钻柱拉力扭矩模型在侧钻水平井中的应用

在油气井作业中,由于钻柱和井壁接触所产生的轴向阻力和扭矩损失对钻井和修井作业均有很大的影响，甚至成为作业成败的关键。钻柱的拉力和扭矩分析是水平井和大位移井设计和施工的重要内容。为此，介绍了钻柱拉力扭矩分析的数学模型、钻柱稳定性判别方法和屈曲后的附加压力和附加应力的钻柱强度校核方法。对钻进过程中的G104-5CP12侧钻水平井钻柱的各种运动状态进行了力学分析。计算表明，在正常施工过程中钻柱一直处于稳定状态，具有比较大的安全系数。     

套管柱拉力—扭矩模型及在定向井中的应用

在固井作业中，不仅要将套管下入到设计深度，还要在注水泥浆结束后，上提、下放和旋转套管以提高固井质量；在某些特殊情况下，还有可能将套管起出。在固井施工之前，应该对套管柱进行拉力和扭矩分析，以确认套管强度和地面设备是否满足要求。文中在考虑钻柱刚度的基础上建立了定向井套管柱拉力扭矩模型，提出了套管柱强度校核方法。对大庆油田的一口定向井的套管柱进行了拉力、扭矩和强度分析。结果表明，该井套管具有足够的强度，可以实施上提、下放和旋转套管作业。     

大位移井钻柱粘滑振动机理分析及减振研究

通过将钻柱系统等统一成一个集中质量摆,分析了在非线性钻头扭长和钻柱与井壁间摩扭矩作用下钻柱系统的稳定性,并从钻柱氯转振动能量度,阐明了钻柱产生的粘滑振动的原因,在对非线性钻头扭矩和钻柱与井壁间摩扭矩进行适当简化的基础上,给出了钻柱产生的粘滑振动的判别式,分析了钻柱粘滑振动的影响因素及防止和消除钻柱粘滑振动可能 的途径和措施,并对顶部扭矩负反馈减振方法进行了讨论,给出了其数值模型拟结果。     

海底大位移井井眼净化程度和卡钻可能性监测

在稳态拉力-扭矩模型的基础上,考虑海底大位移井井眼轨道和钻柱的特点,建立了用于监测海底大位移井钻柱与井眼摩擦系数的数学模型,提出了判断井眼清洁程度,井眼光滑程度,缩径,坍塌,键槽等复杂状况的方法.     

深层页岩气水平井钻柱动态摩阻扭矩分析

为了研究钻柱接触和钻柱振动对动态摩阻扭矩的影响，建立了实钻井眼轨迹的三维全井钻柱系统动力学数值仿真模型，针对深层页岩气水平井摩阻扭矩大的问题，分析钻进过程钻柱系统摩阻扭矩、应力分布及振动情况。研究结果表明：钻柱所受平均摩阻扭矩在增斜段处激增达到极大值，而进入水平段后，摩阻扭矩急剧减小，最后趋于稳定；水平段的平均摩阻扭矩略大于调整段，且摩阻扭矩的数值分布趋势与接触力、钻柱所受应力的分布趋势相同；钻柱所受的摩阻扭矩除了增斜段是连续分布的以外，水平段和调整段都是间歇性分布，但水平段比调整段分布更密集，同时钻柱接触力在水平段和增斜段都为低边接触；每当钻柱因井斜角、方位角变化而弯曲时，其所受应力、接触力和摩阻扭矩都会明显增加，且增加快慢与钻柱的弯曲程度呈正相关。所得结论可为深层页岩气水平井钻井参数优选及提速方案制定提供理论依据。     

摩阻扭矩装置钻柱稳定性分析及可视化应用

钻进过程中钻柱的非线性屈曲影响着摩阻扭矩试验装置的安全和平稳运行。针对现有的水平井摩阻扭矩试验装置,基于动力学软件ADAMS,结合力平衡理论和相似理论,建立了与真实试验装置具有一致钻井参数的水平井段钻柱-井壁动态非线性接触模型。研究了不同钻压下钻柱在井筒中的运动状态与钻柱系统各测点的偏移量,通过分析得到钻柱屈曲的临界预警钻压为29 N,进一步保证了装置的安全运行,提高了钻柱摩阻扭矩装置的试验效率。另因钻柱系统在井筒中的钻进过程难以观测,结合仿真结果,基于Keyshot软件重现了井下钻具组合钻进过程,实现了井下钻柱系统工作状态的可视化。在试验和理论相互补充、支撑的同时便于利用该装置针对钻柱摩阻扭矩开展更深层次的研究。     

