井眼弯曲平面倾角对钻头侧向力的影响研究

井眼轨迹的空间形状是影响钻头侧向力特别是方位力的一个主要因素。文中利用弯曲平面倾角来描述井眼轨迹的弯曲方向,并探讨了弯曲平面倾角对钻头侧向力的影响及其规律。结果表明,弯曲平面倾角和井眼曲率的有机结合可以很好地描述井眼轨迹空间形状对钻头侧向力的影响。当弯曲平面倾角为0°时,钻头上的方位力近似为零,而当弯曲平面倾角接近90°或270°时,钻头上的方位力绝对值最大。在不考虑地层因素的影响时,井眼的弯曲平面倾角及弯曲程度是产生钻头方位力的一个主要因素。在现场井眼轨迹控制过程中,应充分考虑这一特点。     

定向井轨道控制中的地层力分析与验证

地层力是影响定向井井眼轨道的一个重要因素.为了预测和控制井眼轨道,必须对地层力进行定量分析.本文提出了钻头各向切削指数、钻头各向切削异性指数和综合切削各向异性指数等新慨念,在此基础上,考虑实际钻头的各向切削异性、地层各向异性、地层倾角、钻压、钻头倾角、体积破碎和表面破碎等因素,推出了地层自然造斜力的普遍表达式和各种简化条件下的相应计算公式.本文运用钻压圆锥方法,考虑地层走向的影响,进一步导出了在定向钻井中计算地层变井斜力F_α和地层变方位力F_φ的一组公式.导出了临界地层倾角方程,对钻头趋向问题的经验说法作出了定量解释.文中给出多例验证,表明了上述理论分析与钻井实践具有较高的相符程度.     

井眼轨迹预测研究的回顾和展望

<正> 一、前言 井眼的轨迹控制一直是钻井工程中最重要的问题之一。 影响井眼轨迹控制的因素很多,大致可分成三个方面:底部钻柱的力学性能、地层岩石的状态或应力和钻头与岩石的相互作用。地层岩石的状态和地层应力方面已有研究成果,并在井眼轨迹控制方面得到应用。人们对钻柱在井中的工作环境作适当假设后,已能近似计算或测量出钻头的方位和钻柱给钻头的侧向力(造斜力与方位力)。但是,牙轮钻头与岩石的相互作用至     

预测井眼轨迹的实用方法

通过定量计算地层力和分析井眼几何形状、钻头力及钻具结构特性对钻进方向影响，提出了钻具结构柔度概念和算法，建立了定向井井眼轨迹预测新模式，为井眼轨迹控制提供了一种新的实用方法，并经胜利油田十几口井现场应用，收效明显。     

牙轮钻头侧向切削的计算机仿真

系统地分析了牙轮钻头与井壁相互作用过程,建立了牙轮钻头运动仿真模型。对钻头的横向运动,井壁模式的形成和发展过程进行了详细的分析;探讨了牙轮钻头侧向切削机理;建立了描述牙轮钻头侧向切削过程的仿真模型和计算机仿真程序。 采用该程序可以对不同结构的钻头在不同钻井条件下,钻头的侧向切削能力、井眼偏移程度和井眼轨迹作出相应比较和判定。     

井眼轨迹预测控制技术

通过对底部钻具组合受力变形分析、地层力的计算及井壁变形影响分析，提出了钻具结构集度的概念和计算方法；在分析影响井眼轨迹主要因素的基础上，用数理统计的方法，建立了井眼轨迹预测模式，完善了井眼轨迹预测控制技术。经现场应用，收效显著。     

川南深层页岩气井大尺寸井眼一趟钻PDC钻头优化设计研究与应用

?406.4 mm大尺寸井眼钻井中通常采用大钻压、高转速等钻井参数，在高强度、高研磨性地层中钻进时，PDC钻头相较于在小尺寸井眼中振动更剧烈，切削齿更易崩损，单只钻头进尺及机械钻速受到影响。文章以川南Y202井区深层页岩气井的?406.4 mm钻头在自流井及须家河等高强度、高研磨性地层钻井为例，通过分析地层岩石力学特征及邻井钻头的使用情况，优选切削齿齿形、高耐磨切削齿材料、钻头刀翼数量，优化冠型剖面、钻头动态力平衡性能等，开展了大尺寸井眼PDC钻头优化设计研究。所设计的?406.4 mm大尺寸井眼PDC钻头X616K在配合大扭矩螺杆的情况下，成功实现该井区Y212井及Y215井两口井的大尺寸井眼一趟钻完成钻井作业，较邻井节约起下1～3趟钻的起下钻作业，缩短钻井周期2～3 d,提速效果显著。文章研究成果可为其他区块的大尺寸井眼PDC钻头优化设计提供参考。     

