南海西江大位移井摩阻和扭矩数值分析研究

井下摩阻和扭矩,是影响大位移井设计与施工的2个关键因素。对三维井眼中管柱单元进行受力分析,建立了通用的井下摩阻和扭矩计算模型和算法,并开发出大位移井摩阻和扭矩的数值计算软件。该软件在南海西江大位移井钻井和下套管作业案例分析中得到成功应用,对井下摩阻和扭矩进行了数值模拟计算及预测分析,获得较好的结果,并可在今后的大位移井工程中推广应用。     

西江大位移井扭矩摩阻分析

扭矩和摩阻是大位移井设计和实际钻井过程中备加重视的两个关键因素。在钻前进行摩阻扭矩分析，可以确定这口井钻的可行性，是优化井眼轨道和钻机设备升级改造的重要依据；通过扭矩和摩阻的模拟计算，可以为下套管的作业方式选择提供依据。针对西江２４－３－Ａ１４井的具体情况，分析了影响摩阻和扭矩的各种因素，通过预测摩阻与实际摩阻曲线的对比分析，找出了下φ２４ｍｍ套管采用的最佳方法－套管漂浮技术，为该井的顺利完 打下     

大位移井摩阻扭矩计算模型

石油钻井是一项投入高、风险高、技术密集及资金密集的系统工程。大位移井钻井的摩阻和扭矩严重影响钻井时效。对摩阻和扭矩的分析有利于控制井眼轨迹,减少井下事故。对钻大位移井过程中所受的力进行了分析,综合分析3种摩阻扭矩计算模型优缺点的基础上,提出软模型是现场计算大位移井摩阻扭矩的最合适模型,介绍了软模型的几何模型及各种工作状况下的计算方法。     

大位移井摩阻分析

明确推导出钻柱在拉伸或压缩状态下的张力模型和钻柱在垂直井段，造斜井段，降斜井段和侧向弯曲段的方程并推导出常规圆弧和新的修正悬链线模型方程。利用此模型方程可求出任意情况下进和退悬链线的井斜角，也可以求出已给定的纯三维剖面的摩阻。     

大位移井摩阻/扭矩预测计算新模型

井下摩阻/扭矩预测是大位移井钻井成功的关键技术之一。常用的预测模型大都忽略了井眼的间隙,因此无法判断钻杆接头和本体与井壁的接触情况。通过假设井壁对钻柱的支承点按一定的间隔分布,将钻柱在支承点处断开,相邻两断点间的钻柱作为一跨,根据加权余量法在每一跨内计算出钻柱的转角与弯矩的关系;根据相邻两跨在断开点处的转角相同,求出弯矩的迭代方程;再由已知的边界条件计算出各点的弯矩;进而计算出各支承点处支反力的大小和方向,根据这一方向逐渐调整钻柱在井眼中的位置;推导出一套新的没有忽略井眼间隙的摩阻与扭矩计算公式。新模型能够计算出钻柱与井壁的接触情况,为合理的确定减扭接头或钻杆保护器等工具在钻柱上的安放位置提供更准确的依据。     

大位移井摩阻扭矩力学分析新模型

钻前的摩阻和扭矩分析是大位移井可行性研究、钻机设备选择或升级改造以及优化井眼轨迹剖面设计的重要依据，对比预测的摩阻扭矩和实测的摩阻扭矩，可以监测井筒清洗程度，预防严重事故的发生。为此，建立了一种大位移井摩阻扭矩力学分析新模型。对于井眼轨迹曲率不同的部分及钻柱刚度不同的部分，采用不同的计算模型，这将提高模型的计算精度；钻柱的某个部分采用何种模型不需人为指定，而完全由程序自动判断控制，这将增强模型的适应能力。考虑底部钻具组合（BHA）中稳定器的影响，将底部钻具组合作为纵横弯曲梁模型，采用加权余量法进行力学分析；考虑钻柱的刚度和井斜、方位的变化，对于除底部钻具组合的钻柱其余部分，由程序根据井眼轨迹曲率及钻柱刚度的大小，自动选用软绳分析模型或刚杆分析模型。     

大位移井摩阻和扭矩分析及其对钻深的影响

对不同垂深、不同位移的大位移井在钻井和下套管过程中的摩阻和扭矩分析表明,采用水基钻井液能够钻成位移小于3000m的大位移井,且可以下入178mm套管;位移大于4000m、且垂深在1000m左右的大位移井,需要使用油基钻井液,且只能下入178mm尾管;位移大于5000m的大位移井,必须使用油基钻井液,178mm套管下入有一定难度,且在垂深较小时,需要使用部分139.7mm钻杆和倒装钻具。分析了不同垂深条件下的大位移井钻井极限,随着井深增加,制约大位移井钻井极限的因素由滑动摩阻转为钻柱强度。     

