溢流关井水击压力数学模型研究

溢流关井水击压力的大小直接决定了现场是采用“软关井”、“半软关井”,还是“硬关井”的关井方式。从溢流关井实际情况出发,应用质量守恒原理、牛顿第二定律建立了气液两相流的溢流关井水击压力数学模型,采用基于特征线法的有限差分法求解数学模型,同时编制了相应的计算机程序并进行了实例计算。计算表明:①所建立的数学模型,适用于“软”、“半软”、“硬”关井的水击压力计算;②“硬关井”、“半软关井”、“软关井”井内水击压力逐渐减小;③井内压力波动由井口到井底逐渐减小,井内为气液两相流时产生的压力比单相流更小。为了便于油气田应用,建议在瞬态模型的稳态化方面开展进一步的研究。

塔里木油田钻柱转换接头失效原因分析及预防

对塔里木油田2006年1—5月发生的钻柱转换接头失效事故进行了分析研究,对失效的钻柱转换接头尺寸进行了测量,对钻柱转换接头断口形貌进行了宏观分析,发现钻柱转换接头断裂位置都在外螺纹接头危险截面上。通过分析计算认为,钻柱转换接头断裂原因与外径不符合标准及内、外螺纹接头弯曲强度比不合理有关。对钻柱转换接头刺漏形貌分析结果认为,刺漏与接头密封能力不足有关。进一步调查研究发现,钻柱转换接头失效与没有严格执行SY/T5200行业标准和API SPEC 7标准有一定关系。在调查分析的基础上,对如何防止或减少钻柱转换接头失效事故提出了有效的预防措施。

硬关井水击问题及减小水击措施的探讨

通过对各种关井方式优、缺点的比较,指出了解决硬关井时水击问题的工程意义。对于硬关井来说,水击造成的危害是不容忽视的,必须采取有效措施,从分析井内气、液、固三相流中水击波速入手,推导了水击压力波的传播速度计算公式,结合相应的控制方程对其进行了简要的分析以及实例计算。最后,在分析了各种减小水击压力的方法后,提出在井口加装储能式空气罐控制水击压力的尝试,而且对设有空气罐和未设空气罐的不同井口装置进行了水击压力的理论研究,计算表明,井口安装有空气罐时能够有效地控制水击,这一认识对现场钻井生产具有一定的指导意义。

溢流关井时的水击压力及其影响因素

溢流关井的水击压力关系到能否关井,以及关井方式的选择。在对水击压力的基本计算方法进行讨论的基础上,推导出了直接水击压力计算式,分析了井口流速和水击波速对水击压力的影响规律。研究表明,水击压力随着水击波速、井口流速的增大而增大;“硬关井”、“软关井”、“半软关井”三种关井方式中,“硬关井”产生的水击压力最大,“软关井”最小;泡状流时的水击压力小于段塞流时的水击压力。这些认识对溢流关井水击压力的计算、溢流关井方式的选择等具有指导作用。

塔里木油田氮气气密封试压系统的建立及应用

通过对国内外气密封试压检测情况的研究,塔里木油田公司建成了一套气密封检测系统。作出了气密封试压系统的初步设计,将系统分为制氮系统、驱动空气动力系统、一级氮气增压系统和二级氮气增压系统。系统采用氮气作为试压介质,利用压缩空气作为驱动气体,采用两级增压方式,按照模块化设计,所有设备均可以灵活拆卸,试压作业比较便利、安全,自动化程度高,安全工作压力设置为可承受206.897 MPa。现场应用表明,这套设备的气密封试压检测合格,具有一定的经济效益和社会效益。

游车大钩断裂原因分析及预防措施

对游车大钩断裂事故进行了调查研究,对其断口形貌进行了宏观和微观分析,发现游车大钩为脆性断裂,断口起源于原始缺陷。对游车大钩使用工况和受力状态进行了分析,认为其断裂位置不在危险截面。对游车大钩的化学成分、机械性能和金相组织进行了全面试验分析,发现游车大钩材质不符合标准要求,且出厂之前存在原始裂纹。依据试验分析结果,最终判定游车大钩断裂主要与游车大钩存在原始缺陷和材料韧性不足有关。为有效地防止类似事故再次发生,建议油田采取预防措施,对钻机提升系统实施驻厂监督,加强钻机系统的到货验收和检查,严格对在用钻机提升系统关键部件定期进行探伤检查和维修。