油气井管柱冲击动力问题研究概况和发展趋势

钻采作业中经常遇到管柱冲击动力问题。具体工况包括：①射孔和爆炸松扣解卡时,炸药爆炸引发的管柱冲击振动;②用震击器解卡时,突然泄流和震击力引发的管柱冲击振动;③钻柱、套管柱、油管柱、抽油杆柱断脱或刹车不灵或操作失误,导致管柱沿井筒向下滑落冲击井底或泵阀,以及管柱下放时突然遇阻的情况。对文献的相关研究进展进行了评述,并介绍了油气井管柱力学三原理、油气井管柱动力学基本方程、油气井管柱的屈曲和拉力扭矩分析、钻柱动力学、直杆和薄壁管在轴向冲击作用下的应力和变形、以及有限元力学仿真的研究进展;最后,对管柱冲击动力研究的力学模型、数学模型、求解方法和预期结果等提出了建议。     

钻柱摩阻扭矩智能实时分析与卡钻趋势预测

钻柱摩阻扭矩的实时分析对提高钻井效率、规避钻井卡钻风险具有重要作用,目前摩阻扭矩分析以钻前预测为主,但钻井过程中摩阻扭矩的实时分析尚不成熟。针对当前井底钻压扭矩预测不准、钻柱摩阻系数的确定存在盲目性等问题,提出一种钻柱摩阻扭矩智能实时分析方法。该方法利用神经网络模型实时计算井底钻压扭矩,结合摩阻扭矩刚杆模型采用二分法实时反演摩阻系数,准确分析钻柱受力。考虑到钻柱摩阻系数在一定程度上表征钻柱卡钻趋势,进一步利用该方法对钻井卡钻趋势进行预测。将该方法应用于现场数据,发现某井钻柱摩阻系数在6 000~6 100 m区间整体呈现逐渐增大的趋势,且在6 100 m处附近,钻柱摩阻系数从0.35附近陡增至0.75,变化极为剧烈,说明即将发生卡钻。经过对该井的钻井日志查证,该井在6 100 m处附近蹩停顶驱钻具卡死。说明利用该方法对卡钻趋势进行预测具有良好的效果,便于现场实时调整钻井参数,有效规避卡钻风险,提高钻井效率。     

在钻井中使用铝质管柱的优点

在钻井中使用轻质的钻柱和套管柱允许选择较小和 /或较便宜的设备 ,这可以降低钻井费用。设计钻井管柱以满足或超过一定的载荷条件和作业限制 (例如 :应力、应变、整个拉伸限制、疲劳、腐蚀等 )。影响整个设计的重要参数是钻井管柱 (套管和钻柱 )的材料密度、管柱密度影响应力(轴向应力、弯曲应力和vonMis es应力 )和管柱本身的强度 ,同时影响井架压缩和转盘扭矩 ,井架压缩和转盘扭矩是钻机选型的决定因素。本文研究了铝质钻柱和铝质套管柱的应力和强度 ,并与常规钢质钻柱和套管柱进行了比较。     

全井钻柱系统多体动力学模型

采用绝对节点坐标法建立了三维井眼全井钻柱系统多体动力学模型,将大长细比全井钻柱离散为绝对节点坐标梁单元,讨论了梁单元格式,并研究了井口、钻头处边界以及钻柱与井壁的接触/摩擦模型,给出了包含绝对节点坐标梁单元的钻柱系统运动方程。采用向后差分法求解微分-代数方程组,全面计算分析了全井钻柱系统的受力变形、摩阻扭矩、耦合振动、涡动、动力屈曲等力学特性,可在钻柱动力学研究和工程应用中发挥作用。     

