水平井眼中受压钻柱的临界载荷计算

对水平井眼中钻柱所能承受的临界载荷进行了分析计算，推导出了水平井眼中钻柱临界压力的计算公式。研究表明，水平井眼中钻柱所能承受的临界载荷和所使用钻杆的单根长度有密切关系。钻杆的单根长度越长，钻柱所能承受的临界载荷越小。     

水平井段钻柱稳定性分析的有限元法

水平井钻井技术已成为钻井领域中一个十分重要的研究方向。水平钻井进入水平段后，其轨迹控制的好坏直接影响整个工程的质量。因此，水平井段钻柱力学特征的研究占有重要的地位，钻柱的稳定性分析则是研究的主要内容之一［１］．本文提出用有限单元法对水平井中水平段钻柱进行稳定性分析。     

水平井钻柱强度分析

水平井钻柱承受自重、钻压、钻头阻力、扭转矩、钻柱与井壁间的接触力等的共同作用。水平井钻柱受力属于拉压、扭转、弯曲,剪切等并存的组合变形,也属于接触问题。本文用接触有限元理论对复杂的水平井钻柱受力进行了分段分析,并以某油田水平井钻柱作为实例进行了钻柱各节点的强度计算。计算结果已被实践证明,文中方法是正确的。     

水平井钻柱动力学研究进展

水平井钻柱动力学是水平钻井工程的重要理论基础.通过水平井钻柱动力学分析可以很好地了解水平井钻柱的运动状态,科学地预测和控制井眼轨迹,揭示钻柱失效的动力学机理.就目前国内外水平井钻柱动力学研究现状进行了分析研究.综合研究表明,目前水平井钻柱动力学理论研究较欠缺,已滞后于实际工程应用,研究的内容也侧重钻柱动力学的某一方面.指出了今后水平井钻柱动力学研究的方向,提出了用全井钻柱系统动力学模型来研究水平井钻柱动力学.     

水平井钻柱摩擦力的计算

本文介绍了不同工况下水平井钻柱摩擦力的计算方法。计算结果表明,起钻和井底动力钻具钻进两种工况,钻柱与井壁间有较大的摩擦力。并指出降低摩擦力的有效措施是将造斜率较大的井段放在井眼下部,采用油基钻井液及轻质材料钻杆。     

水平井钻柱悬重视规律解析分析

对水平井起下钻过程中的钻柱悬重规律进行了理论研究了建立钻柱拉力微分方程，并经过严密的数学推导得到了钻柱悬重的解析解，该解析解简便实用，可用于预测和计算水平井的起下钻悬重规律。文中采用这些公式对长庆油田塞平－１水平井所用典型钻柱结构的悬重规律进行了理论计算，计算结果与实测数据较吻合，验证了本文理论模型的合理性。     

短半径水平井钻柱强度和应力计算

短半径水平井中钻柱的受力和强度计算问题是一几何非线性和边界非线性相互耦合的双重非线性问题，推导了非线性梁单元的力与位移的关系，建立了空间梁单元切线刚度矩阵的精确表达式，给出了结合随动坐标系（Corotation)对短半径水平井钻柱的受力进行非线性有限元分析的步骤。实例计算分析了一口实钻短半径水平井，结果表明本文提出的方法是可行。     

气体钻水平井的钻柱振动分析

在水平井的钻井过程中,钻柱处于复杂的运动状态,振动是一种常见的现象,钻柱的共振是引发钻柱失效的主要原因之一。气体钻井过程中钻柱的动态响应很大,容易失效。以气体钻水平井的钻柱为研究对象,利用ANSYS软件分析了钻柱的轴向振动、横向振动、扭转振动及耦合振动,建立了钻柱各种振动的模型;通过实例分析获得了钻柱振动的规律,得到了水平井钻井过程中钻柱各种共振频率。该项研究为减少水平井钻具受损、优化钻井参数、避免钻柱共振提供了可靠的理论依据。     

弯曲井眼中钻柱的稳定性分析

用力法对弯曲井眼中钻柱的稳定性进行了分析计算，推导出了弯曲井眼中钻柱挠曲线方程的表达式。研究表明，弯曲井眼中的钻柱无论初弯曲的情况怎样微小，其承载能力总是比Euler临界载荷小，钻柱初弯曲的情况越严重，其承载能力越小。     

水平井钻柱接触摩擦阻力解析分析

建立了大斜度定向井及水平井起下钻过程中钻柱摩擦阻力微分方程，并推导得到钻柱摩阻的解析解。采用计算公式对长庆油田塞平－１水平井所用典型钻柱结构的摩阻进行了理论预测，预测结果与现场实测数据较吻合，验证了理论模型的合理性。     

川渝地区三维水平井钻柱力学模型研究

近年来川渝地区的水平井多设计为三维水平井,特别是页岩气井多设计为丛式三维水平井井组。三
维水平井大幅度扭方位后均不同程度的出现摩阻、扭矩增大、钻具偏磨、定向托压等严重现象,严重影响了钻井安
全和钻井速度。为此,在调研分析国外钻柱力学试验数据的基础上,研究三维水平井整体钻柱三维力学模型,结合
有限元理论对钻柱受力力学分析方法,考虑井眼几何形状、钻柱屈曲、钻柱刚性对钻柱力学的影响,提出了三维空
间中的整体钻柱与井壁接触力、摩擦力分布的计算方法,采用微软ｎｅｔ平台ｃ^＃语言编制了相应的计算机软件,使现
场施工人员能够根据钻柱力学仿真数据及时了解井下钻柱形态与受力状态,及时调整施工参数,避免井下复杂情
况的产生。     

