微流量控压钻井中节流阀动作对环空压力的影响

为解决窄安全密度窗口的复杂压力剖面问题,基于质量守恒方程及动量守恒方程,建立了节流阀动作引发的环空波动压力模型,并应用中心差分法对模型进行了求解。研究表明,随钻井液排量增大、节流阀动作时间减小,环空所受波动压力呈增大趋势;阀芯所受波动压力大于环空段;钻井液排量从36 L/s增至56 L/s时,阀芯所受波动压力峰值从1.26 MPa增至1.56 MPa,钻铤段波动压力峰值为0.22 MPa;节流阀动作时,套管鞋处引发故障的概率比井底高至35%。研究结果表明,两步、多步线性关阀较一步关阀,不但关阀手段灵活,更可有效减小环空波动压力峰值。      

超临界二氧化碳钻井时瞬态波动压力

利用超临界二氧化碳开发油气藏资源极具潜力,但是有许多基础问题仍有待研究,瞬态井底波动压力变化问题是其中之一。基于超临界二氧化碳的物性,文中考虑了超临界二氧化碳与钻柱、井壁的传热,建立了井筒流动控制方程、瞬态控制方程,最终获得井底的热流固耦合瞬态波动压力模型。在停泵条件下,起下钻速度越快,井底波动压力越大。当地面入口温度增大时,最大波动压力降低;当地面出口压力增大时,最大波动压力增大;当起下钻速度为0.1~2.0 m/s时,最大激动压力从0.13 MPa升到3.86 MPa,产生的最大抽汲压力从0.13 MPa升到1.83 MPa。与清水钻井对比发现,超临界二氧化碳钻井产生的波动压力偏低,有利于现场作业,可以适当加快起下钻速度,提高工作效率。     

钻井中节流阀动作引发的气液两相压力响应时间研究

考虑角频率、气侵量及相间阻力等因素,基于双流体模型,建立了钻井中节流阀动作引发的压力响应时间模型,通过小扰动理论及龙格库塔方法编程对其求解。结果表明,随气侵量减小/套压增大,减小了气液压缩性,使环空中各点的压力波速增大,从而环空各点压力响应时间减小;气体沿环空从井底向井口运移中,空隙率持续增大,压力响应时间呈逐渐增大趋势;在井口环空段,由于空隙率急剧增大,使压力响应时间急剧增大;在控压钻井多相流计算及自适应节流阀控制中,考虑节流阀动作产生的压力响应时间,可使控制精度大幅提高。     

F系列钻机采用三缸单作用泥浆泵的探讨

<正> 石油钻井泥浆泵是钻机中最关键的设备之一,被称为钻井的“心脏”。我局使用的罗马尼亚F系列钻机是七十年代初期的产品,配备双缸双作用泥浆泵。双缸双作用泥浆泵同三缸单作用泥浆泵相比,在泵的结构和性能上都存在着无法解决的问题,如液力端结构复杂,体积大,压力波动大,排量不均匀,机械效率低,等等,不能满足目前喷射钻井工艺的需要。 喷射钻井工艺要求必须采用高泵压、大功率泥浆泵,以提高钻井速度,降低钻井成本和     

深水钻井隔水管增压管线对井筒温度的影响

深水钻井中,井筒和地层温度分布对流体性质和压力控制具有重要的影响,为了研究其影响情况,考虑了深水钻井过程中增压管线流体进入井筒引起的变质量流动,基于质量和能量守恒原理,建立了井筒和地层不同区域的瞬态传热数学模型,并分析了增压管线排量和入口温度对井筒温度场的影响规律。研究结果表明:增压管线排量和入口温度仅对海水段的环空温度影响较大,且随着排量和入口温度的升高,海水段环空温度随之增加;随着距井口距离的减小,增压管线排量对环空温度的影响逐渐增大,而入口温度对环空温度的影响逐渐减小;由于钻柱和环空内流体流动方向相反,增压管线排量和入口温度对整个钻柱内流体温度的影响较大,且随着排量和入口温度的升高,钻柱内流体温度随之升高。研究结果可为深水钻井过程中井筒温度场的预测提供理论参考。     

幂律流体偏心环空流动中的波动压力修正模型

在石油钻井过程中,井眼环空中的流动多为幂律流体偏心环空流动.Burkhardt公式仅适用于同心环空流动,用来计算偏心环空流动中的波动压力时存在较大误差.通过CFD数值计算,分析了环空比和偏心度对幂律流体偏心环空中波动压力的影响.结果表明:在大环空比的情况下,波动压力随偏心度增大而减小;在小环空比时波动压力随着偏心度增大而出现先增大后减小的趋势.建立了Burkhardt公式中的常系数和泥浆粘附系数与环空比和偏心度之间的函数关系,从而扩展了Burkhardt公式的适用范围,使之可以计算幂律流体偏心环空紊流流动的波动压力.将扩展型Burkhardt公式的计算结果与文献中的数据进行了对比,误差＜9％.     