Rational Characterization Complex Geology Model — Macro Velocity Model

偏移速度模型构建的精度,一直是叠前深度偏移成像结果好坏的关键。但是由于速度模型求取过程是由未知求未知的一个迭代过程,并且涉及到模型的建立、偏移和模型的修正等环节,这就要求我们针对问题的复杂性合理的描述速度模型。我们以Marmousi模型为研究的对象,根据模型不同速度的空间尺度,通过走时的变化和成像效果的对比分析,得出了以合理的尺度描述模型的一些依据,认为对于任何给定的地震数据集,在偏移速度模型中必须表现出的速度空间波长将随出现在该地震数据中的各种频率成分的空间波长而变,模型中描述速度场所必须的一些空间波长也将要随着地层的复杂性而变。对于简单的地层速度结构,采用一些简单的速度模型(具有很大的空间波长)也就足够了,对于复杂的地层速度结构,则需要更精细尺度的速度模型。但是实际建模过程中,我们很难全尺度的来描述模型。因此,在建模时,要根据模型的复杂程度,合理的限定描述模型参数的空间尺度,建立满足精度要求的宏观速度模型。     

恒定水深拖拉铺管管线的三维大挠度静态应力分析

海洋管线具有复杂的工程结构,在恶劣的海洋环境中,承受着比陆地管线更为复杂的载荷。为了保证管线安全工作,需对其进行准确的应力分析。本文应用有限元法对恒定水深拖拉铺管的管线内力、应力及位移进行了计算,并将结果与已有的计算结果进行对比,进一步分析了各种海洋环境因素对管线弯曲效应的影响,取得了有一定实用性的成果,可供海洋拖拉铺管施工时参考。     

漂浮接箍安装位置的理论计算

漂浮接箍将套管内部分隔为液体和气体2个独立段,从套管井下受力分析入手,建立了套管微元段的三维力学模型,推导了不同套管段的线密度,提出了数学模型的求解方法,从下往上计算出井口处套管所受的拉力,以此来判断是否需要下入漂浮接箍,同时计算漂浮接箍的安放位置,应用编制的计算软件,分别对无需安装浮箍与需要安装浮箍的例子进行了计算。     

川西地区九龙山构造砾岩储层敏感性实验分析

四川盆地西北部九龙山构造下侏罗统珍珠冲组气藏的储层岩石矿物特征和孔隙结构十分特殊和复杂,颗粒大、裂缝发育且非均质性强,具有低孔隙度、低渗透率致密储层的特征,目前对开发过程中的储层伤害机理及主要伤害因素尚未掌握。为此,进行了系统的岩心实验分析,结果表明：该区储层总体表现为强速敏性和强-极强水敏性,速敏渗透率损害率为67.2％～94.1％,水敏渗透率损害率为71.3％～95.5％,渗透率越低,速敏性越强;碱敏性中等偏强-强,碱敏渗透率损害率为48.6%～90.9%,酸敏性弱,注酸前后渗透率变化不大;应力敏感性强,裂缝受压后产生闭合难于恢复,渗透率损失率大。总之,该气藏储层敏感性强,极易被伤害,主要伤害类型为水敏、速敏和应力敏感,建议气田生产中避免“强采强注”,施工中采用合理矿化度的工作液,加入适当的黏土稳定剂,并控制酸碱度。     

盐穴储气库氮气阻溶造腔过程中的管材腐蚀

受制氮工艺影响,在氮气阻溶过程中,注入的氮气中含有一定量的氧气,导致井下及井口金属材质出现腐蚀,影响后期储气库的安全平稳运行。通过室内高温高压腐蚀失重试验,并结合扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)等表面分析技术,分别测试了氮气阻溶造腔工况下氮气浓度、井下温度和井下压力对N80套管在高矿化度盐水环境中的气液两相腐蚀速率,量化了不同因素对管柱腐蚀的影响程度。实验结果表明:现场工况条件下,氮气浓度从80%增加到99.99%,液相腐蚀速率由1.362 9 mm/a降为0.041 9 mm/a,气相腐蚀速率由0.0176 mm/a变为无腐蚀状态;温度从10 ℃增加到40 ℃,液相腐蚀速率由0.341 4 mm/a升高到0.482 9 mm/a,气相腐蚀速率由0.0051 mm/a升高到0.0089 mm/a;压力从10 MPa升高至14 MPa,液相腐蚀速率由0.544 2 mm/a升高到0.605 9 mm/a,气相腐蚀速率由0.006 6 mm/a升高到0.008 9 mm/a。根据上述实验结果,在氮气阻溶造腔实际工况下,当氮气浓度高于95%时,N80造腔管柱气液两相腐蚀速率可满足3~5年的造腔需求,认为95%氮气浓度作为阻溶剂的使用纯度下限,可为氮气阻溶造腔现场操作及制氮方式选择提供依据。     

