径向钻井转向器轨迹设计和优化

为了研究高压软管通过转向器时不同轨迹参数对转向阻力的影响规律,采用有限元软件ABAQUS进行了仿真分析。研究结果表明:转向阻力随着转向半径的增大而减小,是转向阻力的主要影响参数;转向阻力随着导弯半径的增大而减小,但是减小幅度较小,并不是转向阻力的主要影响参数;转向阻力随着导弯偏角的增大,呈先减小后增大的趋势,转向阻力的最小值在导弯偏角θ=25°附近出现,但是导弯偏角对转向阻力的幅值影响很小,并不是转向阻力的主要影响参数。所研究的转向器基于在?177.8 mm套管内完成垂直至水平转向,考虑到转向器的实际尺寸要求,最终选择转向器的转向轨迹参数为:转向半径R=100 mm,导弯半径R_1=400 mm,导弯偏角θ=30°。研究结果有助于在径向钻井时确定较优的转向轨迹,提高最大水平进尺。     

基于响应面法的径向水平井转向器轨道结构优化设计

为降低高压软管通过转向器时的滑动摩擦阻力,结合第2代套管开窗型径向水平井技术的实际工况,应用响应面法和有限元计算方法,建立了转向器滑动摩擦阻力关于转向器结构参数的响应面模型,得到了转向器关键结构参数对转向器滑动摩擦阻力的影响规律;并对139.7mm(5英寸)套管转向器进行了结构优化设计。结果表明:响应面模型相对误差约为1%;转向器滑动摩擦阻力随弯曲半径R值的增加而减小,随出口偏角β值的增加而增加,随导弯偏角α值的增加而减小;其中转弯半径R对滑动摩擦阻力影响程度最大,出口偏角β次之,导弯偏角α最小;139.7mm(5英寸)套管转向器优化后的滑动摩擦阻力由27.21N降低至18.82N,降低了30.83%。     

钻杆通过转向器阻力与转向轨迹的关系研究

针对钻杆通过转向器时的阻力问题，简述了转向器的转向轨迹的参数组成。选择α、Ｒ、δ三个转向器轨迹参数进行正交组合数值试验设计，运用ＡＮＳＹＳ分析软件获得外事杆通过转向器时的阻力值。用回归分析法得到钻杆通过转向器的阻力与α、Ｒ、δ轨迹参数间的经验公式，其计算值与ＡＮＳＹＳ软件实际计算值平均偏差２．８％，达到了较高精度，为转向器的优化设计了数学模型 。     

采用蚁群算法优化设计径向水平井转向器轨迹

径向水平钻井技术主要包括油气层套管段铣技术、井下大直径扩孔技术、完井技术和水力喷射钻井技术，前三项技术已日趋完善，而喷射技术因为在水平井段较短，达不到预期的深度。为有效地降低转向器对钻柱的阻力，对转向器阻力进行了受力分析，并以钻柱通过转向器发生弯曲变形时，对转向器产生的轴向反作用力为目标函数，在满足转筒与垂直方向的夹角、转向器轨迹最小弯曲半径、矫直转筒对钻柱的矫直偏量等设计变量最佳的条件下，采用蚁群算法对径向水平井转向器轨迹进行了优化设计。仿真结果表明，转向器对钻柱的阻力达到最小，与原设计值相比，转向器阻力减小了46.98%。同遗传算法仿真结果比较，转向器阻力减小了3.17%，蚁群算法仿真结果比遗传算法仿真结果好，符合实际情况。     