埕海一区大位移水平井摩阻扭矩研究与应用

大港油田埕海一区庄海8井区按照“海油陆采”模式采用大位移井技术进行开发,针对大位移井钻井难点,开展摩阻扭矩预测技术研究。根据钻成的水垂比为3.92的庄海8Nm-H3大位移水平井实钻摩阻扭矩数据,通过建立大位移井摩阻扭矩预测模型,确定了现有钻井液体系和性能条件下的摩阻系数。分析了减摩工具、钻井液体系、井眼轨迹、钻柱结构及井眼净化等对摩阻扭矩的影响,使用与庄海8Nm-H3井类似的井身结构、钻具组合及钻井液体系及性能,采用相同的管内和裸眼摩阻系数,计算了水垂比为3.1、3.5、4、4.5、5的大位移井摩阻扭矩,结果表明,在大港油田埕海一区能够完成水垂比为5的大位移水平井施工。     

埕海一区海油陆采钻井完井配套技术

大港埕海一区油田位于渤海湾沿岸的潍海地区,介绍了埕海一区海油陆采钻井完井综合配套技术,着重对大位移水平井的方案设计与优化,井口槽与丛式井井眼轨迹优化、井眼轨迹控制与测量、井壁稳定与井眼清洁、套管下入与完井技术等做了简要介绍.埕海一区形成的钻完井配套技术实用性强,可操作性强,其成功的经验,对于应用大位移水平井开发边际油田或丛式井组开发区块油田是个很成功的例证,证明了大位移水平井技术广阔的应用前景.     

大位移井钻具组合设计及摩阻扭矩分析

大位移井技术是衡量钻井技术水平高低的关键因素,大位移井钻具组合设计是大位移井钻探中的核心内容之一。国外大位移井的钻具组合设计主要考虑摩阻和扭矩及不均匀转动和震动这两大类问题。摩阻和扭矩分析主要校核钻柱的三轴应力、侧向力、屈曲变形。文中简要介绍了钻具组合设计中的三轴应力、侧向力、屈曲、不均匀转动和震动等五个基本概念。重点介绍了国外大位移井钻具组合设计的基本原则,结合实例作了简略分析。提出了国内水平井钻柱设计需要关注的技术要点,阐述了随钻测量仪对不均匀转动和震动测量等参数的现场需求及重要性。文章认为,不断地消化吸收国外先进的技术和理念,国内未来的水平井技术、大位移井技术将会不断进步和稳步发展。     

南海流花超大位移井井壁稳定性分析

大位移井钻井的主要技术难点之一是如何保持井壁稳定,井壁稳定与否是关系到一口井成败的关键。利用流花油田已钻井的测井数据,采用EATON法分析了流花油田孔隙压力,得出该油田的孔隙压力为1.02~1.04g/cm3;利用声发射凯塞尔效应法对取自流花11-1油田的岩心进行了地应力测定;应用已钻井测井资料并结合录井岩性剖面对流花11-1油田地层强度进行了计算分析。在此基础上定量分析了该油田在超大位移井钻井过程中泥页岩地层和灰岩储层的井壁稳定性,并得出了地层破裂压力、坍塌压力随井斜角和方位角的风险分布规律以及安全钻井液密度窗口。现场应用取得了较好的效果,为超大位移井的井壁稳定性控制提供了科学依据。     

南海流花超大位移井井身结构设计方法

超大位移井井身结构复杂,为合理设计其井身结构,从垂直井井身结构设计的压力平衡原理出发,针对大斜度井段垂深变化小且裸眼井段很长、大斜度裸眼井段最容易在测深最大处被压裂的特点,通过计算钻井液的当量循环密度,研究了超大位移井大斜度裸眼井段的地层压力、破裂压力和环空压耗之间的关系,得出套管最大下深及允许最大环空压耗的计算公式。研究结果表明,在一定的地质条件下,超大位移井井身结构设计的重要可控因素是环空压耗。采用文中推导的公式分析一个超大位移井井身结构设计及当量循环密度监控的案例,验证了该公式的正确性,为大位移井的井身结构设计提供了理论依据。     

