随钻震击器震击载荷计算及安放位置选择

针对震击器的结构、震击过程、影响震击力的因素等方面对震击器的性能进行研究和分析,综合考虑震击器作用过程中钻柱的摩阻、重力以及不同的下部钻具组合结构对震击器震击效果的影响。建立了随钻震击器安放位置优化设计模型,可根据震击载荷对使用随钻震击器或打捞震击器安放位置进行设计。分析结果可对随钻震击器的工程实际应用与设计提供参考。     

关于随钻震击器的研究

现文在Ｓｋｅｅｍ理论基础上，对随钻震击器在震击作业期间产生的震击力、冲量和卡点位移进行了详细的计算，为震击作业期间根据实际情况调节震击器的过拉力提供依据。文内还详细地分析了多种因素的影响关系，为钻柱设计时确定震击器的安放位置提供素材。     

随钻震击器安放位置优化设计

在钻井施工作业中,为了有效地预防钻柱卡钻,常常需要在钻柱的某一部位安装随钻震击器。随钻震击器安放位置的不同,将极大地影响着震击效果。现文结合随钻震击器的震击原理,综合考虑震击作用中钻柱的摩阻、钻柱的重力以及不同的下部钻具组合结构的影响,建立了随钻震击器安放位置优化设计模型。实例计算表明,该模型实用有效,可用于定向井、水平井和大位移井中随钻震击器安放位置的优化设计。     

上击器的震击动载荷计算

应用弹性动力学分析方法, 在合理假设的基础上, 建立了震击作用动力学模型。模型将上击器震击解卡过程分为储能阶段、震击前阶段、震击阶段和震击后阶段。根据该动力学模型, 对现场某直井进行了实例计算, 结果表明, 在上击器震击解卡过程中, 只有作用在卡点的震击力才是真正起作用的震击动载荷, 如果该动载荷小于粘卡力, 则难以解卡。上击器震击时产生的震击力与上提拉力的比值不是固定值, 而是随钻柱结构变化而变化。一般而言, 上击器越靠近卡点, 解卡效果越好。     

随钻震击器上击力计算研究

以弹性波理论为基础,利用求固有频率的Rayleigh法,推导出了随钻震击器的上击力计算公式。该方法计算的上击力为上提拉力的3倍多,与哈里伯顿公司提供的数据基本一致,为塔里木油田随钻震击器的现场使用提供了理论依据。     

全液压式随钻震击器的研制与应用

针对钻井过程中常见的井下卡钻事故,研制了新型全液压式随钻震击器。该震击器主要由连接机构、机械锁紧机构、扭矩传递机构、打击机构和密封机构等部件组成。全液压式随钻震击器是一种上下击为一体的新型井下解卡工具,实际操作时,若在起钻过程中遇卡,则启动下击解卡;若在下钻时遇卡或钻头在井底遇卡,则启动上击解卡。厂内台架试验及现场应用结果显示,整套震击器设计合理,机械锁紧力线性稳定,液压延迟时间稳定,能充分满足现场使用要求。     

绳索式液压震击器震击效果数值模拟

建立了判别绳索式液压震击器震击效果的计算模型,确定了震击效果的判断原则。指出震击效果的判定应以绞车操作者能直接控制,且通过模型能准确计算的冲击能为重要参量,而不是以震击力作为依据。在试井作业中,以此为判定原则可获得较好的震击效果。     

震击器动载荷有限元分析

卡钻事故在石油钻井工业中时有发生，计算震击动载荷的方法各不相同。结合现场实例，在合理假设的基础上，建立有限元分析模型，计算得出震击动载荷是上提拉力的3．3倍。该结果和现场实际非常接近，对震击器的使用有重要的指导价值。     