钻柱稳定器材料性能及尺寸参数分析

常规的、不可变径的钻柱稳定器现在依然是井斜控制井底钻具组合中不可缺少的组件。但是 ,国内的相关资料贫乏 ,结构过于单一。通过对国外资料的综合分析 ,介绍了稳定器材料性能及尺寸参数 ,并着重介绍了稳定器所用的非磁性钢。同时 ,列出了三种套装式稳定器 (即二件式、三件式、卡箍固定式 )的结构和相关的尺寸参数 ,以及稳定器螺纹接头特点。这些内容有助于对国外稳定器有一个较全面的了解 ,也可作为稳定器设计。

塔里木油田钻井液气动加重系统的研制与应用

钻井过程中,当现场需要进行钻井液加重作业时,通常采用的方法是人工作业方式,这种方法的缺点是劳动强度大,且会造成环境影响;针对此种情况塔里木油田研制出一种新型钻井液气动加重系统,并将其应用于塔里木盆地山前构造带钻井中,取得了很好的使用效果,具有较好的推广价值。

API油管腐蚀失效原因分析

对API(美国石油学会)油管腐蚀失效事故进行了系统调查,结果表明,API油管接头腐蚀严重区域集中在油管接头现场上扣端外螺纹接头内壁位置,油管腐蚀既与流体冲刷有关.也与CO2腐蚀有关.经过试验研究,认为API油管接头中部的凹槽位置产生了紊流和剪切应力,腐蚀最严重的区域紊流和剪切应力最严重.为解决结构突变导致的腐蚀集中问题,建议油田使用接头内壁平齐的特殊螺纹接头油管.

铝合金钻杆在塔里木油田推广应用前景分析

介绍了铝合金钻杆的结构特点和材料特性,分析了其适用范围。认为:铝合金钻杆在塔里木油田含H2S井使用可有效防止钻杆发生应力腐蚀开裂和电化学腐蚀;在水平井和大斜度定向井使用可以减缓钻杆接头的热裂问题;在深井和超深井使用可减轻钻柱重量,增加钻井深度;在复杂井使用可增加套管下入深度。铝合金钻杆发生断裂事故之后容易将落鱼部分磨掉,这有利于提高处理井下复杂情况或事故的能力。同时指出了使用铝合金钻杆存在的问题和应注意的事项。

钻杆接头纵向裂纹原因分析

对某油田发生的钻杆接头纵向开裂事故进行了系统调查,对钻杆接头裂纹宏观形貌和微观形貌进行了分析,对开裂钻杆接头和未开裂的钻杆接头材质进行了对比。结果表明：钻杆接头纵向开裂原因是摩擦裂纹引起的,摩擦裂纹的原因主要与井眼全角变化率偏大有关。

钻杆加厚过渡带几何结构对应力集中的影响

油气井钻井过程中,钻杆主要失效部位是加厚过渡带处,该处容易形成应力集中,尤其在狗腿井段中的交变载荷作用下,表面易形成疲劳裂纹源,导致刺漏甚至断裂事故的发生。针对这一情况,应用有限元软件建立钻杆加厚过渡带力学模型。该模型公母接头共同建模,可以施加轴向拉力、内外压力、扭矩和弯矩,能很好地模拟狗腿井段的钻杆受力,为改进钻杆加厚过渡带结构设计提供理论依据。力学分析结果表明,最大应力出现在加厚过渡带内锥面消失处,且母接头端的应力比公接头端应力水平高;减小加厚过渡带内孔直径、增加内锥面长度、加大内锥面消失处圆角半径都可以减小钻杆应力集中系数。但在现有加厚过渡带结构的基础上改变加厚过渡带尺寸对减小钻杆应力集中效果并不明显,建议从改变加厚过渡带结构上入手来降低钻杆的应力集中系数。

塔中83井钻杆断裂原因分析及预防措施

对塔中83井钻杆断裂事故进行了调查研究,对钻杆断口进行了宏观分析和微观分析,对断裂钻杆化学成分、力学性能和金相组织进行了试验分析.分析结果认为,钻杆材质符合有关标准规定,钻杆断裂属于H2S应力腐蚀断裂(Sulfide Stress Cracking,以下简称SSC).通过对该井H2S含量测定和H2S分压计算,认为该井H2S分压已远超过NACE标准规定的发生应力腐蚀的界限.根据塔里木油田现状,建议使用铝合金钻杆和防硫钻杆.