旋转导向技术在元坝超深水平井的应用

文章分析了元坝超深水平井的技术难点及旋转导向技术钻超深水平井的优势,结合元坝X井的施工情况,对AutoTrack旋转导向系统钻超深水平井的应用效果做了分析评价,现场施工情况表明:AutoTrack旋转导向钻井系统钻成的井眼光滑,摩阻在150kN以下,扭矩在14kN·m以下;机械钻速较高,配用模块马达,进一步提高了机械钻速,达到2.90m/h。在155℃高温下,AutoTrack旋转导向系统故障率较高。总体来讲AutoTrack旋转导向系统可以满足元坝超深水平井施工要求。     

钻柱拖扭阻力的计算分析

考虑钻柱主要部分的刚度，对水平井乃至其它井中的整个钻柱的拖扭阻力，进行深入分析，提出了系统的计算模型、方法及其功能与适用范围，并对起下钻及钻进时的大钩载荷、摩阻、水平段长度设计、井身优化等问题，进行了计算分析。     

旋转导向钻井工具稳定平台单元机械系统的设计

稳定平台单元机械系统的设计是旋转导向钻井工具的关键和难点之一。其作用是保证在钻井时不受钻柱旋转的影响，配合旋转导向钻井系统的指令系统对导向工具的工具面角随钻实时调控，实现导向功能，并承担与MWD之间的测控信息无线传输。介绍了旋转导向钻井工具稳定平台的基本原理，展示了所设计的稳定平台单元机械结构图。指出了稳定平台单元机械系统设计的几个特点：进行了稳定平台整体支承方案选择分析，确定了稳定平台整体重量上挂在稳定平台上主支撑座的上挂式方案；进行了轴承选型的对比分析，确定了滚动轴承结构的设计方案，为了提高其使用寿命特设计了轴承保护器；进行了稳定平台主轴控制转动时驱动力矩与阻力矩的分析，给出了所需扭矩的供需平衡的解决办法；进行了影响稳定平台主轴整体刚度的因素分析，提出了提高稳定平台整体刚度的办法；进行了稳定平台旋转主轴的静平衡和动平衡分析；说明了选择防磁材料的原因和轴向累计加工、安装误差的调整方法等。这些措施的实施从机械设计方面保证了整个稳定平台功能的实现。     

南海西部高气液比油井电泵举升系统设计与应用

南海西部部分油田地饱压差小、溶解气油比高,开发后期生产压差大、原油脱气严重,井下电泵机组常出现气蚀、气锁等情况,导致无产出或躺井.为提高高气液比油井的检泵周期,降低故障率,调研了业内先进的电泵举升气体处理技术,分析了各个模块的气体处理能力,形成了基于吸入口气体体积含量和产液量的电泵举升系统优选图版.阐述了高气油比油井塔...     

超深井套管三维弹塑性ABAQUS有限元分析

针对一个井深为7500 m的竖直油井套管地层中有若干段蠕变严重的盐岩层，在固井后，由于盐岩层蠕变对套管产生的压力引起套管产生过量塑性变形，进而被挤毁。工程单位要求对原设计方案进行三维有限元模拟验算，并要求依据所拥有的资料提出新的设计建议。为此，应用ABAQUS有限元软件对原设计方案进行了三维弹塑性数值分析，进一步对壁厚增加以后的套管进行了弹塑性数值模拟分析。计算内容有：①原设计外径为0.34 m、内径为0.31 m的套管在内外液体压力以及对称的15°扇形区盐岩压力作用下的三维弹塑性分析；②新设计建议外径为0.35 m、内径为0.315 m的套管在内外液体压力和非对称的15°扇形区盐岩压力作用下的三维弹塑性分析；③将上述②的模型所处位置深度增加，即平移使其顶部深度达到6500 m时套管的三维弹塑性分析。结果表明，原设计套管厚度不能承受盐岩层所产生的较大压力梯度，而壁厚增加以后的套管设计承载能力能够满足工作环境要求。     

泥浆报废井压实液体系BPW的研究与应用

针对大庆油田泥浆报废井设计了一种成分为无机惰性材料的压实液体系BPW ,该体系具有稳定、不降解、可胶凝及可固化等特性 ,并配套设计了前导堵漏剂体系。现场应用取得了较为理想的效果     

某气田井下油管腐蚀与防腐现状及分析

随着我国石油天然气工业勘探开发的发展,含H2S、CO2、Cl^-及含水等多种腐蚀介质的油气田相继出现,腐蚀问题越来越引起人们的关注。特别是在以上三种腐蚀因素同时存在的情况下,腐蚀原因更难以分析。通过对8口气井油管腐蚀检测和模拟试验的基础上,对气井中处于H2S、CO2、Cl^-及含水等多种腐蚀介质下的油管腐蚀规律进行了初步探讨,得到了一些认识。