Assisted History Matching Using Streamline Simulation

The quantity and quality of the information obtained from modern reservoir characterization techniques is still not sufficient to perfectly represent the reservoir. Therefore, reservoir models must be calibrated in order to provide a more reliable production forecast. This process is called production history matching. History matching is one of the most time-consuming tasks of a reservoir study due to the complexity of the process, multiple acceptable solutions, and demand for specialist knowledge. Many times this task is still based on a trial and error procedure, which is normally very inefficient because it involves a large number of cycles. This paper shows that it is possible to integrate the experience of the professionals involved in the process with some automatic techniques to accelerate the process and to obtain better solutions. This process is called Assisted History Matching. The use of streamline simulation as a complementary technique is applied to allow a better understanding of fluid flow behavior on the reservoir, mapping heterogeneities location, and then choosing adequate geological parameters, such as permeability and porosity, according to the identified flow patterns. Reservoir parameters are modified along blocks mapped by the streamlines. Automatic procedures are then applied along with parallel computing to find the best combination of the selected parameters. The methodology was applied to a complex real field where satisfactory results were obtained.     

焦化装置缩短生焦周期技术改造

介绍焦化装置生焦技术改造。经过对加热炉、工艺流程的改造,生焦周期从24 h缩短至18 h,装置处理量从1.0 Mt/a提高到1.25 Mt/a,循环比由原来的0.25降低到0.15,实现可调节循环比大小的操作。该装置改造后已成功运行,实践证明,采用该改造方案能耗低,经济效益好。     

论含油气盆地的地下水动力环境

本文根据含油气盆地地下水的能量特征、流动特征、压力特征及测势面特征等将盆地按地下水动力环境划分为压实流盆地、重力流盆地、滞流盆地三种基本类型。三者之间还存在具过渡性特征的叠合型盆地,即压实流-重力流叠合盆地和重力流-滞流叠合盆地。在压实流盆地中,地下水能量很大,充满生机和活力。地层压力属超压系统。地下水由盆地沉降中心的较深部位流向盆地边缘和浅部。油气围绕盆地中心呈环状聚集分布。在重力流盆地中,地下水具有一定的能量和活力,属动压系统。这时水可由盆地周缘向下渗入至盆地中心向上返出,构成向心流;亦可由盆地地势较高的一侧渗入至另一侧返出,构成穿越流。油气一般均聚集分布于泄水部位,即盆地中心或地下水泾流的中下游盆地一侧。滞流盆地中地下水属静压系统,能量小,无活力,基本不流动。压实流-重力流叠合盆地表现为流体的动压系统逐渐扩张,超压系统逐渐收缩,盆地浅部和边缘具重力流特征,深部具压实流特征。重力流-滞流叠合盆地的特征是动压系统逐渐收缩,而静压系统则不断扩大,盆地浅部和边缘具重力流特征,深部具滞流特征。按地下水动力环境的演化特征分析,压实流盆地比较年轻,重力流盆地应属中年期盆地,滞流盆地则已届老年。     

地下流体场与应力场耦合方程的有限单元法

地下流体场与应力场的耦合解越来越受到重视。关于它们的单独解，已有许多很好的有限单元方法，利用这些已有的程序来研究上述二场的耦合解很有意义。考虑介质的可压缩性，分析地下流体场与应力场的耦合方程，应用Ｇａｌｅｒｋｉｎ方法将方程离散，得到有限单元公式。设计了求流体场与应力场耦合解的三维有限单元程序，给出较详细的设计方案     

一种改进的调合辛烷值模型预测汽油研究法辛烷值

对中国石化安庆分公司（安庆石化）汽油调合组分油进行调合实验,建立了修正的调合辛烷值模型预测汽油的研究法辛烷值,利用基于LM改进的信赖域方法进行了模型参数非线型回归。选取安庆石化实际生产数据验证模型准确性,比较了线性模型、调合辛烷值模型、改进调合辛烷值模型的预测效果。通过对比3种模型的预测结果,发现3种模型中改进调合辛烷值模型具有较好的预测效果,平均绝对误差0.49,平均相对误差0.5%,残差均方和是0.74,模型的R2是1.08。