运用ANSYS5.4作水平井钻杆转向轨迹参数试验

在水平径向钻进中 ,钻杆在其内部高压驱动下通过转向器由垂直方向向水平方向转向 ,在约 0 3m最小曲率半径内发生大于 90°的弯曲 ,而且转向轨迹是由多个参数描述的。对此 ,井运用ANSYS5 4软件完成了所设计的α、R、δ数值试验并对数值试验数据作了处理。分析表明 ,在其它转向轨迹参数不变的情况下 ,偏角α在所设计的范围内变动时 ,钻杆通过转向器的阻力波动较小 ;最小弯曲半径R在所设计的范围内变动时 ,钻杆通过转向器的阻力随着R的增大而减小 ;矫直偏量δ在所设计的范围内变动时 ,当δ >0 ,随着δ的增大钻杆通过转向器的阻力Fz 上升很快 ,而当δ <0 ,阻力Fz 随δ的减小下降较慢     

水平径向钻井钻柱通过转向器工况分析

简要地介绍了水平径向钻井系统的基本结构和作用原理，分析了钻柱通过转向器的受力情况及径向井眼阻力R对钻柱通过转向器阻力岭的影响。由对转向器以上一段钻柱稳定性的分析，认为不宜以钻井液作用在钻柱上端的推力作为钻柱动力，欲使钻柱安全地工作，转向器以上一段钻柱应为拉杆。由钻柱所受径向井眼阻力R的变化，讨论了钻柱通过转向器的运动情况。指出要钻更长的径向水平并段，必须减小或消除径向井眼阻力R。为此，应在转向器、高压水射流破岩钻井技术、钻柱运动控制技术和井眼轨迹控制技术等四个方面加强研究。     

海洋石油工程常用计量单位换算

1in =2 5 4mm1ft=0 30 4 8mm1mile =1 6 0 9km1nmile =1 85 2km1kn =1nmile·h- 1=1 85 2km·h- 11ft3=2 8 3L =0 0 2 8m31bbl=15 8 987L =0 15 8988m31gal(US) =3 785L =0 0 0 378m31lb =0 4 5kg1kgf =9 8N1lbf =4 4 48N1kgf·m =9 8N·m1lbf·ft =1 35 5 8N·m1Pa =1N·m- 21lbf·ft- 2 =4 7 88Pa1kgf·cm- 2 =98kPa1bar =0 1MPa1atm =10 1 32 5kPa=0 10 132 5MPa1mmHg =133 32 2Pa1psi=1lb·in- 2 =6 89kPa1bl·ft- 3=16 0 2kg·m- 31blf·ft- 3=15 7 0 8N·m- 31gf·cm- 3=9 8kN·m- 31kgf·m- 3=9 8N·m- 31cP =1…     

高腐蚀环境下油井管剩余抗挤强度的理论解

在高温高压高酸性气田中,油井管局部腐蚀或点蚀会产生应力集中,降低油井管强度,严重时会发展成穿孔泄漏。在本体应力集中系数应力分量表达式的基础上,推导了浅半球腐蚀孔、半球腐蚀孔及深半球腐蚀孔的应力集中系数表达式,并对油井管的剩余抗挤强度进行修正,同时应用推导的腐蚀孔应力集中系数公式对套管的剩余抗挤强度影响规律进行研究。结果表明,腐蚀孔直径d=2.5mm、深度h=1mm时,套管剩余抗挤强度下降近46%,而当h=1mm、d=5或7mm时,套管剩余抗挤强度分别下降30%和20%。     

井眼轨迹对水平井产能的影响

一般情况下,实际完钻的水平井并不是绝对水平的,井眼轨迹成波浪状起伏。当井筒弯曲程度较大时,采用常规水平井产能公式进行计算会产生较大的误差,因此有必要对这种水平井的产能特征做深入分析。文中将井眼轨迹弯曲的水平井近似认为是由一系列斜直井组成的连续结构,通过在垂直井产能公式中加入井斜拟表皮系数和部分穿透拟表皮系数2项参数修正,建立了各向异性油藏中斜直井的产能公式,并将该公式与Joshi水平井产能公式的计算结果进行了对比,研究了井眼轨迹弯曲对水平井产能的影响规律。结果表明,当地层各向异性较强时,井眼轨迹的弯曲可以克服垂向渗透率低的不利地质因素,保证水平井获得较高的产量,并且此时水平井的产能随着弯曲段倾斜角的增大而增大;当地层各向异性较弱时,井眼轨迹的弯曲会降低水平井的产能。      

