【摘 要】
：
钻柱在井筒中旋转时会发生涡动,与套管内壁发生碰撞和摩擦,导致套管磨损,降低井筒安全性.为此,考虑钻杆接头-套管、磨鞋-套管的接触非线性,使用ANSYS软件建立了钻柱动力学有限元模型,采用增强拉格朗日法进行接触求解,模拟钻柱在直井井筒中转动时的涡动,得到了钻柱的涡动轨迹和碰撞特性,探究了钻柱的涡动特性及钻柱涡动对套管造成的冲击和滚动磨损,在此基础上计算分析碰撞时的磨损体积,揭示了钻柱转速对套管磨损的影响规律.研究结果表明:涡动造成的钻杆接头、磨鞋与套管的接触有点-面与线-面两种形式,且以点-面接触为主;磨鞋
论文部分内容阅读
钻柱在井筒中旋转时会发生涡动,与套管内壁发生碰撞和摩擦,导致套管磨损,降低井筒安全性.为此,考虑钻杆接头-套管、磨鞋-套管的接触非线性,使用ANSYS软件建立了钻柱动力学有限元模型,采用增强拉格朗日法进行接触求解,模拟钻柱在直井井筒中转动时的涡动,得到了钻柱的涡动轨迹和碰撞特性,探究了钻柱的涡动特性及钻柱涡动对套管造成的冲击和滚动磨损,在此基础上计算分析碰撞时的磨损体积,揭示了钻柱转速对套管磨损的影响规律.研究结果表明:涡动造成的钻杆接头、磨鞋与套管的接触有点-面与线-面两种形式,且以点-面接触为主;磨鞋、接头对套管造成的磨损主要为沿套管周向的不连续磨损;除去临界转速附近的结果,钻柱系统转速越高,其钻进期间涡动造成的套管磨损量越大.因此,修井钻磨时应尽量选用较低的转速以减少套管磨损,进而提升修井钻磨工作的安全性.
其他文献
针对油气田井下作业过程中脱手失败后无法提供备用方案,以及送入工具种类繁多、适应性不强等问题,研制了一种新型送入工具总成.建立了弹性爪结构和接触应力计算模型,利用有限元分析建立了弹性爪轴对称有限元模型,评估了弹性爪插入、上提及解锁时3种应力状态,同时对CEM镁铝合金溶解速率进行了分析.研究结果表明:该送入工具解决了管柱下入过程中不能旋转的问题,适用于尾管送入、储层保护阀回接、水平井压裂管柱送入及堵塞器投放等多种作业;工作筒采用CEM镁铝合金材料,可在设定时间自动溶解;该送入工具总成在管柱遇阻时可提供扭矩,具
在液固旋流器设计过程中,尺寸设计仍按经验方法,具有较强的主观性和随机性,且简体尺寸与操作参数的内在联系仍不明确.为此,采用数值模拟和响应面分析的方法,对简体直径与处理量之间的关系进行定性分析,建立了简体直径与处理量的定量关系模型,并通过室内试验验证了模型的准确性.研究结果表明:旋流器处理量与筒体直径的平方和实际最大压降的0.5次幂成正比,与含砂质量分数成反比;影响旋流器分离效率的一次项因素中,简体直径的影响最显著,其次为处理量,而含砂质量分数的影响最小;影响旋流器分离效率的二次项中,含砂质量分数的影响最显
钻头托压现象是制约水平井井眼延伸的重要因素.为了有效减少钻头托压现象,研制了振动减阻工具.振动减阻工具通过钻井液驱动转子和动阀转动,产生脉冲压降并作用于井底钻柱,驱使井底钻柱产生高频低幅冲击振动,降低钻具与井壁之间的摩擦因数,从而减少或消除托压现象,提高水平井钻井速度.在新疆玛湖油田风南4井区的现场试验中,试验井段为定向造斜段,单套工具进尺596 m,平均机械钻速达到4.74 m/h,与上部井段相比,机械钻速提高254％;与邻井相同造斜段相比,趟钻进尺提高150％,机械钻速提高126％,趟钻进尺及机械钻速
耐压连接器是管内智能封堵器实现高压封堵的功能单元,在工程应用中,连接器可使智能封堵器的连接简单便捷,但是修理或更换连接器所需的时间和成本都比较高,因此开发出一种在其使用寿命周期内几乎不会出现故障的连接器十分迫切.在简要介绍了所设计的一种新型智能封堵器的构成、结构、工作原理的基础上,详细论述了用于该新型智能封堵器的耐压连接器的设计与制作,重点论述了耐压连接器的各个构成部分,包括耐压插座、耐压插头、开关、耐压电缆等的结构选型及设计计算,同时对耐压电缆的硫化制作过程进行了深入的阐述.
