低密水泥浆在塔里木油田深井超深井中的应用

塔里木油田深井超深井漏失性地层的固井特点是，井深一般在5000m以上，油层套管固井环空间隙小，封固段长。为解决其固井问题，室内对低密度水泥浆进行了研究。经对减轻以及对低密度水泥配方的优选，得到2套低密度水泥浆配方，（1）中高温；低密度G级水泥；DiaceL－D为100：35－100：45；悬池剂D149，缓凝剂D081，降失水剂D158，减阻剂D80A,消泡剂D047；（2）高温；低密度G级水泥：DiaceL－D为100：35－100：45，悬浮剂OMEX－51S，缓凝剂HR－13L，降失水剂DiaceL－FL（液），消泡剂CDF－901或NF－4，实验表明，在不岂温度下，2套配方的沉降稳定性能都过关，且悬浮剂用量不大；温度由80℃上升到125℃时，不限水质配浆，水泥浆的稠化，流变和失水性能均好，现场2口井的ψ177.8mm尾管固井应用表明，该低密度水泥浆体秒适合塔里木油田深的窄环窄隙，长裸眼段固井。     

气体钻井破岩过程动态仿真模拟

应用弹塑性力学、岩石破碎力学建立了气体钻井破岩过程动态模拟的有限元模型，模型中地层岩石力学特性为各向异性材料模式。以岩石临界塑性应变为依据来判断岩石材料是否被切削或剥落，在动态仿真模拟过程中，将这些剥落的单元去掉，形成钻井井眼和新的井底表面。用所建立的模型，动态模拟、分析了PDC钻头钻井时，在各向异性地层和地层倾角的干扰下PDC钻头破岩过程的瞬时冲击接触压力、井底和井壁的应力分布。为气体钻井的推广应用以及高陡构造地层防斜打快提供了理论基础和依据。     

钻柱内防喷系统研究方向探讨

目前国内在钻柱内防喷系统所取得的成果不及环形防喷器显著,没有称得上自主知识产权的产品,也看不出内防喷工具的研究动态。在此基础上,指出内防喷系统的研究方向:(1)内防喷系统的可靠性研究,了解各种典型配置的可靠度;确定不同井况的最佳配置,为钻柱设计提供参考。(2)方钻杆旋塞阀的研究,包括方钻杆旋塞阀本体的疲劳强度分析和试验,旋塞阀本体的有限元分析;减少旋塞阀球体旋转力矩的研究。(3)内防喷工具对H2S、CO2等具有腐蚀介质工况的适应性研究,以标准的形式,制定出适应腐蚀工况的材料要求。     

油气井工程中地应力场反演研究的发展

在石油勘探开发中,地应力研究区块较大,而测量的已知参数信息量少,直接用有限元数值模拟所得的结果往往与实际情况有较大的偏差,这些问题成为地应力理论分析和数值模拟的“瓶颈”。为此提出将反演理论引入油气勘探开发的“深部”复杂地层地应力研究,并详细论述了地应力场反演研究在油气井工程中的应用和发展。将岩土工程反演理论和有限元数值模拟相结合,引入油气井工程深部地层中地应力分布与勘探井、开发井准确定井位以及生产井中套管损坏机理的研究中,将在该领域突破理论和方法上的研究“瓶颈”。最后对于推动地应力场反演理论在油气井工程深部地层中的应用与发展,提出了研究中应解决的关键技术问题。     

低密度全油基钻井液体系在塔中11区块的应用

低密度全油基钻井液体系是以0#柴油为基液,配合有机土、润湿剂、有机土增效剂、增黏提切剂、降滤失剂、碱度控制剂、密度减轻剂等添加剂配制而成,其密度下限可以控制在0.8~0.85g/cm3。在塔中11-2H水平井钻井过程中,该钻井液体系具有抑制性强、流变性好、润滑性好等特点,能够满足水平井等复杂井的要求,尤其适合低压地层和欠平衡钻井的需要。     

钻柱疲劳裂纹形成机理研究

在钻井作业过程中,由于承受多种复杂交变载荷的作用,钻柱疲劳裂纹的产生不可避免。一旦钻柱发生疲劳失效,将带来严重后果和巨大的经济损失。针对这个问题,从滑移成核理论、夹杂物开裂、晶界开裂、位错销毁几个方面,对钻柱疲劳裂纹的形成机理进行了分析。钻柱疲劳裂纹的萌生方式是多种萌生方式共同作用的结果,钻柱所处的复杂工作环境对裂纹的形成和扩展起了很大的促进作用。     

深井、超深井套管磨损监测方法研究及应用

介绍了井口磨屑分析法和工具接头磨损检测法的理论依据。为了对深井、超深井中的套管磨损行为作出确切的描述,将井口磨屑分析法和工具接头磨损检测法2种方法结合起来应用到钻井现场的套管磨损监测中,结果表明,此方法能相对准确地反应井下套管的磨损状况,可以及时地掌握套管的磨损变化信息,确定套管的磨损机制,从而为钻井现场开展套管磨损状态监测提供了一条切实可行的技术路线。     

旋塞阀结构流道开度推导及其冲蚀速度分析

根据自行设计的钻井旋塞阀结构尺寸及其工作原理,建立了旋塞阀内流体通道过流面积变化几何结构模型,推导出旋塞阀转角与其开度的定量数学关系,给出了φ88.9 mm(31/2英寸)和φ127 mm(5英寸)旋塞阀转角与开度变化的关系曲线。当旋塞阀旋转某一角度时,可直观地在曲线上查出相应的开度,为旋塞阀开度的调节提供了可操作的经验公式。建立了旋塞阀流体通道的计算流体动力学计算CFD模型,得到了开度与阀体内壁流体最大冲蚀速度的关系曲线以及拟合公式。研究结果表明:开度越小阀心内的冲刷速度越高,对于提高阀心的寿命越不利,在旋塞阀的开启过程中,应该尽量避开长时间小开度状态,对阀心下游的阀座应采用耐冲蚀材料,以便延长其使用寿命。     

方钻杆旋塞阀的失效分析

方钻杆旋塞阀结构简单、操作方便、使用较可靠，已成为钻井钻柱内防喷系统的重要组成部分，在现场广泛使用。方钻杆旋塞阀的主要失效形式有3种：①强度失效，主要由阀本体的早期疲劳断裂所引起，引起强度失效的原因是结构尺寸不合理、材质差、热处理不当；②阀的球体转动失效，这是因为球体与阀座间的摩擦力矩过大，严重锈蚀，阀座发生塑性变形和密封面卡住了固体颗粒，转动失效的根本原因是球体和阀座间的摩擦力过大造成的；③密封失效，旋塞阀的密封结构由3部分组成，其中球体与上阀座间的主密封尤为重要，如若失效，旋塞阀作为截止阀的功能就完全丧失。为此，在失效分析基础上提出了减少上述3种失效的措施     

一种新型钻杆接头磨损检测装置的研制

在石油钻井中,需要对套管和钻杆磨损进行检测,以确定其磨损量,而常规测量工具结构较小,因此难以满足现场使用要求。在综合考虑接触式测量和非接触式测量优缺点的基础上,设计出一种新型钻杆接头磨损检测装置。该装置主要由机械、电子和计算机3部分组成,它利用卡具夹持钻杆接头外表面,当钻杆接头直径不同时,位移传感器探头的压缩量也不同,将此信号输出给显示仪表,然后显示输出。应用表明,该装置测量误差小于50μm,操作方便,可满足现场使用需要。