随钻扩眼工具钻压分配比的计算方法及对钻速的影响

为了研究随钻扩眼工具在钻井过程中的破岩特性,更好地发挥其在钻井过程中的优点,建立了随钻扩眼工具井底钻压的计算模型。依据岩石破坏的应变能密度基本原理,推导出了阶梯效应指数计算表达式,并得出了用阶梯效应指数与井眼几何参数为变量的阶梯井眼的钻压分配比计算方法,并分别进行了理论和实例分析研究。理论分析结果表明,随钻扩眼形成的阶梯式井底岩石要比领眼井底岩石接近屈服状态,岩石更容易破碎。实例分析也表明,随钻扩眼工具比相同尺寸钻头的钻具有更好的快速钻井效果,验证了理论计算结果的正确性。     

深水钻井井筒全瞬态传热特征

深水钻井作业期间的井筒温度是深水钻井设计和安全钻井的重要基础数据。基于深水钻井液循环时井筒与地层和海水的传热机理,建立了全瞬态深水钻井液循环温度计算模型,模型与Holmes实验井实测温度吻合程度较高。利用一口深水模拟井数据,分析了水深、水温、隔水管保温层等因素对钻井液循环温度的影响。研究表明,深水井筒温度随井深变化幅度小,一般不超过30℃;水深相差500 m时,一般会使井底温度相差约5℃,但基本不影响钻井液出口温度;隔水管保温层对井筒温度影响大,而季节变化对深水钻井液的循环温度基本没有影响。     

深井超深井内壁磨损套管剩余强度计算

采用理论分析和有限元相结合的方法,给出了深井超深井套管磨损面积与磨损深度预测模型,以及均布外载条件下内壁磨损套管剩余抗外挤强度和抗内压强度的计算公式。将非均布载荷等效成均布载荷,给出了非均布外载条件下内壁磨损套管剩余抗外挤强度计算公式。将建立的理论公式计算结果与现有实验数据进行了对比,二者较为吻合。建议在深井超深井套管柱强度设计与评价时考虑套管磨损和地层弹性参数的影响,同时开展不同类型磨损套管剩余强度实验研究,进一步验证理论计算结果的精度及适用条件。     

元坝地区陆相地层钻井提速配套技术

四川盆地元坝气田天然气资源丰富,是中国石化的重点勘探开发区块,但钻速慢、钻井周期长是该区深井-超深井所面临的共同难题,该区域陆相侏罗系沙溪庙组-三叠系须家河组地层岩石致密、硬度高、可钻性差,此井段钻井周期约200 d,占全井钻井周期的45%,严重制约了钻井提速提效。为此,开展了扭力冲击器配合PDC钻头、涡轮配合孕镶金刚石钻头、气体钻井等新技术应用试验,在试验效果的技术经济分析基础上,提出了延长气体钻井应用井段和深度的方案;对于不宜开展气体钻井的钻井液井段,如侏罗系自流井组中上部以浅地层或钻井液密度较低的地层推荐采用扭力冲击器提速,自流井组中下部-须家河组地层推荐应用涡轮钻具提速的方案。YB27-1H等11口井第三次开钻的Φ314.1 mm井段平均进尺1 885.29 m,钻井周期缩短到166.18 d,较前期平均值缩短34 d。采用上述配套技术后,无论是钻井周期、日进尺均优于前期施工井,陆相地层提速提效取得了显著效果。     

随钻声波遥测及其关键问题分析

为寻求更高数据传输速率和受工作环境影响更小的井下随钻无线传输技术,从传输信道特性、噪声干扰、码间干扰、换能器、电源及深井和超深井应用等方面对随钻声波遥测技术的关键问题进行了分析和讨论.结果表明,随钻声波遥测技术可以达到上百bps的数据传输速率,是一种非常有前途的井下随钻无线传输技术.     

井壁稳定问题的不确定性分析方法探讨

井壁稳定性失效是钻井工程中主要的复杂情况之一,给钻井作业带来了很大的困难和安全隐患。针对井壁稳定性问题,文中探讨了4种不确定性分析方法:蒙特卡洛(Monte-Carlo)模拟法、统计误差分析法、一次二阶矩法及一次可靠度法。分析发现,基于蒙特卡洛模拟法得到的结果更为保守,更有利于保持井壁稳定性。同时,对影响井壁问题的各个因素进行了敏感性分析,获取了井壁稳定性计算模型中最为敏感的因素:对于坍塌压力最为敏感的因素是最大水平地应力,对于破裂压力最为敏感的因素是最小水平地应力。研究结果有助于确定影响井壁稳定可靠度最为敏感的因素,并运用一定方法提高敏感因素的准确程度,最终减少坍塌及破裂压力预测结果的不确定性,从而提高井壁稳定的可靠度。     

钻井液热物性参数测量及其对井筒温度场的影响

为准确计算钻井过程中井筒内的温度分布,基于瞬态热线法及热平衡原理设计了钻井液热物性参数测试仪.利用该仪器对聚合物钻井液和聚磺钻井液的导热系数和比热进行了实测研究,分析了钻井液导热系数和比热变化对井筒内温度计算值的影响,得到了2种钻井液的导热系数和比热随温度变化的规律,并依据实验数据拟合出了不同温度下2种钻井液的导热系数和比热求取公式.考虑温度对钻井液物性参数的影响,建立了井筒温度场模型.研究表明,钻井液热物性参数的变化对环空温度计算值的影响明显,并通过温度场间接影响到井筒内其它参数的计算.     

含可信度地层破裂压力的钻前预测方法

地层破裂压力是钻井工程设计的基础数据,由于海上深井苛刻地层环境的复杂性、基础资料的不完备性以及预测模型的适用性等问题,地层破裂压力的解释结果存在一定的不确定性。文中首先分析了地层破裂压力预测模型中地质力学参数的测井解释方法,然后以相似构造井同一层组内的地质力学参数的测井解释结果为样本,构建样本库,并基于正态信息扩散原理,得到了地质力学参数的概率分布函数,再将地质力学参数的概率分布函数代入地层破裂压力计算模型中,基于Monte Carlo模拟得到待钻井任意井深处的地层破裂压力概率分布,最终建立了具有置信度的地层破裂压力区间。实例分析表明,计算得到的含可信度地层破裂压力更切合钻井工程实际,文中建立的方法对于分析海上深井苛刻地层破裂压力的不确定性具有一定参考价值。     

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。     

喷嘴方位角对PDC钻头齿清洗力的影响

对不同喷嘴方位角时水射流对ＰＤＣ钻头齿清洗力的影响进行了实验究。根据悬臂梁原理设计了实验装置。用均布于模拟钻头刀翼上的５根测杆作为测量元件，可以测出水射流对模拟钻头齿上的水力清洗力。