牺牲阳极是海底管道常用的防腐蚀措施,安装在海底管道上的手镯式阳极可以为海底管道提供长期有效的保护.传统的手镯式阳极安装工艺应用于深水海底管道铺设时阳极安装效率较低,且存在阳极滑脱失效风险.结合深水海底管道铺设的质量、效率要求对手镯式阳极的安装形式进行了适应性优化,并给出了一种适用于深水海底管道铺设的新型手镯式阳极安装工艺.经过项目验证,优化后的手镯式阳极安装工艺能够克服传统手镯式阳极安装工艺的不足,实现手镯式阳极在深水海底管道上的高质量、高效率安装.
为评估水下井口下沉时送入管柱在瞬态动力和纵向振动下的安全性,基于动力学及振动力学,建立了深水送入管柱的物理模型,分析了水下井口下沉瞬间送入管柱的应力变化以及平台起伏垂荡对送入管柱纵向振动的响应.结合南海某区域的工程数据,利用有限元软件,对不同长度、不同下端悬挂质量的送入管柱进行了分析.分析结果表明:送入管柱的长度和下端悬挂质量是影响送入管柱固有频率的主要因素,送入管柱越长,下端提起的质量越大,相应的固有频率越小;半潜式平台垂荡的频率范围主要处于送入管柱第1阶频率附近,送入管柱存在共振的可能性;以平台垂荡振
方位电磁波技术因其测量精度高以及探测深度深,可在随钻过程中有效指导钻井工程作业,是当前海上油气勘探开发地质导向钻井的研究热点.梳理了方位电磁波技术的发展历程,并将其划分为边界探测、储层成像和随钻前视3个阶段;结合国内海上油气勘探开发的实际应用案例,对方位电磁波的技术特点进行了分析.该技术被应用于水平段、着陆段和低斜度井等各种井段,应用广泛但存在局限性,未来应该在提高解释精度和多方法联合应用上深入研究,才能够在提高水平井产能、识别复杂油水关系特征、井轨迹优化以及确定套管下深等方面提供有力的技术支持.该项研究
控压钻井技术是解决窄安全密度窗口地层钻井难题的有效方法.为了准确设计控压钻井参数并提高设计方法的合理性,基于井筒水力学与传热学理论,充分考虑井筒温度和回压控制范围的影响,建立了钻井液密度和回压的设计方法,制订了控压钻井设计原则,并对乐东区块一口井进行了控压钻井参数优化设计.研究结果表明:考虑井筒温度的影响后,钻井液密度的设计值更低;考虑回压控制范围的影响后,可获取最优的钻井液密度,有效增大了控压钻井设计井深,简化了套管层次;排量增加会导致井底压力增大,从而使得控压钻井参数设计时钻井液密度的可选范围变窄.研
为研究动、静叶轮轴向间隙对螺旋轴流式多相混输泵水力性能的影响,以多相混输泵单个增压单元为研究对象,选用纯水作为运输介质,基于CFX软件对5个不同轴向间隙系数进行数值模拟,分析了不同轴向间隙系数下多相混输泵外特性、内部流动状态以及湍流耗散率的变化规律.研究结果表明:随着轴向间隙系数的增加,多相混输泵的扬程和效率均先增大、后减小,在轴向间隙系数等于0.13时扬程和效率达到最高;动、静叶轮轴向间隙系数的增加可以改善动叶轮出口以及静叶轮内的流动状况;轴向间隙系数主要影响动叶轮出口以及静叶轮进口处的湍流耗散率,并且
水平井压裂过程中出现的套管变形问题日益成为制约页岩气高效开发的瓶颈,会严重影响压裂开发效果.为此,建立了页岩气水平井压裂过程中裂缝扩展诱导应力模型,计算了不同段簇间距下多级裂缝扩展对近井筒地应力的影响规律.计算结果表明:多级压裂过程中段内裂缝逐级扩展使得地应力产生累积效应,使得后续压裂段近井筒地应力发生变化;裂缝间距越大,整个压裂段对附近地应力影响范围越大;减小簇间距使套管承受更均布的载荷,从而缓解套管变形的发生;现场应用段内多簇压裂工艺效果良好,在保证压裂效果的前提下未出现套管变形.研究结果对于解决页岩