岩石力学性质对井眼轨迹走向的影响机理

为了提高在极软、极硬地层中钻井时的井眼轨迹预测与控制能力,研究了岩石力学性质对井眼轨迹的影响机理和相应的控制措施。基于纵横弯曲连续梁理论,分析了地层力学性质对下部钻具组合导向性能的影响,在此基础上,建立了考虑地层力学性质的钻头导向模型,利用钻头导向模型定量描述钻压、造斜力、地层可钻性和钻头各向异性对井眼轨迹的影响。对于Φ215.9 mm井眼,井眼瞬时扩径率小于3%时,宜采用弯壳体螺杆钻具,井眼扩径率大于3%时,弯接头配合直螺杆导向能力更强;地层可钻性级值由1增大为10时,趋势角从6.00°降为1.00°。软地层和侧钻井眼推荐使用弯接头配合直螺杆钻具,硬地层推荐使用侧切能力强的钻头配合单弯螺杆钻具。      

地层力计算的新模型

根据钻头与地层相互作用理论,结合钻头的力学分析,建立了地层力计算的新模型.模型重点考虑了井眼轨迹变化和地层各向异性的影响,克服了以往只能由稳斜稳方位(或稳斜)条件确定地层力的缺点,它适用于井眼轨迹任意变化的状态.模型具有广泛的使用价值.文中还讨论了地层力的影响因素和分布特征.并结合大庆油田南Ⅱ区的实钻井史资料,得出了该地区的地层力数值和地层力与钻压的平均比值为0.74%.     

考虑钻头与地层相互作用的侧钻水平井轨迹预测方法

在侧钻水平井钻井过程中，由于造斜率高，从造斜点到半点之间的井段长度有限，给侧钻井的井眼轨迹控制带来较大的挑战。考虑钻头与地层之间相互作用、钻头切削各向异性以及钻头侧向力等因素的影响，建立了侧钻水平井造斜井段采用弯外壳螺杆钻具滑动钻进时的轨迹预测模型，并用现场实钻数据对理论模型进行了验证，为侧钻水平井井眼轨迹预测及井眼轨迹控制提供了一种行之有效的方法。     

基于不稳定渗流压裂水平气井产能研究

对于低渗、特低渗气藏，用水平井开采不一定能取得满意的效果，水平井水力压裂技术已成为开采低渗透气藏的重要手段，水平井压裂后的产能预测又是水平井压裂技术的一大难题。文章以生产过程中裂缝内流体的非稳态流动为基础，应用复位势理论、叠加原理和数值分析求解方法，并考虑压裂水平井地层渗流和水平井筒管流耦合，建立了压裂水平井多条裂缝相互干扰的产能预测新模型，使计算结果更加合理。计算结果表明：该模型计算产量与实际生产数据符合率高；水平井筒内的压力损失对压裂水平井的生产动态有一定的影响；水平井内每条压裂缝的产量并不相等，端部裂缝的产量高于中部裂缝的产量；水平井筒内的压力呈不均匀分布，从指端到根端压力逐渐降低；裂缝不对称会使压裂水平井产量降低。研究成果对低渗透气藏的压裂水平井的设计具有一定的指导意义。     

牙轮外区牙齿与井壁相互作用的仿真研究

牙轮钻头的外区牙齿(包括背锥齿、修边齿和外圈齿)在石油钻井破碎岩石过程中起着重要作用,能提高机械钻速和提高井壁质量.在现代牙轮钻头几何学基础上研究建立了牙轮钻头的空间模型,井壁过渡区的空间模型,外区牙齿的离散模型,外区牙齿与井壁相互作用的仿真模型.根据上述模型,我们开发出了相应的仿真软件.通过该仿真软件可以分析和评价外区牙齿切削井壁的能力,在微机上可以清楚地观察到外区牙齿与岩石相互作用的过程.同时能得到牙齿的切削功、摩擦功、切削岩石的体积等数据信息.该软件使用方便,对钻头设计者正确有效地布齿和提高钻头的整体性能有重要的指导意义.     

凝析气井井筒动态分析方法及软件研制

常规凝析气井井筒动态分析仍多沿用单相气井的节点分析进行经验修正的方法去近似分析，忽略了井筒中流体相态变化和组成变化的影响。特别对于富凝析气井，更应该考虑井筒中相态变化的影响。文章在常规方法基础上，按流态的不同综合利用垂直管流公式，根据井筒内气液比高低将凝析气井井筒动态分析分为高气液比和低气液比两种情况，结合流体相平衡热力学闪蒸计算，运用状态方程模拟，对其中的偏差因子、气液界面张力、粘度等进行修正，该预测方法就比常规方法更适用于凝析气井。同时根据文章给出的凝析气井井筒动态预测方法和计算模型，采用VB语言结合Access数据库，编制了相应的凝析气井井筒动态计算软件包，运用该软件，可以准确预测凝析气井的井筒动态，改善数值模拟一体化动态分析效果。现场应用取得了较好的效果。     

以钻杆“准螺旋”状态模拟钻井液携砂状况

钻井过程中的钻柱状态，并非是无规则地贴附在井壁上．而是呈“准螺旋状”沿井眼轴线方向排列。分析了岩屑床形成的力学模型、水力学模型以及它们共同作用的模型，研究出了不同钻柱状态对钻井液流动的影响。在发生钻柱“准螺旋”状态的井段。钻井液所携带的岩屑更容易形成岩屑床。利用钻杆的“准螺旋状”性质，提出了一种模拟和预测钻井液在水平井与大斜度定向井井眼内携砂效果的新方法，根据该方法可判断钻井液携砂情况。并较准确地指出井眼内由于钻井液携砂不良而易于沉砂的位置。同时编制了相应的模拟软件。该软件结合渤海秦皇岛32—6平台的钻井实践进行了验证。获得了较满意的结果。     

