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。     

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。     

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.     

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。     

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。     

利用冲击压力优选水力参数

钻头水马力、冲击力及喷射速度是优选喷射钻头水力参数的通用标准。本文提出了一个基于最大冲击压力理论的新的改进标准与技术,并介绍了一种定量评价钻头水力参数的方法。冲击压力是钻井液分布在井底受冲击面上的动量变化。这种向下及向侧面作用的力力图克服岩屑的压持效应,排除钻头下面的岩屑。当钻头压降为泵压的45-80%时,产生最大冲击压力。而产生最大冲击压力所需钻头压降百分数取决于泥浆流动性能、喷嘴数目、喷嘴截面积及其长度。以往的试验表明,采用加长或封堵喷嘴就可提高钻速。应用冲击压力概念可定量地说明,加长或封堵喷嘴钻头的水力参数要比普通喷嘴钻头的水力参数好。从冲击压力和压差对比中也可得出钻头水力参数与转速的关系。     

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。     

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。      

双壁钻杆钻井井底压力的计算方法

对双壁钻杆低压钻井过程中双壁钻杆的最大下入深度和井底压力的计算方法进行了研究,使用马古3井的有关数据进行了实例计算。结果表明,双壁钻杆的最大下入深度与地面注气增压设备的出口压力、泥浆泵的泵压、地面管汇、钻杆内外压耗以及钻头水力参数等因素有关,使用双壁钻杆钻井可有效地降低井底压力,是一种较有应用前景的低压钻井工作方式。     

水力定向最优水力参数的确定方法

本文通过对淹没射流破碎岩石的理论及实验研究,以破岩效率作为目标函数,得到射流破岩的最优压力条件。以此条件为基础,考虑水力定向时的地层岩性及钻具情况,给出了保证射流有效破岩的最优水力参数的确定方法。该方法对于水力定向时的水力参数设计及钻井泵工况选择具有指导意义。     

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。     

小井眼环空循环压耗计算

小井眼钻井的技术关键是环空水力学。小井眼钻具外径与内径之比较大,环空间隙较小,引起环空压耗、钻井液流变性发生较大变化,许多常规钻井中可忽略的因素在小井眼中却显得尤为重要。用Her-schel-Bulkley模式描述钻井液的流变性,考虑钻柱偏心和旋转对钻井液在环空和钻柱内流动的影响,导出了计算小井眼环空循环压耗的模型,将所建立模型和传统方法的计算结果与实测数据比较表明,该模型具有较高的精度,可以满足现场作业的要求。     

缩扩管内携砂压裂液的压力损失实验与数值模拟

携砂压裂液在缩扩管内形成的湍流流动和颗粒群动力学耦合是产生压力损失的根源。通过建立实验系统，研究了携砂胍胶压裂液在缩扩管内的压力损失，得到了缩扩管降阻比随流量、变径比增加呈指数下降，并随支撑剂质量浓度（砂比）增大呈线性增加的变化规律，拟合出了携砂胍胶压裂液在缩扩管内的降阻比计算公式。考虑非牛顿流体的湍流流动和颗粒群碰撞、堆积的动力学耦合，建立了缩扩管内携砂压裂液固液两相耦合的数值分析模型和计算方法，其数值模拟结果与实验得到的压力损失误差均不大于10%，验证了数值模型和计算方法的准确性。经数值模拟研究表明：缩径和扩径端面区域存在流体速度大于颗粒速度以及高颗粒碰撞率和滞逸率现象，扩径端面存在较大旋涡区，且随支撑剂质量浓度增加旋涡流速增大；当支撑剂质量浓度从0增加到700 kg/m³（砂比56%）时，缩扩管压力损失的增加幅度达15%，与实验得到的16%基本一致，其中突缩管和突扩管压力损失的增加幅度分别为22%和12%。     

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。     

水平井水平段最优长度设计方法研究

由于水平井水平段内摩擦损失的缘故,如果水平段内压降和油藏压降相当,导致水平段末端压降很小或者为零,这种现象常常出现在高渗透层的低压降生产油藏和生产压差受到限制的锥进油藏。因而研究水平井最优长度设计方法对水平井开发方案设计具有指导意义。本文分三种情况(底水油藏、气顶底水油藏、气顶油藏)建立了油藏内流动模型、井筒内流动模型、水平井水平段最优长度数学模型,在建立模型过程中,考虑了水平段内流动状态(层流、紊流)和管壁相对粗糙度对摩擦损失和水平井产能的影响,最后通过实例计算得到了几个结论。     

水力参数和磨料参数对前混式磨射流切割套管的影响研究

水力参数和磨料参数对前混式磨料射流切割套管的效率有着极重要的影响，实验表明，前混式磨料射流切割套管的效率随着泵压的增加而增加，当喷嘴直很为ф3．0mm时，其切割效率最高，在磨料颗粒的直径为ф0．3mm左右，磨料百分比较浓度为31％时，可获得最佳的切割效率。     

小井眼水力压耗计算探讨

针对小井眼水力压耗研究存在的问题,根据普通钻井水力学理论,提出一种计算小井眼水力压耗的新方法,并推导出可供现场钻井技术人员直接应用的简易计算公式。指出了小井眼钻井水力学问题仍然属于传统流体力学范畴,导致小井眼水力压耗偏高的主导因素依次是钻杆本体内部沿程压耗、钻杆本体外部沿程压耗和接头外部局部水头损失。应用新疆3口套管段铣井对推导出的公式进行计算验证,结果表明计算结果误差全部在工程应用许可之内。