钻柱腐蚀疲劳寿命评价和影响因素分析

油气钻井过程中钻柱受力复杂,容易发生断裂情况,根据现场情况评价钻柱腐蚀疲劳寿命可以为钻柱安全使用提供依据。从现场实用角度,通过轴向力、循环应力和疲劳极限的计算,对比了基于疲劳系数、寿命百分数和旋转计数的钻柱疲劳评价方法,并考虑了腐蚀的影响。分析结果表明,当在严重狗腿度的井段钻进时,弯曲应力和屈曲增加将加快钻柱疲劳失效;当对应的机械钻速降低、转速增加时,钻柱的剩余使用寿命将进一步降低;当发生较严重的腐蚀时,钻柱剩余使用寿命将迅速降低。在高抗拉井段和狗腿度变化大的井段的钻柱应定期倒换使用,以保障现场钻具安全规范使用。

基于有限元法的含腐蚀缺陷钻杆剩余抗拉强度分析

基于有限元法研究含腐蚀缺陷钻杆的剩余抗拉强度问题,分别讨论轴向腐蚀长度、环向腐蚀长度、腐蚀深度、腐蚀半径等因素对钻杆剩余抗拉强度的影响。研究结果表明:对于均匀腐蚀缺陷钻杆,其剩余抗拉强度受腐蚀深度的影响最大,受环向腐蚀长度的影响次之,受轴向腐蚀长度的影响最小;对于点腐蚀缺陷钻杆,其剩余抗拉强度受腐蚀深度的影响最大,且随着腐蚀半径的增大而增大。与该有限元法相比,依据现行石油行业标准计算所得的钻杆剩余抗拉强度较大,按此强度设计的钻杆存在一定安全风险,因此,设计中应充分考虑不同腐蚀形态的影响。

深水钻井导管-软土作用特性与疲劳影响分析

深水钻井过程中,导管承受复杂的水平载荷作用,导管-软土相互作用特性有待深入研究,且软土作用对管柱疲劳的影响规律尚不明确。为此,基于有限元软件建立了深水钻井导管-软土相互作用数值分析模型,研究了黏土和砂土2种地基模型中水平载荷作用对钻井导管产生的剪力、弯矩影响规律。考虑单向循环载荷、双向不对称循环载荷、双向对称循环载荷3种载荷形式,对钻井导管进行疲劳寿命分析。研究结果表明:黏土地基中由于土反力较小,导致导管出现更大的弯矩、剪力,在长期循环应力的作用下将产生严重的疲劳损伤;砂土地基中导管疲劳损伤情况仅存在于浅部位置,且疲劳寿命明显大于黏土地基中的导管模型;当海底浅部地层为黏土时,需要采取措施减小导管顶部水平载荷、改变载荷作用形式以提高钻井导管疲劳寿命。所得结论可为现场作业提供理论支撑。

机器学习在油气钻井工程中的应用

针对目前油气钻井工程智能化的发展趋势,阐述了机器学习技术在油气钻井领域的研究进展与应用情况,探讨并展望了未来机器学习技术在油气钻井领域的发展方向和研究重点。研究结果表明:1)相较于传统分析方法,机器学习技术在模型构建、多目标决策优化、复杂非线性关系分析以及适应拓展能力等方面具有很大优势;2)机器学习算法种类丰富,功能涵盖数据分析、文本分析以及图像分析等多个方面,可以处理多种类型的工程问题;3)目前机器学习技术在钻井工程中的优化设计、井下钻柱状态控制、风险监测评估以及辅助决策等方面都得到了初步应用,具有良好发展前景;4)未来机器学习在油气钻井领域的研究重点为现场数据的规范整合、模型与问题的契合度的提高以及集成模型的构建。该研究成果可以为油气行业升级转型、钻井智能化发展提供技术支撑。

新工科背景下石油工程岩石力学课带实验虚拟仿真项目建设研究

为了全面提高新工科背景下石油工程岩石力学课程的教学质量,首先对新工科背景下石油工程岩石力学课程实验教学现状及存在的问题进行分析,其次对新工科背景下石油工程岩石力学课带实验虚拟仿真项目建设的意义进行探讨,最后进行新工科背景下石油工程岩石力学课带实验虚拟仿真项目建设路径研究,旨在为推动石油工程岩石力学课程的全面发展奠定基础。

深水钻井导管喷射下入深度确定方法

通过分析深水钻井导管的受力特征,在土力学和桩基理论的基础上,重点考虑时间效应对承载力的影响,提出一种通用的深水钻井导管喷射下入深度确定方法。利用该方法可以合理地确定导管下入深度,减少设计的盲目性并节省钻井成本。结果表明:大直径导管的承载能力较大,所需下入深度较小;随着恢复时间的增加,导管承载力逐渐增强,所需下入深度可以相应减小,但是过长的时间间隔将增加钻井成本,要根据实际情况权衡确定;承载力增长系数的选取对设计结果有较大影响,应根据区域试验数据合理选取。