径向水平井转向器内柔性管力学模型研究

准确预测柔性管在转向器内的受力状况是实现超短半径顺利转向的重要保障,也是转向器轨道设计及施工工艺参数设计的重要依据。在刚杆模型的基础上,考虑了管内流体作用力及柔性管与转向器轨道粘卡力等因素,建立了转向器内柔性管的受力分析模型。同时也考虑了轨道偏差对摩阻系数的影响,对摩阻系数进行了修正。模型采用有限差分方法进行计算,并编制了计算程序。模型计算值与室内试验测量值有一定误差,但误差值仅为4.5%,计算精度在允许的范围之内。建立的模型可以用于预测转向器内柔性管的轴向力。     

径向井造斜器滑道设计的仿真分析

目前，径向井是一种新型的钻井技术，其造斜器滑道设计还没有形成模式，滑道轨迹设计采用分段圆弧拼接，滚轮载荷按梁弹塑性弯曲估算，实验中的造斜器表现出阻力大、阻力波动大、滚轮轴承易失效等诸多问题。由于滑道中钻杆所受载荷随钻井进尺变化，钻杆在滑道中的住形也在不断改变，因此采用分析法设计最小阻力滑道十分困难。鉴于钻杆在运动中主要是弯曲变形，文章将钻杆简化为平板，采用有限元法对板通过弯道进行了仿真，根据仿真结果对摩擦因数、板端反力、滑道轨迹与滑道临界阻力的关系进行了分析，得出了它们的阻力特性及对阻力的影响程度，建立了滑道阻力模型，对造斜器设计与评价提供了依据。     

?193.7 mm 套管开窗侧钻分支井钻完井技术

曙125-H3 井位于辽河坳陷西部凹陷曙光低潜山曙125 区块,是一口利用复杂结构分支井技术提高单井控制储量的特殊工艺井。该井是国内首口?193.7 mm 套管开窗侧钻的分支井,存在井身结构复杂、井场位置受限、井深、水平段长、轨迹上翘等实施难点。通过井身结构优化、开窗位置优选、井眼轨迹优化实现了井身结构瘦身,节约了钻井投资,通过高压造斜器底座的研制与应用、钻具优选、钻进方式优化、紧后扩眼、强刚性钻具通井、弯管- 导管重入等技术解决了现场实施中的技术难点。该井的成功实施提供了一种新的分支井井身结构,可以有效降低钻井投资,提高单井井眼波及范围。     

径向水平井转向器的技术发展与思考

通过对3种典型径向水平井用转向器的分析,结合现场实际使用情况,列出各种转向器的优缺点,并提出转向器的最优配置。对转向器的技术发展提出4点建议，即将液力转向器与水力锚联接,组成最优径向钻井工具；减小转向器对钢质柔性钻杆的阻力,以增大径向水平进尺；发展小尺寸转向器,减小扩孔成本以及开展转向器的可靠性设计,提高其工作寿命。     

南堡35-2-A6mh井复杂套铣工艺探讨

南堡35-2-A6mh井设计为一口多底水平分支井,下主支完成后,通过下入膨胀管,斜向器进行开窗侧钻上主支作业,并在上主支下入Ф177.8 mm尾管,然后套铣尾管及斜向器沟通上、下主支。介绍了NB35-2-A6mh井套铣尾管及斜向器的作业难点及现场施工作业中遇到的问题,探讨了该井未套铣成功的原因,并提出几点保证套铣作业顺利进行的建议,为以后海上4级完井作业中套铣尾管及斜向器提供借鉴和参考。     