抽油杆疲劳寿命计算研究

抽油杆是有杆抽油中三抽设备的关键部件之一。其服役寿命直接影响油井的产量、失效概率以及修井作业的成本,准确预测其疲劳寿命具有十分重要的意义。对直井和定向井分别建立了计算抽油杆轴向载荷的数学模型,计算出了抽油杆所受的轴向力。同时,建立了疲劳寿命的预测模型,计算了不同形状裂纹的几何形状因子和应力强度因子。并根据以上理论,编写了计算机程序,能计算有初始裂纹和无初始裂纹抽油杆柱的疲劳寿命。采用Form an模型预测抽油杆疲劳寿命,其特点是在Paris模型的基础上考虑了应力比R,计算结果更加准确。同时,分析比较计算结果可得:裂纹初始长度对抽油杆柱的使用寿命影响较大。文中给出的方法简单,精度较高,便于工程应用。

139.7mm加重钻杆外螺纹接头断裂原因分析

为查明某井139.7 mm加重钻杆外螺纹接头的断裂原因,对断口进行了宏观和微观分析,对材料进行了化学成分分析、力学性能试验和金相分析,并进行了有限元分析等。结果表明:加重钻杆断裂属于腐蚀疲劳断裂;断裂主要原因是加重钻杆接头内径大于标准规定值,降低了加重钻杆外螺纹接头断裂扭矩和抗拉载荷,在疲劳载荷与腐蚀介质作用下,腐蚀疲劳裂纹首先在加重钻杆外螺纹接头危险截面部位螺纹牙底萌生,随后在载荷作用下裂纹不断扩展,进一步降低了接头的强度,最终发生了断裂事故。

一种气体钻井井壁稳定性分析的简易方法

为有效克服气体钻井过程中出现的井壁失稳现象,提出一种气体钻井井壁稳定性分析的简易方法。该方法在对传统气体钻井井壁稳定性理论的利弊进行分析的基础上,从气体钻井井壁围岩的力学特性出发,确定了井壁围岩应力场的分布,结合Mohr-Coulomb准则,建立了气体钻井条件的井壁稳定模型,即弹塑性模型和硬脆性模型,成功解释了气体钻井条件下地层进入塑性状态变形达到一定程度,井壁坍塌井径扩大后,地层趋于稳定的现象。将该计算模型应用于满东2井的井壁稳定性分析,结果表明:理论分析结果和工程实测数据对比,计算结果较为准确,验证了该模型较为有效。

Φ273.05mm套管裂纹原因分析

对某井Φ273.05mm套管产生裂纹的原因进行研究分析。通过对井况、地层岩性、井身质量要求、钻井施工情况和测井结果等进行调查研究,认为起下钻遇阻和挂卡导致套管严重磨损,套管磨损后产生穿透裂纹;通过对材料强度和韧性的关系进行论证分析,认为材料强度越高,匹配的韧性应当越高;通过对套管材料的化学成分、力学性能和金相组织进行试验分析,认为套管材料不符合油田订货技术要求,材料韧性不足降低了套管抵抗裂纹萌生和扩展的能力。

塔里木油田特殊螺纹接头油套管评价试验及应用研究

塔里木油田井况复杂,高温、高压、超深气井占很大比例,对油、套管使用性能有特殊要求,API螺纹接头油、套管难以满足使用条件,必须使用密封性能好、连接强度高的特殊螺纹接头油、套管。依据APIRP5C5-2003(ISO13679-2002)油、套管实物试验标准,油田应当依据自己的实际工况条件选择特殊螺纹接头油、套管应用等级,并提出补充试验条件;工厂应当依据油田要求的接头应用等级推荐自己的特殊螺纹接头油、套管;实验室应当依据用户和工厂商定的接头应用等级和附加试验要求对油、套管接头进行试验。油田应当依据评价试验结果和实际使用效果选择特殊螺纹接头油、套管品种,并制定严格的特殊螺纹接头油、套管订货和验收技术标准。

牙哈7X-1井套管压力升高原因分析

针对牙哈7X-1井套管压力升高原因进行了系统调查研究。对井内起出的特殊螺纹接头油管逐根进行了检查,发现大多数油管接头扭矩台肩部位严重变形。认为油管接头严重变形的原因是上扣扭矩过大所致,油管接头变形之后已经失去密封。对封隔器断裂形貌和冲刷腐蚀形貌进行了分析,认为在射孔之后油管柱下部所连接的封隔器就已经断裂并失去密封。在投产初期套管压力就与油管压力接近,在投产后期套管压力高于油管压力,其主要原因是投产之前封隔器已经失效,油管柱多处接头已经变形并失去密封。

钻柱疲劳寿命预测研究

疲劳破坏是钻柱失效的主要形式,进行钻柱疲劳寿命预测可以为钻柱的使用和管理提供依据。建立了钻柱力学模型,对钻柱的受力进行了分析,尤其分析了交变弯曲应力,并用Forman模型预测了钻柱的疲劳寿命,使计算结果更加准确。还应用形状改变能判据对构件屈服区进行了渐进分析,扩展了线弹性断裂力学的应用范围。理论计算结果和现场统计数据的一致性证明了此模型的实用性。