“钻井工程”课程的教学改革研究

“钻井工程”是石油工程类专业的必修专业课程,提高其教学质量及水平非常重要。目前该课程的教学中存在若干问题,如课程学时安排不够合理、课程教学方式比较陈旧、课程教学内容未及时更新、课程考核方式比较单一、课程思政教育融入度不够等,这些问题均制约着该门课程的教学效果。文章根据本人的教学经验并结合该门课程的特点,对本课程教学提出了一些改进措施,旨在提升该课程的教学效果,以期为其他工程类课程的教学提供借鉴。

“石油工程岩石力学”课程中融入思政教育的探索

课程思政已成为我国高等教育改革的重要内容,将思政教育与课程教学相结合是新时代人才培养的重要举措。“石油工程岩石力学”是石油工程类专业核心课程,蕴含着深厚的思想价值和精神内涵。深入认识该课程中融入思政教育的必要性,剖析该课程中融入思政教育的教学现状,创新该课程思政教育的实施方法,探索“石油工程岩石力学”课程德育和智育深度交叉融合的新教学模式,培养德才兼备的新时代石油人才,为相关理工科专业开展课程思政提供借鉴。

深水钻井水下井口力学稳定性分析

深水钻井时水下井口承受的复杂作用力可能导致其稳定性存在问题。根据深水钻井水下井口系统整体受力分析,建立了井口力学稳定性分析方法,该方法综合考虑了海洋环境载荷、钻井船或平台漂移、隔水管力学性能、套管柱与地层之间的非线性响应等因素的影响,可以实现井口力学性能分析。算例分析表明,水下井口的横向偏移及弯矩随张力比和海流流速的增加而大幅增大,顶张力过大会引起井口稳定性变差;随着钻井船或平台漂移量的增加,井口的横向偏移和弯矩近似线性增加,控制好钻井船或平台的漂移非常重要;由于井口承受弯矩的能力有限,较大海流流速情况下可能造成井口失稳;提高导管抗弯强度、控制泥线处管柱冲刷、获取浅部地层的取样数据等措施可以增强井口稳定性。

海底浅部地层性质对深水钻井井口稳定性的影响

为了解深水海域海底泥线以下的浅部地层强度对深水钻井水下井口及其以下套管柱的支撑作用的大小,通过理论分析建立了软土工程性质与水下井口竖向和横向稳定性之间的关系,并对影响水下井口稳定性的相关规律进行了研究。结果表明,黏性土的不排水抗剪强度和黏着系数、砂性土的内摩擦角和水下容重对水下井口竖向稳定性的影响都很大;水下井口横向稳定性主要受海底较浅部土层性质的影响,黏性土的不排水抗剪强度和砂性土的内摩擦角对井口横向稳定性影响最大。选择海底地层强度大的位置进行钻井作业、作业前进行海底浅部地层数据取样、合理确定相关计算参数等措施可以提高水下井口的稳定性。

新工科背景下《石油工程岩石力学》课程教学融合思政教育的策略研究

传统工科专业缺乏对学生工程素养的培养,新工科建设强化对学生工程素养的渗透,提升学生对未来职业的胜任力,这与思政教育中提升人才综合素质是契合的,新工科背景下的思政教育有利于点燃学生的家国情怀、社会责任感和专业热情,培养出更多适应行业发展的卓越工程师。《石油工程岩石力学》课程是石油工程领域的核心专业课程,目前授课中主要存在学生的学习热情不够,普遍缺乏专业使命感和责任感等问题,从全面提升人才培养质量的角度看,必须推动该课程的传统教学模式的改革,建立新工科背景下《石油工程岩石力学》课程思政教学体系,提高学习效率和德育教育效果,为培养具有专业认同感,兼有吃苦耐劳精神和创新精神的工程类新人才奠定基础。

深水水上防喷器钻井系统水下井口稳定性分析

采用水上防喷器(SBOP)系统进行深水钻井可以大大降低作业成本,但在SBOP系统的应用中还有许多问题需要探讨。建立了深水水上防喷器钻井系统水下井口稳定性分析模型并进行了分析,结果表明:采用水上防喷器系统,导管下入深度可以比常规隔水管系统浅,且导管直径越大水下井口的稳定性越好;大尺寸隔水管会导致水下井口产生较大的横向偏移和弯矩;随着水深的增加,水下井口的横向偏移和弯矩值逐渐增大;水下井口的横向偏移和弯矩值随着钻井平台漂移量的增大而线性增加,并且随着隔水管顶张力的提高而逐渐增大。