水平井钻柱设计

从分析斜直井钻铤受力特点入手,论述了水平井钻柱的受力特点、设计原则和设计方法。设计实例表明,设计水平井钻柱时,在大斜度井段和水平井段使用加重钻杆或普通钻杆,而在垂直井段使用少量钻铤,以降低旋转扭矩和提升载荷,减少压差卡钻的可能性,以及简化钻柱结构。     

水平井钻柱中传输井下信息声波频率的选择

水平井水平段钻进的钻柱具有独特性,且钻进时传输的井下信息量大,传输速度要求高,因此探索在水平井内利用声波来传输井下信息非常必要。利用有限差分法对加重钻杆及普通钻杆内声波传播的频谱结构进行了计算分析,对φ127.0 mm加重钻杆及普通钻杆、φ139.7 mm加重钻杆及普通钻杆中声波传播的频谱结构差异进行对比,探讨了材料差异对声波频谱的影响。研究结果表明,相同材料加重钻杆的频谱结构与普通钻杆相比,阻带宽度产生变化,通带中心位置基本不变;2种结构通带的交集随着频率的降低而增大;通带顶端毛刺的波度幅值变大、数量变少。φ127.0 mm加重钻杆与φ139.7 mm加重钻杆的频谱结构基本无差异。加重钻杆材料差异导致频谱结构变化较大,实际选频中不可忽略此差异。水平井钻柱中传输井下信息声载波的频率应该全面考虑上述因素,选择在频谱结构中通带的交集范围之内。     

钻柱的动力不稳定性

从整体钻柱入手,考虑波动轴向力、钻井液的流动和质量,以及钻柱旋转的影响,建立了较接近实际的钻柱弯曲振动模型;推导出钻柱弯曲振动的偏微分方程并求出弯曲振动的频率;角渐近线方法确定在波动钻压作用下钻柱的动力不稳定区域,分析了动力失稳的特点及影响动力不稳定区域的因素。     

水平井钻柱系统动力学特性分析模型的建立

相较于直井及斜直井,水平井应用较广,但目前关于水平井整体钻柱动力学特性的研究不够深入。为探究其动力学特性,基于有限单元法以及钻柱动力学方程,综合考虑弯曲井眼轨道、钻柱与井壁非线性碰撞接触等因素,建立水平井钻柱系统钻进仿真模型,将仿真模型结果与Johancsik模型对比,验证了仿真模型的准确性。通过模拟钻进全程来剖析稳定器、大钩载荷以及卡钻情况对钻柱系统整体动力学特性的影响。研究结果表明：三维模拟分析钻柱与井壁接触力及钻柱振动验证了稳定器可减少钻柱与井壁的碰撞;当卡钻情况发生时,水平段和竖直段钻柱屈曲特性逐渐从螺旋屈曲转变为正弦屈曲;较之于未施加大钩载荷的情况,施加大钩载荷后降低了钻柱的钻进速度,缓解了钻柱的振动,验证了实际作业中施加大钩载荷的必要性;经模拟分析确定临界大钩载荷,当在钻柱端施加的大钩载荷大于临界值时,钻柱在钻进过程中会发生卡钻的情况;当其小于临界值时,大钩载荷的值越大钻柱轴向进给及横向振动越稳定,钻柱与井壁的接触力越小,在实际钻井作业中可依据井况调整大钩载荷的值。研究成果可为钻柱研究设计及结构优化提供参考。     

水平井钻柱延伸能力影响因素分析

页岩气、煤层气等非常规油气开采技术近年来发展迅速,为了降低钻井成本和提高储层的开发力度,水平井作为一种提高油气产量和采油效率的有效开采方法,在钻井工程设计中被广泛使用。水平井段延伸越长,经济效益就越好。但水平井段的可钻长度不能无限延伸,还受地质条件、地面设备和工程设计等多因素的制约。水平井段能延伸多远,能否根据现有条件准确预测,成为水平井钻井领域研究的一个重要课题。文章从工程设计、地层因素和工程技术三个方面详细分析了影响水平井水平段延伸能力的因素,通过对井深剖面、造斜率、摩擦系数、钻具组合、钻柱屈曲变形、钻压、水力参数等影响因素的限制机理的研究,得出通过优化井身剖面设计,优选钻井参数,提高钻井泵额定泵压等措施,达到有效提高水平井水平段延伸能力的目的。     

水平井钻柱-井壁摩擦诱导黏滑振动机理研究

水平井钻柱系统黏滑振动严重威胁井下钻柱及工具的安全性.为了揭示水平井钻柱系统与井壁非线性摩擦诱导钻柱系统黏滑振动机理,基于质量-弹簧-阻尼离散方法及Stribeck摩擦理论,建立了水平井全井钻柱系统非线性动力学模型.对无钻压加载条件下的水平井钻柱系统在不同井段和不同钻井工况参数下的动力学响应进行了分析.分析结果表明:钻...     

深井钻柱临界转速的计算方法

深井钻井中，转速对钻速的影响非常明显，当转速达到某一值时，就会引起钻柱共振，导致钻速降低。在对钻井钻柱进行力学分析的基础上，建立深井钻柱临界转速的计算模型ｎｃ＝３０Ｐ／。通过某油田Ｘ地区的实际数据计算，表明该地区的转速可再提高１５转／分左右。