- 贺会群;熊革;刘寿军;张士彬;杨高;康树国;
我国连续管作业技术与装备的深入研究、快速突破及规模应用,为连续管钻井技术的攻关与实践奠定了基础。依托"十二五"和"十三五"国家科技重大专项,攻克了整机多维状态特征空间与要素重构、整机动力控制系统、重载底盘装载与移运、连续管注入提升与夹持、大容量动力信息滚筒、注入头安装装置和方法、连续管穿电缆装置和方法、多参数模拟试验系统和方法、电液控定向工具等关键技术和部件,成功研制了LZ580-73T和LZ900/73-3500两种结构型式和用途的连续管钻机;研究配套了连续管侧钻无电缆和有电缆两种BHA,探索形成了连续管侧钻工艺技术。现场试验与应用了12口井,单井最大进尺802 m,最大水平位移414. 50 m,最长工具串达123. 99 m。试验结果提升了业内对连续管钻井技术难度、特征、适应性和局限性等认识的全面性和客观性。
2019年07期 v.47;No.485 1-8页 [查看摘要][在线阅读][下载 5308K] [下载次数：1053 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：35 ] |[阅读次数：0 ] - 陈安明;陶京峰;史怀忠;郭肇权;傅新康;
为获取更多的工业油气流,减少油气对外依存度,国内油气资源探勘开发逐渐向深层推进。深井超深井建井过程中高围压下的低机械钻速增加了钻探成本,制约了深井超深井的发展。为此,对高围压水射流破岩及冲击力测试装置进行了优化设计。该装置能在0～60 MPa围压下,对0～350 mm喷距内的1～3只喷嘴产生的水射流冲击力和破岩效果进行测试。试验结果表明:在60 MPa围压下,水射流中心冲击力随喷距的增加而减小,水射流在同一水平面上的冲击力随距离增加而迅速衰减;随着围压由40 MPa增大至50 MPa,空化射流形成的破岩冲蚀坑直径逐渐降低,但降低幅度逐渐减小。该装置为研究深井超深井钻井提速提供了装备支撑。
2019年07期 v.47;No.485 9-15页 [查看摘要][在线阅读][下载 4448K] [下载次数：590 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：11 ] |[阅读次数：0 ] - 李晓龙;刘书海;肖华平;
为了提升叶片性能,涡轮钻具叶片设计愈加复杂,传统加工工艺已不适于加工制造涡轮钻具叶片。为此,提出使用电解加工技术加工涡轮钻具叶片,并应用数值模拟方法对影响电解加工精度的电解液流场进行仿真分析。模拟仿真了电解液在理想化流道模型、叶片阴极流道模型以及近轮廓流道模型中的流场分布。研究结果表明:用叶片阴极模型和近轮廓模型代替传统的理想化模型,也可更好地模拟实际加工流场;改变电解液入流角的大小可以改善传统的理想化模型,可以更好地模拟实际加工流场;改变电解液入流角的方向可以改善入口流线紊乱情况,但效果并不明显,也不能使电解液均匀分布;增加出口导流段可以使电解液分布更加均匀,改善入口流线紊乱状况;叶盆阴极流场使用竖直导流、叶背阴极流场使用相切导流可以获得更好的流场分布效果;使用近轮廓模型作为电解加工流道,可以获得最优的电解液流场分布,但是此流道模型需要预先粗加工阳极工件,成本较高。研究结果可为涡轮钻具叶片的电解加工提供理论指导。
2019年07期 v.47;No.485 16-23页 [查看摘要][在线阅读][下载 5002K] [下载次数：212 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：3 ] |[阅读次数：0 ] - 汪伟;柳贡慧;李军;查春青;黄涛;
