米桑油田盐岩层定向钻井的井壁稳定性研究

定向井穿越复合盐膏层,易遭遇溢流、井漏、井塌、阻卡等钻井复杂情况。联系伊拉克米桑油田盐膏层地质实际,在盐岩层定向钻井的井壁稳定性问题研究中引入瞬时弹性分析法和有限元分析法,推导建立了瞬时弹性坍塌压力、破裂压力及控制井眼盐岩蠕变收缩的钻井液密度计算模型。通过对米桑油田X井盐岩岩心进行三轴蠕变实验测试,利用模型计算分析了X井盐岩层的坍塌压力、破裂压力及安全钻井液密度。结果表明,盐膏层水平与垂直方向力学性质差别明显,各向异性突出,弹性模量低,水平方向泊松比高,盐膏层的安全钻井液密度窗口为2. 31～2. 50 g/cm~3。研究成果应用于米桑油田盐岩层钻井方案设计,有效解决了井壁稳定问题。     

高陡构造异常高压上限计算方法研究

地层孔隙压力是石油勘探、开发设计与施工的基础数据,地层孔隙压力的精确预测能够对钻井参数的选择以及井身结构的设计提供更加准确的数据,尤其对异常地层压力的预测,对钻井的实际施工具有更加重大的意义.常规的地层孔隙压力预测方法仍主要集中于欠压实因素导致的异常压力计算,对于构造挤压因素导致的异常压力计算方法研究,目前仍处于探索阶段.从力学角度出发,建立孔隙结构力学稳定模型,结合测井资料,详细分析高陡构造应力-异常孔隙高压体系中孔隙结构的力学稳定性,得出异常高压上限,为钻井设计及施工提供依据.与传统方法相比,该方法考虑了构造挤压因素的影响,不需要建立正常压实趋势线,有较好的适应性和精确度.     

水下井口及配套工具压力测试工装设计与分析

水下井口是深水油气钻井作业的关键装备,承受复杂多变的内压和外部载荷。目前,主要通过理论分析和数值模拟的方法,对水下井口进行强度分析。但缺乏水下井口压力测试的专用测试工装,无法真实反映水下井口系统及其配套工具承压作业时的安全性。针对此问题,本文考虑水下井口系统作业过程中的不同作业工况,针对水下井口不同作业阶段的内压载荷,分别设计了相应的专用测试工装。为保证工装结构的测试稳定性,采用有限元分析方法,建立测试工装有限元模型,开展了不同测试载荷下工装结构的力学响应分析。分析结果表明,水下井口专用测试工装能够开展不同作业阶段的承压能力测试,在测试过程中,工装结构各部件应力均未超出材料屈服强度。本研究可为水下井口测试工装的结构设计和优化分析提供技术支持。     

定向井坍塌压力上限对钻井安全密度窗口的影响

一般钻井安全密度窗口通过计算坍塌压力与破裂压力确定,钻井液密度过低会引起井壁坍塌。实际钻井情况反映,钻井液密度超过坍塌压力上限也会造成井壁坍塌。结合井壁成像测井,分析了高密度钻井液下的井周应力状态,建立了σ_z'＞σ_r'＞σ_θ'模式的坍塌压力上限计算模型,推导得出了直井的解析表达式与定向井的数值计算方法。结果显示:不论直井或定向井,对于强度低于某一临界值的地层,以传统的破裂压力作为安全密度窗口的上限将会低估井壁失稳风险;地层强度临界值的大小取决于主地应力、孔隙压力、有效应力系数。对定向井而言,坍塌压力上限随井斜角和方位角变化的敏感性较高,沿水平最小地应力方向钻进的井眼坍塌压力上限较高;随井斜角增大,坍塌压力上限与破裂压力值逐渐趋于接近。研究结果可防范高密度钻井液引起的井壁损伤和井塌现象。     