水平井压井立压控制误差分析与井口套压预测

根据水平井压井的基本原理,考虑环空摩阻、流体流型影响下的计算误差,分析了水平井与直井压井控制立压变化的比较误差。以直井井控理论、多相流理论为基础,建立了水平井井控三相流理论模型,采用有限差分方法对模型进行了数值化求解。算例分析结果表明,在水平井立压控制过程中,如果按直井方式压井,不仅在初始立压点和终了立压点存在误差,而且在造斜点、稳斜点处也存在较大的误差,这将对水平井井控作业产生一定影响。在水平井压井过程中,直到溢流全部移出水平段时水平井的井口套压才开始逐渐增加;岩屑床的存在使水平段和造斜段的环空尺寸减小,对流体流速有一定影响,使井口套压比不考虑其存在的情况时偏高;水平井曲率半径、水平段长、水平段微小倾角、多个造斜率等因素对井口套压影响不大,而井眼尺寸、压井排量、溢流量等因素对井口套压影响较大。

深水钻井平台运动对无隔水管环境下钻柱的影响

深水无隔水管钻井环境下,裸露在海水中的钻柱受到复杂动力作用。在考虑深水钻井平台运动、波流共同作用情况下,建立了深水无隔水管环境下钻柱受力理论模型。算例分析表明,钻井平台的慢漂运动对裸露在海水中的钻柱变形和受力有一定的影响。在满足强度要求的情况下,尽量选用直径较小的钻柱。无隔水管环境下,裸露在海水中的钻柱在泥线以下的长度越长,则钻柱上部所受拉力越大,从而可使泥线附近钻柱段的变形和受力情况得到改善。

组建钻井井场无线传感器网络的有关问题分析

针对石油钻井工程的行业特点,分别从钻井井场有线传感器现状、无线传感器节点设计、短距离无线通信技术选择、无线传感器网络组建等方面系统地分析了其目前存在的各种问题,并针对这些问题提出研究重点和发展趋势。通过分析其他文献中论述的无线传感器网络和钻井井场无线传感器网络的异同,在解决现场干扰、能量供给问题的前提下,给出组建钻井井场无线传感器网络的设计思路。对于越来越趋于科学化、数字化、智能化发展的钻井工程而言,文中提出的有关思路是可行且急需实现的。

深水SBOP钻井技术及装备发展现状

介绍了深水SBOP钻井系统的主要配套装备——水上防喷器组、高压小直径套管隔水管、水下断开系统及其控制系统和隔水管上、下部应力短节。论述了深水SBOP钻井系统的发展历程及一般的钻井程序。对深水SBOP钻井系统优缺点及在国外的应用情况进行分析,结果表明,深水SBOP钻井技术是一项适合海洋深水钻井作业的新技术,应用它可以缩短钻井周期,减少深水钻井作业日费;高压小直径套管隔水管系统、水下断开系统及其控制系统是关键技术,是深水SBOP钻井系统装备国产化研究的重点。

深水水上防喷器钻井系统高压套管隔水管强度分析

深水水上防喷器钻井系统已得到一定程度的现场应用,可节省作业费用。但由于该系统具有采用高压小直径套管代替常规大直径隔水管、防喷器组放置水面以上采用应力短节缓解高压隔水管应力等特点,需要分析高压隔水管的强度。根据材料力学理论,建立了高压隔水管的准静态力学分析模型和内外压力计算模型。通过对高压隔水管的力学性质及内外压强度的分析发现,高压隔水管的下部应力节底部的偏移程度对隔水管的弯曲变形和弯曲应力影响不大;在选择应力节时,上部应力节的转动刚度可以小于下部应力节的转动刚度;在高压隔水管内压强度设计时应重点考虑高压隔水管接近海面段所受到的等效内压力,在该段提高管材钢级或增大壁厚。

石油工程专业钻井生产实习教学改革思路探讨

分析重庆科技学院石油工程专业过去钻井生产实习中存在的问题,结合目前本科教学的需要,借鉴其他石油类院校生产实习改革的经验,提出从建立校外生产基地和校内实习基地相结合,完善实习教材、指导书及电子教学资料建设,采用强调以学生为主体的教学方法,加强教师与学生之间的交流等适合于本校自身发展的钻井生产实习教学模式。

常规压井过程中立管压力控制误差分析

常规压井过程中立管压力的控制是非常重要的,现场采用的压力计算方法虽然简便,但是在某些情况下会带来一定误差。根据井控时井底常压的基本原理,分析了三种常规压井方法在考虑流体流型、环空摩阻、井型、井身结构等影响因素下的循环立压计算误差,特别针对边循环边加重方法,给出了一个循环周中分段加重的循环立压控制方法,从理论上证明该方法能减少压井时间。通过算例分析,指出钻柱内流体流型和环空内流动摩阻对压井操作存在的影响,对于深井、定向井、水平井、环空尺寸较小井在关井立压较高的情况下影响更大。建议对这类井压井操作时考虑各种影响因素,采用计算机软件准确控制井底压力平衡。

面向工程能力培养的石油工程类专业实验室开放管理模式探索

高校实验室开放运行可以促使学生作为主体参与到实践教学环节,提高学生的工程实践能力和科技创新意识。石油与天然气实验教学中心根据石油工程类专业实验室的特点,从实验室开放形式、开放管理运行、开放教学内容和方法等方面进行了探索,初步形成了具有特色的石油工程类专业实验室开放管理模式,收到了一定的效果。