深部复杂硬地层岩石强度高、可钻性差、抗破碎能力强,易引起PDC钻头黏滑振动及过早磨损。鉴于此,设计了一种复合冲击钻井工具。分析了该工具的轴向冲锤和周向摆锤的受力特征,建立了冲锤和摆锤的运动数学模型,研究了工具的运动特性,并通过室内试验测试其冲击性能。研究结果表明:复合冲击钻井工具的冲锤和摆锤的运动过程分为三个阶段,且在不同阶段运动均呈非线性;工具的冲击功和冲击频率均随排量增加而增大,冲击功计算值要比试验值高出25%,频率计算值比试验值高19%;轴向冲击频率高于周向冲击频率,工具结构参数满足设计要求。研究结果可为复合冲击钻井工具结构的合理设计及现场应用提供借鉴。
2019年07期 v.47;No.485 24-29页 [查看摘要][在线阅读][下载 1459K] [下载次数：528 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：25 ] |[阅读次数：0 ] - 王建龙;许京国;杜强;金海峰;程东;郑锋;李瑞明;
为了解决大港油田埕海2-2人工岛钻井井眼轨迹控制难度大、摩阻扭矩大及区域性漏失严重等问题,在钻井技术难点分析的基础上,从井眼轨迹控制、减摩减扭、防漏堵漏、井眼清洁及井壁稳定等方面入手,开展了钻井提速提效关键技术研究。通过理论研究和新工具、新工艺的应用,有效提高了机械钻速。现场应用结果表明:水力振荡器有效缓解了长稳斜段调整井斜和三维绕障井段调整方位定向托压问题;钻井液高效润滑性能和减摩减扭接箍的合理应用有效降低了钻井过程中的摩阻扭矩;基于"成膜封堵"理论开发的超低渗随钻堵漏剂BZ-ACT防漏堵漏效果显著,且对钻井性能无影响,有效解决了人工岛区域性漏失问题。所得结果为该区块的安全高效钻井提供了技术保障。
2019年07期 v.47;No.485 30-35页 [查看摘要][在线阅读][下载 1038K] [下载次数：299 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：8 ] |[阅读次数：0 ] - 况雨春;张锐;罗金武;朱光辉;
针对深层页岩气水平井钻探过程中,岩屑运移效率低导致钻头泥包的问题,采用CFDDEM耦合方法,对水平井PDC钻头井底流场进行数值模拟。研究了不同条件下井底流场岩屑运移情况,提出用岩屑滞留量和岩屑运移比来评价PDC钻头井底流场的携岩性能。研究结果表明:在井底PDC钻头区域,钻井液排量越小,岩屑在钻头心部区域的窜流越明显;钻井液的窜流与流量大小无关,主要与钻头水力结构有关;在环空区域,钻井液排量越小,重力作用越明显,重力是井底出现岩屑床的主要因素;旋转体力可使岩屑从低速流层跃迁到高速流层,从而获取轴向运移动能,随高速钻井液排向出口;钻井液排量和旋转均会影响岩屑滞留量和岩屑运移比。研究结果可为后续水平井PDC钻头携岩问题研究提供参考。
2019年07期 v.47;No.485 36-42页 [查看摘要][在线阅读][下载 6257K] [下载次数：489 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：28 ] |[阅读次数：0 ] - 庹海洋;许杰;谢涛;孙连坡;王晓鹏;
绥中某油田E井是在老井244. 5 mm套管内开窗侧钻215. 9 mm井眼,采用大弯角螺杆钻具组合进行中短半径钻进作业,而大弯角螺杆钻具组合通过侧钻窗口问题比较突出。鉴于此,考虑有效窗口长度和马达弯角大小等参数的影响,利用ANSYS有限元计算软件,对螺杆钻具组合过窗口进行模拟计算。计算得到钻具组合下入的最大应力及总摩阻力,利用许用摩阻力和许用应力判断螺杆钻具组合下入能力。当螺杆钻具马达弯角分别取1. 50°、1. 75°和2. 00°时,综合考虑强度和摩阻两个条件,能通过的最短有效窗口长度分别为1. 0、1. 0和1. 5 m。研究结果可为现场最终确定钻具组合方案提供理论依据。
2019年07期 v.47;No.485 43-47页 [查看摘要][在线阅读][下载 2428K] [下载次数：233 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：3 ] |[阅读次数：0 ]