连续油管解卡高频双向震击器研制与现场试验

为解决连续油管打捞,钻塞解卡作业过程中常规震击器震击频率低,解卡成功率低,施工周期长的问题,文章研制了一种新型连续油管解卡高频双向震击器,该工具内部无高精度的液压延时机构,以液压为动力源,采用液压力与弹簧力协同作用的方式,达到连续震击的目的,切换工具提拉或下压状态即可快速转换震击模式。文章重点详述了高频双向震击器的主要结构、工作原理、主要技术性能参数和性能特点,对物理样机进行了双向震击模式的性能评价试验,并在大港油田进行了多口井的现场应用。结果表明,研制的高频双向震击器震击频率高,提高了解卡成功率,有效缩短施工周期提高了施工效率,降低了施工成本,具有较广泛的应用前景。     

机械式活环震击器震击过程的动力学分析

用机械动力学及机械振动的方法,建立起机械式活环震击器工作过程的运动方程式,推导出震击时冲击能、震击力的近似计算公式。在研究中,不只是对震击器本身进行分析,而且也考虑了与震击器配合使用的绞车系统的动力学问题。     

石油钻柱顶部高频激振解卡耦合响应特性

采用顶部高频激振进行钻柱解卡具有操作简便、高效低成本的优点,但是解卡作业效果受到井下复杂环境的严重影响。将解卡装置和钻柱相结合,并考虑环境因素影响,建立解卡装置-钻柱系统耦合振动模型,据此揭示系统振动响应特性,以及钻井液黏度、卡点深度、井斜角及高频解卡装置的工作参数等因素对卡点处解卡力的影响特性,并结合特定工况确定最佳工作参数范围。研究结果表明：在高频激振解卡作业中,解卡效果的影响因素相互耦合;针对实际作业环境和钻柱结构,通过优化获得最佳的作业参数,可以有效地提高解卡效果。     

石油钻柱顶部高频激振解卡耦合响应特性

采用顶部高频激振进行钻柱解卡具有操作简便、高效低成本的优点,但是解卡作业效果受到井下复杂环境的严重影响。将解卡装置和钻柱相结合,并考虑环境因素影响,建立解卡装置-钻柱系统耦合振动模型,据此揭示系统振动响应特性,以及钻井液黏度、卡点深度、井斜角及高频解卡装置的工作参数等因素对卡点处解卡力的影响特性,并结合特定工况确定最佳工作参数范围。研究结果表明:在高频激振解卡作业中,解卡效果的影响因素相互耦合;针对实际作业环境和钻柱结构,通过优化获得最佳的作业参数,可以有效地提高解卡效果。     

震击器解卡过程的动力学分析

文章运用弹性波理论与动力学分析相结合的方法研究震击器解卡动力学过程，提出利用震击力和震击冲量来衡量震击器解卡效果。用有限元法对直井中的震击解卡作业过程进行计算，分析上提拉力、落鱼深度、钻铤长度、震击器安放位置、震击行程大小和落鱼遇卡程度等各种因素对震击器解卡效果的影响，所得的结果能更好地解释现场震击作业中的一些现象，对震击器的工程实际应用与设计有重要的参考价值。     

钻柱中的弹性波

钻柱在上提、下放的开始和终了悬点的应力要发生很大变化,其中以上提过程的终了时变化最大.悬点的应力变化产生速度波和应力波沿钻杆向下传递.本文在解有体积力作用下的一维波动方程的基础上计算钻柱截面的突发速度及泥浆压力的突发变化.从而说明井下发生的现象,说明钻柱的突发速度和井下发生的反压差对井下工具的破坏作用.由本文的分析可以看出钻柱不论是上提还是下放,缓慢停止是非常重要的.     