浅水水下采油树风险评估方法适应性分析

调研水下采油树国内外可靠性分析的研究现状,指出可靠性分析中存在的不足之处。详细介绍几种典型的风险评估方法并对浅水水下采油树的适应性进行分析。针对渤海浅水水下采油树建立事故树分析模型,得出关键结构重要度排序,根据分析结果,结合实际渤海油气田特点,对油管悬挂器、采油树保护装置和生产阀组在设计方面提出一些实际工程建议,为形成一套适用于浅水油气田的水下采油树风险评估和可靠性分析体系提供理论基础,同时也对我国浅水水下采油树进行自主研发、优化设计和安全运行提供重要参考。     

水下采油树下部导向框架结构与强度分析

结合水下井口采油树系统自身结构和API 17D标准,采用Solidworks三维建模,设计了一种便于采油树水下安装的下部导向框架.该框架采用高强度结构钢焊接而成,导向装置采用喇叭口结构.通过ANSYS WORKBENCH软件对框架结构进行力学分析,证明该框架整体具有足够的承载力.对应力集中部位进行结构优化,使框架的结构...     

深水轻型与中型修井水下系统分析

在深水油气生产采用水下生产系统模式时,常规修井作业须动用半潜式钻井平台,由于高昂的修井成本限制了深水修井频率,使深水油气田在投产之后几乎很少实施后续的增产作业。但是,部分修井作业可以在不动生产管柱的条件下进行,例如采用小尺寸的修井隔水管及水下井口压力控制系统,单体工程船即可以实施修井系统的安装和修井作业,可提升修井的作业效率。 分析了深水水下井口修井的作业类型,针对不动生产管柱的轻型、中型修井作业,分析了修井系统的配置及关键设备特点和设计时应考虑的主要因素,给出了典型修井作业程序及作业风险应对方案,可为深水修井技术和装备的研发提供参考。     

基于Fluent的水下采油树本体流动与传热特性分析

为了研究流体在水下采油树本体中的流动特性规律,针对中国南部某水下气田1500 m水深采油树,建立了采油树本体、油管悬挂器和内部流道模型,通过Fluent开展了水下采油树本体内部流场和温度场稳态和非稳态耦合传热仿真分析。结果表明,流体在采油树本体T型流道内流动时,流道内压力分布均匀,速度在通道转折处上拐角变大,下拐角流速变小,盲管段温度比流动区域低;入口温度、入口流速、海水温度和T型管尺寸都对流动和传热有所影响。最后通过在原模型基础上增加保温层,对水下采油树进行非稳态耦合传热分析,得出停井工况8 h流体温度的下降曲线,确定了计算最优保温层厚度的方法。     

弯曲井段套管抗挤强度理论及试验研究

为保证弯曲井段的套管抗挤强度满足作业要求,建立了弯曲载荷状态下的套管受力理论模型,结合ANSYS有限元模拟,研究了同规格套管的抗挤强度与井眼曲率之间的关系;同时建立了室内弯曲套管抗挤试验平台,进行了不同曲率下的套管抗挤试验。研究结果表明:抗挤强度与曲率服从良好的二次函数下降关系,在现场常用曲率范围内呈现线性下降趋势,当曲率继续增加,抗挤强度下降趋势越来越快,二次下降趋势明显;在钢级和尺寸相同条件下,套管壁厚越薄,抗挤强度受弯曲率影响越小,下降趋势越平缓;在每30 m井段曲率0°~7°范围内,有限元模拟、试验测试结果与理论计算结果相近,有限元模拟的最大误差为5. 57%,试验测试的误差最大为2. 91%。研究成果可为套管在弯曲井段的抗挤强度设计提供理论及试验参考。     

特低渗透储层产量递减规律物理模拟实验

采用取自四川的特低渗透砂岩露头岩心,制作了4个具有不同渗透率的二维平板模型,并进行了衰竭式开采实验.实验结果表明,在初始压力相同的情况下,储层渗透率越小,储层压力下降速度越慢,储层的初始产量、初始递减率和累积产量越小;特低渗透储层产量递减规律与有效驱动因子有着密切的关系,在对低渗透储层(尤其是特低渗透储层)进行产量递减...