钻柱的粘滑振动规律分析

钻柱的粘滑振动是由强烈的扭转振动和井下摩阻导致的一种破坏性极强的扭转振动。这种振动表现为,在一段时间内钻头静止不动,当加在钻柱上的扭矩足够大时,钻头突然高速转动。首先建立一个钻柱粘滑振动力学模型,分析了粘滑振动的运动方程,得到钻柱粘滑振动的一般规律。钻柱的粘滑振动是一种强烈的低频振动,在振动过程中钻头的瞬时转速很高,最大转速甚至超过了转盘转速的2倍。讨论了钻柱长度对钻柱粘滑振动的影响,随着钻柱长度的增加粘滑振动的频率降低,钻头最大转速增加,粘滑振动更加剧烈。     

低温环境下钻柱材料力学特性试验及强度设计

低温条件下的钻柱强度校核与设计研究,对解决极地等低温环境下钻柱的技术问题具有重要意义。在低温和常温条件下,进行了G105钻杆和S135钻杆的力学特性试验,获取了2种材料的抗拉强度、屈服强度及冲击性能等参数随温度的变化规律,在此基础上,提出了低温环境下钻柱的强度设计方法。试验发现,随着温度降低,G105钻杆和S135钻杆的抗拉强度和屈服强度均升高,断面收缩率基本不变。在低温环境下,为保证钻柱的服役安全,钻柱的强度设计方法应由常温下应力控制转换为应力与应变共同控制。低温服役环境下进行钻柱强度设计时,钻柱材料的屈服强度应依照宽温区的材料强度特性取值。该研究结果对确保低温环境下钻柱的工程设计及服役安全具有指导意义。      

基于升沉预测的钻柱补偿装置仿真研究

为减小大洋钻探过程中井底钻压波动,提高钻柱补偿装置的补偿精度,开展了基于非水动力学船舶升沉预测方法的仿真研究.首先以船舶姿态传感器的升沉位移信号为输入,建立基于卡尔曼滤波的升沉预测模型,然后利用AMESim平台搭建450T死绳端钻柱补偿装置仿真模型,通过仿真的形式实现波浪信号的采集、处理和预测,再对引入升沉预测前、后的...     

三维曲井内钻柱的接触非线性有限元分析

针对三维曲井内钻柱的接触非线性有限元分析,提出了一种符合接触性质的新的接触模型:在接触点处,钻柱的横向位移应限制在给定的环空间隙值内,同时,还必须让横截面绕变形曲线副法线轴的转角为零.利用新的接触模型,采用忽略横向剪切变形的三维空间曲梁单元对三维曲井内钻柱的接触非线性进行了有限元分析,给出了一套计算方法.算例结果表明:新的接触模型与计算方法,对于有解析解的平面问题其精度高,避免了随着单元划分的不同导致解时大时小而不稳定的现象.工程算例——三维曲井内钻柱的接触非线性分析结果偏于安全.     

钻井录井信息与随钻测量信息的集成和发展

钻完井工程是一项复杂且高风险、高投资的系统工程,钻完井工程可产出大量信息,实现录井信息化、网络化和集成是保障安全、优质、低成本钻完井的重要前提。在系统介绍录井信息主要类别的基础上,综述了随钻测量技术现状,归纳了钻井液脉冲随钻测量、传输技术（mud-MWD）的优缺点,分别就随钻测斜、随钻测井、随钻测压、随钻核磁共振成像测井、随钻地震与随钻垂直地震测井和随钻声波测井、随钻旋转导向和随钻地质导向等几种随钻信息采集、处理、控制和应用技术予以阐述,分析了mud—MWD既是在用的主要服务技术又是制约钻井随钻闭环测控技术发展的瓶颈。并为推荐基于电子钻柱的智能随钻集成技术与智能钻井,介绍了智能钻井的基本理论、基本技术、作用与技术关键及难点。     