分层压裂滑套与密封球受力分析研究

为了解决滑套卡球影响压裂残液排出和油气井正常生产的问题,开展了滑套密封筒卡球研究与分析。建立了滑套与密封球受力简化模型,对密封球在球座斜面上的受力进行了分析,给出了密封球在球座斜面上不发生卡球的条件和解卡力的计算式。指出压裂时密封球与球座发生弹性变形是密封球卡住的根本原因,密封球坐在球座斜面上可降低卡球的风险;钢密封球在球座夹角大于8.53°的球座上不会发生卡球现象,复合密封球在球座夹角大于16.70°的球座上也不会发生卡球现象;卡球时最大解卡力由压裂时最大压力及与球座和球座材料有关的系数决定。     

浮式钻井平台钻具卡点深度计算分析

自升式平台的转盘面相对井眼是固定不变的,而浮式平台受风浪潮涌等影响,相对并筒上下浮动,尤其是在钻具卡钻时超拉或钻具下压相当于平台载荷瞬间改变,平台会上下起伏,这样在超拉计算卡点时测量钻柱伸长量和实际卡点深度相差甚远。为了消除因平台上下浮动的影响,根据物理学原理详细阐述了浮式平台卡点深度超拉计算方法。此方法能较准确的计算出浮式平台卡钻时钻柱卡点,在计算卡点深度上有很好的借鉴意义。     

东海某井压差卡钻原因分析及处理措施

东海油气田高压低渗特点突出,钻井液密度过低不利于井控安全,而钻井液密度过高又会导致较高的压差,诱发压差卡钻、卡电缆等工程事故。此文从井身结构、地层压力、钻井液密度、井眼轨迹等方面探究东海某井φ215.9 mm井段压差卡钻发生的原因,简述解卡处理过程,进而针对高压低渗地层的钻井施工以及压差卡钻的预防和处理提出合理化建议,可以为东海同类地层的钻井施工以及有效避免和解除压差卡钻提供参考。     

有效解除水平井段压差卡钻技术——在磨溪地区钻井中的应用

由于勘探工作的需要，目前国内各油气田水平井钻井数量越来越多，钻井中在水平井段出现的压差卡钻事故也经常发生，现场一般采用大吨位提拉活动钻具、反复震击、条件允许时替入足量的低密度钻井液降压差、在卡点附近浸泡解卡液、泡酸、爆炸松扣、套铣等方法处理此类事故，但很难奏效。为此，从水平井段发生压差卡钻的成因及解卡途径、SPJ解卡液研制与评价入手，摸索出解除水平井段压差卡钻的关键技术--SPJ解卡液技术。该技术在磨溪地区的应用表明，为解除水平井段发生的压差卡钻，用前置冲洗液降低井筒液柱压力和浸泡SPJ优质解卡液的综合手段十分有效。适合在类似磨溪地区的钻井中推广应用。     

LG地区氮气钻井实践与认识

在LG地区高研磨性含气层段的须家河组实施氮气钻井是提高机械钻速,保护油气层,有效避免燃爆事故的发生, 促进该地区勘探开发进程的关键。为此,在多口氮气钻井实践的基础上,总结了在该层段运用氮气钻井时的设备配套、施工技术难点与处理对策：①在钻井过程中要控制钻时钻进（大于5 min/m）,防止沉砂卡钻;②出现挂卡严重时,控制上提钻具吨位活动钻具,保持循环,待环空循环通道畅通后再调整钻具活动范围,直至解卡。上三叠统须家河组氮气钻井的成功实施,表明氮气钻井提高了机械钻速,也解决了含气层段空气钻井的燃爆问题。     

欠平衡钻井多相流动模型研究

针对欠平衡钻井多相流动循环系统的难题，把欠平衡钻井循环流动分为钻柱内向下流动和环空向上流动来进行分析，按气、液两相流动问题研究该混合体系流动过程，建立了新的适用于钻柱内和环空的统一理论模型。采用时间有限差分离散，空间有限体积离散的方法求问题的数值解。举例分析了在环空和钻柱内的稳定流动过程中，沿井深增加的压力、含气率、多相流体密度等的变化规律；在环空流动过程中，沿井深增加斜井段与相应垂直井段的压力值不同；并分析了在关小出口节流阀开度的不稳定流动过程中，环空流动压力值沿井深增加的变化过程。该模型可以指导现场欠平衡钻井施工。