- 李博;李文博;郭江艳;张玉;
在外载荷作用下管缆会发生大变形,且管缆与限弯器间出现接触非线性,难以建立管缆与限弯器耦合理论模型进行求解。为此,考虑聚氨酯材料超弹性特性,采用ABAQUS有限元软件研究不同本构模型与不同温度下限弯器对柔性管缆曲率半径的影响。研究结果表明:安装限弯器时管缆最小曲率半径为4. 90～6. 00 m,符合安全工作要求;采用Ogden本构模型管缆最大应变为0. 011,与其他本构模型有较大差异,因此采用Ogden本构模型获得数据较为保守;限弯器数量对管缆最小曲率半径有影响,当限弯器由4个增至10个时,管缆最小弯曲半径从4. 61 m增加到4. 87 m,且增加趋势逐渐减缓;聚氨酯的力学性能随温度的变化而变化,分别选取3种温度(0、10和20℃)进行计算,管缆最小曲率半径分别为5. 40、5. 25和5. 00 m;随着温度升高,聚氨酯材料塑性增强,使得限弯器作用逐渐减小,管道曲率半径也随之减小,因此安装限弯器时一定要考虑环境温度,采取相应隔热措施,这样有助于增强限弯效果。研究结果可为水下限弯器的设计提供理论依据。
2019年07期 v.47;No.485 48-53页 [查看摘要][在线阅读][下载 1983K] [下载次数：262 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：10 ] |[阅读次数：0 ] - 倪玲英;吴西;谭哲;
针对传统旋流分离设备应用条件限制性大、工况环境敏感性高和出口流体排放不佳等缺点,利用雷诺应力模型设计了一种带有圆形稳流器、螺旋式入口和锥式筒体的稳流螺旋驱锥式气液旋流分离器(SFS-GLCC分离器)。SFS-GLCC分离器的螺旋式入口能促进气液两相分层,使入口流型呈现团状流;稳流器可避免底流口夹带气和溢流口排气不彻底;锥式筒体能提高流体旋转速度,延长分离液腔内停留时间。基于Python液滴破碎的TAB判定模型和剪切气流驱动下旋流器内液滴破碎模拟,得到如下结论:SFS-GLCC分离器气柱边缘和器壁附近切向速度变化起伏大,具有很高的速度梯度,位于该区域的液滴稳定性较低,更易变形和破碎;入口速度为40 m/s时液滴稳定性更强。研究结果可为气液旋流分离器的优化设计提供一定的借鉴和参考。
2019年07期 v.47;No.485 54-62+70页 [查看摘要][在线阅读][下载 4342K] [下载次数：322 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：11 ] |[阅读次数：0 ]
- 范明涛;李社坤;李军;赵超杰;马小龙;郜海波;
在四川威远-长宁国家级页岩气示范区,部分井次在储层改造过程中出现了井筒完整性失效问题,严重影响了页岩气的开发效果。准确分析页岩气井施工过程中井筒组合体的应力变化规律对提高页岩气井筒完整性具有重要意义。传统建模方法忽略了固井之前井筒组合体的应力变化。针对上述问题,根据分步有限元的模拟思想,通过相应推导,建立了考虑水泥环初始应力应变的井筒组合体数值模型,可以模拟钻井、固井以及压裂过程中井筒组合体应力分布;采用场变量、生死单元等数值模拟技术建立了页岩气井井筒组合体解析模型,模型同时考虑了页岩弹性模量各向异性特征、水泥环初始应力应变,比常规模型更符合现场实际。研究结果表明:解析模型与分步有限元数值模型的计算结果很接近;储层初始弹性模量各向异性对井筒组合体应力的影响较小,在研究过程中可以忽略。研究结果可为页岩气井体积压裂过程中井筒的完整性分析提供理论指导。
2019年07期 v.47;No.485 63-70页 [查看摘要][在线阅读][下载 1737K] [下载次数：320 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：5 ] |[阅读次数：0 ] - 吴春方;窦亮彬;刘建坤;