钻柱振动声波录井技术实验研究

钻柱振动声波录井（DVL）技术经过多年的研究已经取得了可喜的成果。为了验证不同岩石样本在钻头的破碎作用下,其振动声波信号的响应特点,在石油大学（华东）水射流实验室开展了模拟钻机状态下的实验研究,其内容涉及：通过施加不同钻压和转速,观察在PDC钻头的切削下声波频率是否随之变化;钻柱是否为钻头破岩时振动声波的良好载体;岩石破碎的高频振动声波信号是否可以在钻柱的顶部截获;数据采集通过无线方式传输是否可行等。通过实验证实,钻压、转速的改变与破碎岩石的信号频率是不相关的。从5个岩石样本检测所获得的时间频谱图上看,它们有明显的界面和相对稳定的频域分布,其中：砂岩具有较低的频谱峰,振动能量主要集中在频域的低频部分;泥页岩的振动声波频率峰比砂岩高;水泥2号样品与泥页岩频谱峰分布基本相同,但从频谱上看,能量集中度较高．与泥页岩有较大的区别;水泥1号样品有较宽的频谱分布,尤其是低频段部分,有别于其他岩样,证明它具有较多的杂质结构：大理石的频谱峰分布较高。从获得的各类数据上看,说明DVL技术原理和方法是可行的,相应的数据处理软件及传感器、无线信号传输器及过滤器是可靠的,且数据具有很好的重复性．钻柱振动声波录井技术具有广阔的应用前景,进一步研究和开发尤其适用于PDC钻头快速钻进的录井需要。     

斜直井内钻柱的非线性螺旋屈曲

基于最小位能原理,研究了斜直井内钻柱的非线性螺旋屈曲问题。利用圆柱面坐标系,使接触非线性问题简化成了纯几何非线性问题。对于上端周向自由,下端铰支的钻柱,用Rayleigh-Ritz法得到了有一定横向载荷作用时,确定螺旋屈曲临界载荷无量纲形式的非线性积分方程。应用符号运算软件Maple10,对具体的工程算例进行了求解。研究发现:该文的计算结果与已有的实验结果吻合,说明钻柱的螺旋屈曲问题是非线性问题,同时也证实了该文的非线性算法的有效性。该方法可用于求解斜直井内的钻柱屈曲问题。     

可调弯螺杆钻具振动特性研究

超深井钻井作业过程中,螺杆钻具失效事故时有发生,究其原因,除了其本身质量外,钻柱振动也是诱发钻具失效的主要原因.针对这一问题,考虑真实井眼轨迹、钻具组合、钻头与地层的相互作用及井壁的摩擦属性,利用多体动力学软件,建立了螺杆钻具全井钻柱动力学特性仿真模型,模拟了不同弯角螺杆钻具的轴向力、扭矩、弯矩及水平面运动轨迹随井深的...     

腐蚀引起钻柱刺漏的机理分析及预防措施

详细分析了腐蚀引起钻柱刺漏的机理，得知：造成钻柱刺漏的主要原因是空气中的O2、地层中的硫化氢和二氧化碳、钻井液残液、钻井液中的盐类对钻柱的腐蚀和钻井液对钻柱的冲蚀。针对引起钻柱刺漏的原因，制定了去除钻井液中的O2、监测钻井液腐蚀性并加入相应的添加剂去除CO2和H2S、定期对钻杆进行检测、对存放的钻杆进行防腐处理、使用厚过渡区改进型钻杆等措施。在苏丹某区块现场实践证明，采取这些措施，由腐蚀引起的钻柱刺漏事故大大减少，在该区块的T-1井和D-1井钻进的3个月中，仅发生一次钻柱刺漏事故。     

高压高产气井的完井测试工艺

针对塔里木油田高压高产气井克拉 2井的实际情况 ,设计了 4种比较典型的测试管柱 ,对各测试管柱的适用性及优缺点作了简要的说明。同时为保证高压高产气井地面计量的准确、可靠 ,采用了较为先进的地面流程及计算机数据采集系统。经该井 15层次测试施工 ,成功率达 10 0 %