穿心打捞和环空负压解卡工艺在连续油管遇卡事故中的应用

连续油管在作业过程中遇卡现象时有发生,在常规处理措施无效的情况下,采用穿芯打捞和环空负压解卡工艺是两种比较有效的处理措施。通过借鉴穿芯打捞电缆的方法和带压作业的优点,研制旋转防喷密封装置,解决了穿芯管和连续油管环空密封和循环问题。使用组合式穿芯打捞管柱,顺利下至4007.99m,并成功实现解卡。另外,针对连续油管砂卡难题,采用环空负压解卡工艺实现连续油管解卡成功。通过两起案例,进一步丰富了连续油管解卡手段,对同类问题的处理也具有参考价值。

侧向环形切缝装药爆破效应及其在硬岩掏槽中的应用

针对硬岩巷道掏槽效果差的问题,提出了侧向环形切缝装药以提高槽腔内侧的破岩能力,理论分析了该装药的爆破效应,通过模型实验讨论了该装药爆破以后爆炸应变和爆生裂隙的分布特征,并开展现场试验探究了该装药的应用效果。结果显示:侧向环形切缝装药在切缝位置会形成聚能效应,促使切缝位置处岩体承受更强爆炸载荷,从而具有更强的裂隙扩展能力。侧向环形切缝管的存在会降低非切缝方向爆炸应变和提高切缝方向爆炸应变,应变分布特征证明了侧向环形切缝装药在切缝方向的聚能现象;并且通过观测宏观裂隙扩展情况,侧向环形切缝装药在切缝方向的裂隙扩展能力得到了明显提高。与常规柱状装药掏槽爆破技术相比,在硬岩巷道采用侧向环形切缝装药掏槽爆破技术可以提高掘进效率和减少掘进成本,结果验证了侧向环形切缝装药在硬岩巷道掏槽爆破中具有良好适用性。

基于熵产分析的套管稳定器结构参数优化

套管稳定器是套管钻井过程中必要的部件。为满足现场对安装套管稳定器的井段内环空流动损失较低且有利于携岩的要求,需要对套管稳定器进行整体结构设计。利用Fluent软件对稳定器与井眼之间的环空流场进行了数值模拟,采用熵产方法对流场能耗进行了分析。分析结果表明:流场中湍流熵产占大部分且主要发生在螺旋流道入口;对安装稳定器的井段进行了携岩能力分析,发现稳定器的螺旋流道整体对携岩有利,但螺旋棱根部会有少量岩屑堆积。综合分析了螺旋棱尺寸对流场能耗和携岩能力的影响,优选出套管稳定器的结构尺寸。研究结果可为套管稳定器优化设计和现场应用提供参考。

欠平衡钻井环空岩屑对井底负压的影响

对井下压力实测数据进行了分析,建立了环空岩屑影响井底压力增量的计算方法并编制计算软件,分析结果表明,环空岩屑对井底负压的影响很大.在4000～5000m的深井中,机械钻速高达10m/h时,环空岩屑引起的井底压力增量高达3～4MPa,甚至更高.因此,在深井井底负压值设计范围较小(0～2.5MPa)时进行井底负压控制,应该充分考虑环空岩屑对井底负压值的影响,针对不同情况采用不同的控制方法.该方法应用于大庆油田欠平衡设计计算和实钻,精确控制了井底负压,提高了大庆油田欠平衡钻井井底负压控制水平.

深井欠平衡环空岩屑对井底压力影响的研究

大庆油田在长垣东部利用深井欠平衡钻井技术进行深层气勘探,取得了较好的勘探效果,及时发现和保护了气层,但许多欠平衡井都是在接单根后效才能点火成功,表明在钻进过程中井底未能达到欠平衡状态.通过对井底压力影响因素和深层欠平衡钻井情况的分析,提出了环空岩屑影响井底压力的计算方法并编制计算软件,计算表明实际钻井过程中环空岩屑对井底压力的影响很大,在5000 m左右的深井低密度欠平衡钻井中,环空岩屑影响井底压力高达3～4 MPa,甚至更高,比大庆油田深井欠平衡钻井动负压值控制范围0～2 MPa要高很多,造成井底过平衡,影响勘探效果,对储层产生伤害.因此,在深井欠平衡钻井设计以及现场施工中应充分考虑环空岩屑对井底压力的影响,以提高欠平衡钻井井下负压控制水平.