浅层大位移水平井钻井关键技术分析

高平1井是胜利油田第一口位垂比达到4的大位移水平井。为了最大限度降低和克服井下摩阻扭矩,利用井眼轨道优化设计、下部钻具组合及钻进参数优选、工程保障措施和钻井液性能调控等关键技术,实现了对井眼轨迹的有效控制。所完成的高平1井位垂比达到了4.019 8,水平段长3 462.07 m。结论认为：①造斜率相对较低的单增轨道更适用长水平段水平井井眼轨道优化设计;②优选底部钻具组合、钻进参数和钻头,在特定区域能有效降低长水平段滑动钻进的比例;③水基钻井液在大位移井钻井中拥有较广阔的应用空间。     

潜山油藏水平井套管开窗侧钻技术

马42平2井是华北石油管理局第1口独立设计、独立施工完成的在?177.8 mm套管内开窗侧钻的小井眼侧钻水平井,目的是开发古潜山地层油气藏。选择在清白口系的长龙山组致密地层(2617 m)下入斜向器,使用铣锥开窗侧钻、侧钻降斜、稳斜、增斜进入潜山地层,在施工中合理选用?152 mm斜向器,配合使用无线随钻测斜仪(MWD)一次坐封成功,优选碎硬质合金作为主切削刃的?154 mmXZ系列铣锥开窗侧钻一次成功。使用无线随钻测斜仪及时准确地掌握了井眼轨迹的变化,配合使用不同规格小井眼导向马达确保侧钻井眼轨迹的控制,提高了井眼剖面符合率和中靶精度,实现了优质、快速、安全钻进。?177.8 mm水平井开窗侧钻技术的成功应用为今后小井眼的开发和应用提供了依据。     

WC-A1井TAML五级分支井钻井技术研究及应用

南海西部文昌某油田ZJ-1地层为低孔低渗,为提高其单井产量、增加泄油面积,提出了采用五级分支井钻井技术的开发方式,并成功研制&#248;244.47 mm斜向器、&#248;209 mm壁挂式悬挂器、&#248;169 mm井眼导向器等新型五级分支井工具。通过优化井身结构设计与分支点选择,利用旋转导向系统对轨迹的精确控制,形成了海上油田五级分支井钻井技术,解决了五级分支井在钻井方面存在的轨迹控制、壁挂式悬挂器坐挂、井眼重入等技术难题,对提高单井泄油面积和控制储量有积极意义,为海上低孔低渗储层开发提供新的思路。     

径向水平井钻杆截面的塑性变形及轴向受力分析

径向水平钻井技术是开发油田的一种新技术,钻杆在经过斜向器时曲率半径反复变化,钻杆处于应力-塑性应变状态.钻杆截面变形量大小及斜向器弯道阻力的大小对能否正常钻进至关重要.分析了钻杆截面的应力-应变关系,在假定钻杆为理想刚塑性材料的条件下,推导出了钻杆截面的长、短轴极限变形量及钻杆转弯时的阻力计算公式,分析了滑道摩擦系数、射流反力对阻力的影响,从三种条件下公式的计算结果与实验对比中可证明这些公式的正确性,对斜向器的设计和钻杆的选材以及确定实际钻进的工作参数具有指导意义.     

DK68C井双层套管开窗施工工艺

套管开窗侧钻是降低成本、增加产量的一种有效途径 ,由于设计的需要 ,有时需对老井的技术套管和油层套管的两层套管进行开窗 ,这就对工具的选择和施工工艺提出了一定的要求。DK6 8C井选取槽式斜向器及初磨式、窗口式、西瓜式等系列铣刀对该井 16 8及 2 4 4两层套管只用了 35 .2h就成功地实现开窗。文中提出工具和工艺的选择对套管开窗至关重要 ,特别影响开窗的周期和成本 ,而采用文中所提及的工具、工艺则能在较短的时间内实现双层套管的开窗 ,同时能有效地保证井下安全。该工艺对单层套管的开窗也有一定的指导意义