反循环空气钻井钻头结构设计及其流场分析

针对伊朗某油田的复杂地层,提出了反循环空气钻井工艺和钻头结构。采用Po/E参数化设计软件和Phoenics CFD计算流体力学软件,对660.4mm(26英寸)反循环钻头的井底流场进行了计算机仿真模拟分析。研究分析结果表明,660.4mm(26英寸)反循环钻头入口空气流量为100m~3/min时,井底流体流速为清洗岩屑所需流速的2倍多,足以清洗井底岩屑但效率较低;当入口空气流量为50m~3/min时,仍然具有清洗井底岩屑的能力,且提高了效率。研究结果为反循环钻头的结构优化设计提供了依据。     

三牙轮钻头瓢形齿齿面结构的空间解析式及积分处理

本文以空间解析几何的数学理论,推导出了三牙轮钻头瓢形齿的横截面积、体积与瓢形齿吃入岩石深度之间的数学关系式,为研究钻头牙齿破碎岩石坑的形状大小提供了基准,也可作为三牙轮钻头工作行为计算机仿真研究的参考资料。     

塑性应变准则在油井出砂预测中的应用

用塑性应变准则建立了油井出砂预测的有限元力学模型，岩石的屈服应力准则用Drucker-Prager准则。在某油画地层参数下，用该模型得到了不同井筒压差所对应井壁附近的塑性应力、应变变化结果，用这些结果可预测油井出砂情况。根据临界塑性应变，确定了井壁不出砂的临界生产压差，为油井正常生产提供了理论数据。     

管道承压能力逆转原因探讨

比较了金属材料中短裂纹与长裂纹的扩展差异,短裂纹的扩展表现为裂纹的群体行为,短裂纹不仅会在应力作用下发生扩展,而且裂纹之间还有相互作用,相邻裂纹会在扩展的基础上发生合并,形成主导裂纹,而长裂纹的扩展表现为裂纹的个体行为.管道在制造、运输、敷设过程中产生的裂纹和缺陷是产生"承压能力逆转"的原因.用断裂力学中裂纹扩展的原理分析和研究了管道产生"承压能力逆转"的过程,并提出了相应的防范措施.     

射孔套管应力集中系数有限元分析

建立了射孔套管的有限元力学模型，对不同孔径、孔密及相位角的射孔套管在外挤压力作用下的孔眼应力集中系数进行了有限元分析。旨在讨论非线性材料弹塑性范围内多孔情况下，对孔眼的应力集中系数及对管体抗挤强度的影响，为射孔套管应力集中及强度影响提供了详尽的数据，并给出了优化射孔方案。     

变温对地层结构稳定性和出砂的影响

利用简化的二维有限元网格模型，计算分析了储集层内温度受到外界影响而升高或降低时，储集层内的应力分布，并通过应力分布规律和变化规律研究了各种不同作业环节可能对地层出砂造成的影响。结果表明，温度升高原油流动能力增强，而井壁及其附近地层的稳定性将可能降低，因此，保持地层稳定和提高原油流动能力相互矛盾，在稠油开采中有必要实现二的协调统一。     

钻进过程中井壁稳定性动态分析

现有的井壁稳定研究大多都属于静态的研究,并且将岩石近似为力学性质恒定的各向同性体,所得出的结论相对于钻井工作这一动态过程中所出现的真实情况会产生一定的误差。根据Mohr-Coulomb强度准则推导出的钻井液安全密度窗口计算公式,得到了适用的钻井液密度安全范围,然后利用有限元分析中的单元生死技术,模拟了钻井工程中井眼延伸和钻井液向地层渗透进而形成泥饼和污染带的过程,并将模拟得出的结果与理论计算出的钻井液安全密度窗口相结合,研究了在动态条件下更符合真实钻井过程的井壁应力变化规律。     

射孔守井有限元模型的建立及网格划分

介绍了射完井中二维和三维有限元热流模型的建立及网格划分的基本方法,用热流场模拟射孔完井渗流场,用同一种导热率材料来模拟井筒和孔眼,该材料导热率相对于地层模型导热率为无限大时,能模拟整个射孔完井渗流场,该二维和三维模型,能研究射孔深度有无钻和压实带情况下,孔眼内流体流速、压实带外边界渗流速度、渗流压力场、全井产量及产能比并用APDL程序语言编写了二维和三维模型及网格划分的通用程序,为射孔完井经设计及产品     

井下机械式脉动发生器的实验研究

设计了一种机械式脉动发生器 ,挂接在接箍上 ,利用注水泥过程中液体在装置上的压力降实现能量转换 ,将液体的动能转化为压力脉动 ,流场扰动 ,声波场等。这些能量场在液体中传递并衰减 ,就造成了井下流场和流态的变化 ,改善了驱替效果。并在实验室对其脉动效果进行了室内实验 ,采用压力传感器和数据采集系统测试了轴心动压力 ,利用信号分析软件对采集到的数据进行了波形分析和频谱分析 ,试验结果表明 ,机械式脉动发生器的脉动效果是显著的     

高压管汇冲蚀磨损的多相流仿真

建立试验弯管和节流管汇2个高压管汇实体模型.基于CFD方法,采用离散相模型计算不同半径粒子的轨道和岩屑对高压管壁的冲蚀.计算结果与试验数据较为吻合,能预测节流管汇磨损严重部位,为指导节流管汇的设计和定期检测提供参考.