三缸单作用泥浆泵液缸密封部位的改进

<正> 一、改进目的 改进液缸密封部位的目的是为了提高3N B—800及3N B—1000泥浆泵的修理质量,减少因泵质量问题而造成的停钻时间,实现喷射式钻井(泵压达到19.6MPa)。 三缸单作用泥浆泵具有“短冲程、高冲数”的特点,从而减小了泵的体积,降低了单位功率重量。与双缸双作用泥浆泵比较,还具有单作用活塞结构便于维修、冲洗摩擦面和避     

起下钻过程中井筒稳态波动压力计算方法

为了避免起下钻过程中井涌、井漏等复杂情况的发生,需要提高井筒波动压力计算精度。以槽流模型为基础,结合起下钻过程中的流体真实速度分布情况,根据井筒流体的连续性及相应的边界条件,分别讨论层流、紊流状态下的波动压力,建立了基于钻柱运动的稳态井筒波动压力计算模型,并采用数值解法对模型进行求解。结合现场生产数据分析发现:当起下钻速度由0.2 m/s增大至0.6 m/s时,波动压力由0.21 MPa增大至0.27 MPa;钻柱运动速度、流体流变性等条件不变,环空内外径之比由0.55增大至0.95时,井筒波动压力增加幅度由0.30 MPa增大至0.50 MPa。采用文献数据进行计算对比,结果表明:Burkhardt模型的计算误差多数大于8%,波动压力模型预测值与实测值的计算误差基本小于5%,符合精细控压钻井计算误差要求。研究结果表明,采用井筒稳态波动压力计算方法可以精确分析非钻井过程井筒压力,指导现场安全生产。      

7NBֱ������ʽ�ཬ�ü���������

油气勘探开发正在向环境更加恶劣和地质条件更加复杂的沙漠、高原山区、深海、沼泽、淤泥、丛林和极地等地区推进,因此要求钻井泥浆泵减轻重量、减小体积、改进结构、提高效率以适应各种恶劣环境和条件。文章介绍一种钻井用新型泥浆泵－7NB泥浆泵的结构、工作机理等。该泵与传统的钻井泥浆泵相比具有冲程短、冲数高、排量大且均匀、压力高、压力波动小、结构简单、体积小、重量轻等特点,有良好的应用前景。与此同时,也提出了目前7NB泥浆泵存在的问题和进一步改进的方向。     

连续循环钻井系统分流增压过程压力波动机理

为解决连续循环钻井系统在分流增压作业过程中出现的钻井液循环压力波动的问题,通过对连接循环钻井系统分流增压作业过程分析,建立了相应的数学物理模型通过对连接循环钻井系统分流增压作业过程分析,建立了数学物理模型,通过仿真分析对引起系统压力波动的机理进行了研究,提出了优化方案,并进行了试验验证。分析结果表明,增压过程中因分流而导致循环流量快速下降是引起系统压力波动的主要原因;选取合适的控制阀,调节相应的节流控制参数,可以有效减小泵压波动的幅度;预填充时尽量完全排走腔体内的残余气体、提高预填充压力和缩短增压管线长度可有效减小泵压波动幅度,缩短波动时间。     

水基钻井液硫酸铝污染处理工艺

KS19井三开φ311.2 mm井眼在钻至6243~6387 m井段时,使用的高密度KCl-聚磺水基钻井液被含有硫酸铝的清洁化生产用工业废水污染,流变性每日不断呈现上涨趋势至发生突变,一是φ₆与φ₃读值、初切值、动切力均上涨较高,而其他参数均比较正常;二是上水罐、过渡槽钻井液表面粗糙,大量针眼型气泡包裹其中,流态缓慢;三是循环系统加重泵上水困难、泥浆泵抖动严重,泵冲泵压变化较大,钻进期间被迫使用灌注泵辅助泥浆泵上水。分别在套管鞋、井底分2次进行循环调整处理,采用稀释置换、气泡界面张力改变、提高碱度进行中和、流变性改变、提高油含量等至恢复正常钻进,上水罐、过渡槽钻井液仅包裹有少量针眼型气泡,泥浆泵、加重泵上水正常。      

石油钻井用泥浆泵的新发展

泥浆泵已发展到大功率、大排量、高压力。为适应现代钻井技术的发展,钻井设备制造商开发出了性能更好,体积更小,质量更轻的泥浆泵,以满足钻井承包商适应各种钻井工况的需要。文章简要介绍了近几年国内外新出现的几种泥浆泵。     

液力传动泥浆泵的正常工作条件

本文提出了用绘制液力传动泥浆泵工况曲线来描绘其工作情况的方法.以4500米钻机为例,从分析其泥浆泵工作情况入手,求解出液力传动泥浆泵正常工作条件是:输入泥浆泵的功率应为其额定功率的88%,从变矩器输出轴至泥浆泵输入轴之间的减速比应使变矩器最高效率点的输出转速与泥浆泵额定冲数的0.94倍相对应.     

