垢样分析结果基本一致,可以预测三元复合驱机采井结垢情况.