水平井变孔密分段射孔井筒压降计算模型

射孔是水平井完井的主要方式,由于流体在水平井筒内的流动为变质量流,在水平井筒内必然因流体的流动而引起压力损失,主要包括摩擦压力损失、加速压力损失以及混合压力损失.以渗流理论和流体力学相关知识为基础,考虑地层流体和井筒流体的相互耦合作用以及现场的实际需要,提出了变孔密分段射孔的概念,推导出了水平井变孔密分段射孔的井筒压降模型,并分析了孔眼密度变化对水平井井筒压降的影响,为水平井新型完井方式的井筒压降计算提供了理论依据.     

旋风状井底模型的新型钻头运动特性

针对现有钻头心部破岩效率不高的情况,提出一种旋风状井底模型的新型钻头（旋切钻头）。通过研究旋切钻头的运动行为,分析钻头自转坐标系与公转坐标系,建立切削齿位置方程与速度方程,确定切削齿与岩石的接触段,得到接触段上的速度分布结果。根据算例计算与分析发现旋切钻头破岩过程大圈齿过中心,利用冲击与切削综合作用进行破岩,从井底为接触起点,井壁为接触终点,切削齿破岩行为具有从下往上、从里往外“刨”的效果。研究结论对于提高钻头心部破岩效率,进行切削齿破岩机理研究具有参考意义。     

随钻电阻率测井的各向异性影响及校正方法研究

随钻测井(LWD)是在钻井过程中实时测量井眼穿过地层的各种岩石物理参数,其电阻率测井的影响因素包括井眼、仪器偏心、井轴与地层的相对倾角、地层电性各向异性、围岩、电介质和泥浆侵入等,若不对这些原始数据进行必要的校正处理,就可能失去随钻测井的地层评价意义。在诸多的影响因素中,地层电性各向异性和相对倾角对大斜度井和水平井的随钻电阻率测井影响最大。目前,对随钻测井曲线进行环境影响校正的方法主要有图版法和计算机自动校正法。校正图版是根据理论计算或实验结果做出的,不适合于逐点对所有井段的地层进行较全面的环境影响校正。自动校正法主要是根据理论研究或对解释图版曲线采用拟合校正公式,而实现自动校正。本文分析了随钻电阻率与各向异性和相对倾角的关系,对校正图版曲线采用最优拟合得到校正公式,来实现随钻电阻率测井的各向异性的自动校正,效果良好,值得推广应用。     

水平井产能预测及射孔参数优选系统研究

随着钻井和采油技术的飞速发展，一些低渗、超薄油层相继投入开发。由于水平井开采技术具有良好的开采效果,其在各油田受到了重视和应用。根据现场资料，对影响水平井产能的敏感性参数进行了深入分析，对射孔参数进行了优化设计,并编制了相应的计算机软件，为水平井的设计与应用提供了依据。     

THE FACTORS AFFECTING THE PRODUCTIVITY OF HORIZONTAL WELLS

ＴＨＥ　ＦＡＣＴＯＲＳ　ＡＦＦＥＣＴＩＮＧ　ＴＨＥ　ＰＲＯＤＵＣＴＩＶＩＴＹ　ＯＦ　ＨＯＲＩＺＯＮＴＡＬ　ＷＥＬＬＳＴＨＥＦＡＣＴＯＲＳＡＦＦＥＣＴＩＮＧＴＨＥＰＲＯＤＵＣＴＩＶＩＴＹＯＦＨＯＲＩＺＯＮＴＡＬＷＥＬＬＳ￥ＨｕＤｏｎｇ－ｈｕｉ；ＹａｎＪ...     

水平井钻井过程中井底钻压预测及应用

钻头的性能主要通过机械钻速来评判,而井底钻压是影响机械钻速的主要参数。特别对于水平井,其水平段摩阻大、不易施加钻头载荷,导致井底钻压与地面钻压差异较大,因此计算和测量井底实际钻压非常重要。综合Johancsik模型和Aadnoy 3D模型并考虑管柱的刚度,建立了摩阻扭矩模型。井底钻压的计算分为两步,即先使用钻头空钻数据计算钻柱与井壁间的摩擦因数,然后用所得摩擦因数预测钻井时的井底钻压。同时,在Visual C++2013的集成开发环境下,利用C#开发了井底钻压的计算程序,使用开发的程序对摩擦因数和井底钻压进行了计算。结果表明:计算所得井底钻压在数值和变化趋势方面与实测值吻合较好,钻压计算模型和程序能够依据地面钻井数据准确预测井底钻压。井底钻压计算模型和程序可用于钻井事后分析,也可与常规自动送钻系统集成实现井底钻压的准确控制,从而提高钻头性能和钻井效率、降低钻井成本。