液态CO_2干法压裂过程中井筒压力与相态显著影响裂缝起裂和延伸。鉴于此,根据Span-Wagner状态方程,建立了CO_2干法压裂井筒流动传热模型,揭示了CO_2干法压裂过程中井筒压力与相态的变化规律。研究结果表明:CO_2摩阻非常高,在常规施工条件下其摩阻每1 000 m超过10 MPa;排量和油管内径对井筒压降影响非常大,在满足携砂情况下可通过适当降低排量或选用较大管径油管降低摩阻;干法压裂过程中相态转变取决于井底CO_2温度,而井底温度受注入温度影响最大,其次为注入排量和地温梯度,并且几乎不受油管内径影响; CO_2流体密度和黏度与温度成反相关关系,井筒内CO_2黏度仅为0. 08～0. 25 m Pa·s,携砂能力差,加之滤失大,不利于压裂造缝是压裂施工失败的主要原因。研究结果可为CO_2干法压裂和CO_2增能压裂提供理论指导和现场借鉴。
2019年07期 v.47;No.485 71-79页 [查看摘要][在线阅读][下载 3320K] [下载次数：475 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：9 ] |[阅读次数：0 ] - 姜民政;徐书凡;董康兴;刘耀;魏永和;
针对同井注采系统井下封隔锚定失效检测困难且时效性差,造成生产及能源浪费的问题,研究了一种井下油管封隔锚定松脱预警方法,并开发了相应的同井注采系统封隔失效检测装置。通过检测井口套管应变以及受力状况,推导油管受力情况,从而分析判断井下封隔锚定装置的工作状态。基于WIN CE嵌入式操作系统开发了便携式油管封隔锚定失效预警检测仪器,以12V蓄电池作为能源,在井口套管贴应变片组成惠斯通电桥,以此测量井口套管应变,利用油管封隔锚定失效预警检测仪器采集并记录井口套管应变数据,通过对比井口套管应变历史数据,即可判定井下油管锚定工作状况。在对30口同井注采井的长期监测中,发现4口井的坐封载荷远低于坐封时加载的载荷,判定这4口井属于封隔锚定失效井,这与实际情况相符。现场测试结果表明该仪器可以及时预警井下封隔锚定装置松脱故障,有效指导生产,提高经济效益。
2019年07期 v.47;No.485 80-86页 [查看摘要][在线阅读][下载 3980K] [下载次数：165 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：8 ] |[阅读次数：0 ] - 张雷;吕孝孝;姜东;张中慧;王旱祥;刘延鑫;
碳纤维连续抽油杆使用时,柱塞的运动存在超冲程现象,且超冲程的影响规律不明,导致碳纤维连续抽油杆的设计使用缺少理论依据。鉴于此,将抽油杆运动分解为由悬点位移和泵时变载荷激励的两个子运动,分别建立相应的数学模型,采用有限差分法对模型进行求解。根据所建模型分析了冲次和杆柱组合对柱塞超冲程的影响,分析结果表明:悬点位移激励产生的柱塞超冲程随着冲次的增加而单调增加,泵时变载荷引起的柱塞超冲程则有正有负;柱塞的超冲程是由悬点位移和泵时变载荷共同作用产生;有杆采油系统均存在超冲程现象,碳纤维-钢混合杆柱的能耗和泵效均优于全钢杆。研究结果可为现场充分利用碳纤维抽油杆的优势提供理论依据。
2019年07期 v.47;No.485 87-92页 [查看摘要][在线阅读][下载 1351K] [下载次数：208 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：12 ] |[阅读次数：0 ] - 赵旭;