水基钻井液硫酸铝污染处理工艺

KS19井三开φ311.2 mm井眼在钻至6243~6387 m井段时,使用的高密度KCl-聚磺水基钻井液被含有硫酸铝的清洁化生产用工业废水污染,流变性每日不断呈现上涨趋势至发生突变,一是φ6与φ3读值、初切值、动切力均上涨较高,而其他参数均比较正常;二是上水罐、过渡槽钻井液表面粗糙,大量针眼型气泡包裹其中,流态缓慢;三是循环系统加重泵上水困难、泥浆泵抖动严重,泵冲泵压变化较大,钻进期间被迫使用灌注泵辅助泥浆泵上水。分别在套管鞋、井底分2次进行循环调整处理,采用稀释置换、气泡界面张力改变、提高碱度进行中和、流变性改变、提高油含量等至恢复正常钻进,上水罐、过渡槽钻井液仅包裹有少量针眼型气泡,泥浆泵、加重泵上水正常。     

新型离心机钻井液回收技术在3300m长江天然气管道穿越工程中的应用

3 300m长江天然气管道穿越工程穿越距离超长,地质条件复杂,主要穿越地层为粉砂层、细砂层,钻井液的回收处理是一个难题。为此,针对传统的钻井液回收系统及新型离心机钻井液回收系统开展了大量的对比试验。结果显示:在粉细砂层中,钻屑颗粒的粒径大多小于75μm,传统钻井液回收系统常用的筛网粒径最小为125μm,无法有效去除钻井液中的有害固相,若采用进一步增大筛网目数的方法,又会导致施工中钻井液回收的功效低;而采用新型离心机清除钻井液中的固相不增加钻井液体积,不必补加大量处理剂,有利于降低钻井液成本,同时对钻井液的性能影响小,有利于井下正常钻进。最后结合试验及应用情况,还就离心机钻井液回收技术的适用性问题提出建议:①在中、粗砂以上地层的穿越施工中,新型离心机较之于传统钻井液回收处理技术存在一定的劣势,此时不应盲目使用该技术;②中速离心机回收处理钻井液技术适用于在粉细砂地层中的穿越施工,而高速离心机回收处理钻井液技术更适用于在黏土类地层中的穿越施工。     

基于数据挖掘的负压波特征参数优化方法

用压力波分析管道泄漏必须对泄漏、停泵、调泵、调阀等引起的压力波动信号加以准确区别,以降低误报警。因此,泄漏诊断的确诊率和可靠性很大程度上取决于对泄漏波形特征参数的选择。利用模糊聚类的基本思想,提出了一种基于模糊聚类的数据挖掘算法,从描述管道压力波动众多的特征参数中,挖掘出平均幅值、均方根、方根幅值、裕度因子、峭度和峭度因子等最能区别不同管道环境下波动特征的最优特征指标,为提高泄漏识别正确率奠定了坚实的基础。     

滴西区块侧钻小井眼水平井钻井液技术

小井眼井投资成本低,并可采用开窗侧钻使老井复活,是油田经济有效开发的一条途径。小井眼钻井需克服环空压耗高、岩屑携带等技术难题。通过对地层进行分析,滴西区块采用新型高效钻井液体系,分段进行钻井液性能和水力学设计,在二叠系以上地层采用紊流,钻井液的低剪切流变性可保持泵压在24 MPa内,钻井液抑制性和密度支撑对二叠系地层稳定效果良好;石炭系地层采用紊流-层流过渡流型,提高切力和地层胶结作用,保持泵压在26 MPa内,钻井液流型对井壁扰动小,水平段携岩能力强,机械钻速同比提高66.4%。现场应用证明,高效钻井液体系在滴西区块可发挥井壁稳定和提高钻速的优势。      

石油钻井技术的发展与大功率泥浆泵

高压大功率泥浆泵已在国外的各类海洋钻机上得到大量使用，现文在介绍大功率泥浆泵给钻井工程带来良好的效益及国外各厂家泥浆泵特点的同时，立足国产的3NB2200型泥浆泵，探讨了该泵的主要结构、技术参数及性能特点。     

控压钻井自动分流管汇系统设计与数值模拟研究

为解决精细控压钻井回压补偿系统价格高、占用井场面积大的问题,设计了一种用于控压钻井的自动分流管汇系统,用以替代现有精细控压钻井设备中的回压补偿系统。设计的自动分流管汇系统结构简单,适应能力强,具有钻井泵单泵工作模式、双泵工作模式和常规钻井大排量模式,可满足现有精细控压钻井各种工况的转换要求。根据质量守恒方程、动量守恒方程及节流阀开度的控制方式,建立了自动分流管汇系统的数学流动模型,并采用数值方法求解了数学流动模型。数学流动模型的计算结果和计算流体动力学模拟结果都表明,该自动分流管汇系统能将井口压力稳定控制在设定压力,能够满足精细控压钻井需求。