针对常规调流控水技术控水针对性差、有效期短,局部层位被底水突破后调流控水效果差、易导致储层的二次伤害等问题,研究了自适应调流控水技术。该技术的关键是自适应调流控水装置及精密滤砂网控水筛管。自适应调流控水装置具有"主动式"调流控水功能,能够根据多控制层位产液的变化自动调整所产生的附加阻力,遇油低摩阻,遇水高摩阻,实现低成本的智能完井;精密滤砂网控水筛管采用6层结构精密滤砂网设计,基管筛网内部留有4～5 mm的过流通道,满足调流控水井内流体横向入流要求,也可对进入井筒内的流体进行深度过滤。现场试验结果表明:应用自适应调流控水技术后水平井日产油量提高了近3倍,延长低含水采油期300 d以上;可有针对性地抑制出水层位的生产,促进产油段的生产,取得了较好的控水增油效果。自适应调流控水技术能在一定程度上解决常规调流控水完井技术存在的控水针对性差的问题,满足调流控水长期性、可靠性以及生产后期阻水采油的技术要求。
2019年07期 v.47;No.485 93-98页 [查看摘要][在线阅读][下载 1368K] [下载次数：222 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：13 ] |[阅读次数：0 ] - 贾庆升;
针对当前油田分层注采技术灵活性差,效率低,调配需要现场施工及工作量大的问题,在室内试验的基础上,研究了一种基于智能测控装置和压力/流量脉冲载波传输的无线智能分层注采技术。试验结果表明:该技术能够高效、灵活地实现对井下分层流量的实时控制,免去了现场井下投捞测试和调配的工作量;通过集成化的井下智能配水器与智能配产器等核心工具,可灵活可靠地对井下流量和压力等生产参数进行测试与控制;利用井口测控装置能够对井筒连续相流体施加压力或流量扰动,产生附带地址和动作信息的可执行脉冲指令,实现井口与井下的无线信号传输;该技术既能实时监测油水井产层流量、压力等生产动态,又可以在线控制分层注采液量,从而有效减少层间干扰、强化层间均衡动用。研究结果可为转流线、调流场以及注采耦合等水驱开发调整模式提供一种便捷的工程技术手段。
2019年07期 v.47;No.485 99-104页 [查看摘要][在线阅读][下载 2345K] [下载次数：500 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：23 ] |[阅读次数：0 ] - 廖洪千;李夯;杨德锴;张瑞;邵志香;
针对转抽或者检泵过程中需要压井、导致作业时间增加甚至储层被污染这一情况,提出了一趟管柱完成"酸压(射孔)-自喷-机采-检泵"作业思路。根据这一工艺需求,提出不压井采油管内防喷器的总体方案,并对其中大通径弧面密封、可变式球座和阀板关闭可靠性三大关键技术进行了详细分析。管内防喷器将以前多次管柱作业变成一次,缩短了作业时间,提高了作业效率,降低了作业成本,同时避免了压井作业,消除了压井对储层可能造成的污染。最后通过试验对工具结构设计和性能进行验证。试验中,防喷器整体密封压力≥35 MPa,阀板密封压力≥10 MPa,阀板反复开关次数≥10次。试验结果验证了工具结构设计的合理性和性能的可靠性。
2019年07期 v.47;No.485 105-110页 [查看摘要][在线阅读][下载 2200K] [下载次数：171 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：4 ] |[阅读次数：0 ] - 李永强;袁杰;王欣辉;王锦程;周宏斌;
针对目前抽油机井生产系统能耗评价方法不科学、油井工况分析方法不合理及实时智能诊断技术和优化设计手段不完善等问题,建立了科学的能耗评价方法、油井工况分析方法、能耗实时监测诊断平台,进而形成了油井实时智能分析评价优化技术,并将该技术在胜利油田进行了现场应用。应用结果表明:以降耗率为核心的能耗评价方法能够科学地评价区块和单元的降耗潜力空间,指导油井开展节能降耗;应用示功图与电工图的整合诊断技术,可以实现油井数据的实时智能分析评价,指导油井生产优化调整。所得结果可为生产油井的智能分析和优化运行提供理论依据和技术支持。
2019年07期 v.47;No.485 111-116页 [查看摘要][在线阅读][下载 1690K] [下载次数：292 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：5 ] |[阅读次数：0 ] - 甘庆明;黄伟;黄志龙;沈传海;李佰涛;
应用大平台开发低渗透油藏已经越来越普遍,然而井眼轨迹复杂和液量低是这类油田的特点,采用抽油机有杆举升存在偏磨及系统效率提升有限的问题,而采用无杆举升技术时又存在一次性投资高及免修期短的问题。为此,开展了以一台直线电机同时驱动上、下两台柱塞泵的潜油直线电机无杆举升技术研究,对系统的水力学参数进行了计算,对直线电机的型式、永磁材料进行了选择,并对系统管柱进行了现场试验。试验结果表明:研制的潜油直线电机外径104mm,稳定举升力达12 kN,满足低液量油井的举升要求;应用潜油直线电机无杆举升系统提高了系统效率,降低了能耗,从根本上解决了杆管偏磨问题,免修期达到411 d。潜油直线电机无杆举升技术为低液量油田提高系统效益提供了新方法。
2019年07期 v.47;No.485 117-121+132页 [查看摘要][在线阅读][下载 452K] [下载次数：316 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：12 ] |[阅读次数：0 ]
- 徐国贤;谢仁军;吴怡;殷启帅;
为预测在生产井套管腐蚀后的剩余强度,基于对套管表面腐蚀坑形状的规则化表征,采用有限元法建立了可模拟不同形状腐蚀缺陷的套管力学分析模型,用弹塑性理论进行腐蚀后套管剩余抗内压和抗外挤强度求解。以直径244. 5 mm、P110钢级套管为例,对圆球、椭球和矩体等3种形状、不同几何尺寸腐蚀坑的套管剩余强度进行规律性研究,给出了套管腐蚀后剩余强度预测流程,并成功应用于海外M油田在生产井。研究结果表明:腐蚀坑深度比是影响套管剩余强度的主要因素,随着腐蚀坑深度比的增加,套管剩余强度近似呈线性或6次多项式规律性下降趋势;当腐蚀坑投影面积相同时,矩体形坑腐蚀对套管剩余强度的影响最严重,椭球形腐蚀坑次之,圆球形腐蚀坑影响程度最低;对于相同的腐蚀形状及尺寸,腐蚀坑个数对套管剩余强度影响较小,但套管损坏或屈服的危险点增加。研究结果可为套管腐蚀后油气井的完整性及再利用评估提供有效手段。
2019年07期 v.47;No.485 122-127页 [查看摘要][在线阅读][下载 2598K] [下载次数：435 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：22 ] |[阅读次数：0 ] - 付亚荣;李琳;杨中峰;和改英;姚庆童;马伟娜;赵新才;
隔热保温防磨油管广泛应用于高凝原油开采,但其价格昂贵,准确计算其在油井的下入深度既可以实现保温效果的最大化,又能够有效控制材料成本,提高高凝、高含蜡油井开采效益。为此,以某隔热保温防磨油管为例,依据质量守恒定律、动量守恒定律和能量守恒定律,将油井产液看作气液两相流,建立了油井井筒温度场控制模型和井筒传热模型,开展了隔热保温防磨油管下入深度研究。通过对比多种计算方法,得到计算结果与现场实际很接近的迭代求解数值方法,保证了模型的收敛和稳定。B-2D井的应用结果表明:模型计算结果与生产现场测试结果相对误差为2. 12%; 30余口油井应用后平均节约225 m保温隔热防偏磨油管,平均井口温度提高18. 3℃,油井井口回压平均降低0. 42 MPa。建立的油井井筒温度场控制模型和井筒传热模型不仅可用于自喷井保温油管的下入深度计算,也可以为水合物形成、注氮气或注蒸汽工艺参数设计提供依据。
2019年07期 v.47;No.485 128-132页 [查看摘要][在线阅读][下载 805K] [下载次数：242 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：5 ] |[阅读次数：0 ]