水平井段钻井液携带岩屑的实验研究

采用八种不同流体作为携带岩屑的介质，利用正交设计法安排实验，对水平井段同心环空和偏心环空中钻井液携带岩屑的问题进行了实验研究。全面考虑了环空流体返速、钻具旋转、钻具与井限间的偏心度、钻进速度、岩屑粒径及泥浆性能对岩屑运移的影响。得到了影响岩屑运移的主要参数和次要参数，以及各因素间交互作用的影响，建立了水平井段岩屑床厚度的经验模式。利用７口水平井资料对模式进行了验证，提出了以２ｃｍ岩屑床厚度作为安全钻进时的合理厚度，并依次求出了合理环空返速的大小。结合现场实际情况及理论研究成果，推荐了水平井洗井措施。

磁性爆破切割装置研究

针对传统磁吸附装置在一定间隙情况下磁力不足的问题,依据磁性吸附体的设计原理,对满足舰船壳体固定的磁路类型及磁场力条件进行了研究;建立了环型切割装置爆炸切割靶板的力学物理模型,对侵彻过程进行了数值模拟与分析,通过试验研究验证了计算模型的准确性。

斜井岩屑运移临界环空流速力学模型

岩屑在大斜度井眼中主要以翻滚形式向井口方向运移,在低斜度井眼中主要以悬浮形式被钻井液举升至地面。通过岩屑受力分析建立两种运移机理作用下的岩屑运移临界流速计算力学模型,并提出保持倾斜井眼清洁的临界环空返速计算方法。将模型计算结果与现有试验数据进行了对比验证,结果表明:临界环空流速随井斜角变化趋势的模型预测结果与试验结果吻合较好,但由于模型计算和试验中判断形成岩屑床的准则不同,环空临界流速的模型计算值较试验值偏低;对实例井的井筒清洗分析结果与现场作业情况一致,验证了该模型的可靠性。

串联战斗部前级环形切割器的设计与试验

为验证在现有导弹战斗部前端加装环形聚能装药的可行性,采用数值模拟对环形切割器进行优化设计,通过靶场切割试验对毁伤效果进行初步检验。结果表明,优化设计的环形切割器对厚靶板切割效果显著;环形切割器在30°攻角下对40 mm靶板具有很强的切割效果。该结论为新型串联战斗部的设计提供了参考。

串联战斗部前级的环形切割器优化设计

为提高导弹的毁伤能力,拟在战斗部前端加装环形切割器。通过数值模拟对环形切割器进行了优化设计,通过靶场试验对环形切割器的毁伤效果进行了检验。结果表明,优化设计的环形切割器对80mm厚靶板切割效果显著,环形切割器在30°攻角下对40mm靶板具有很强的切割效果。研究结论为新型串联战斗部的设计提供了参考。

水平井岩屑床止动模型的建立

在水平井钻井中，洗井区的携岩状况关系到整口井钻探的成败。利用大斜度井及水平井环空携岩的理论研究成果，根据岩屑床在环形空间的受力分析建立了第二洗井区岩屑床止动模型，提出了环空止动返速和环空止动排量的概念，并推导了钻井液在环空中处于幂律流型、宾汉流型和修正幂律流型时相应的环空止动返速的计算公式，运用该模型对胜利油田、大庆油田、中原油田和大港油田所钻的九口水平井的部分资料进行了处理，结果表明，目前实钻水平井因携岩问题出现的复杂现象，根本原因在于实际环空返速低于环空止动返速。得到了目前我国大斜度井及水平井第二洗井区环空止动返速的统计性数据，并且提出了改善第二和第三洗井区环空携岩状况的一般方法。

球状风化孤石群内端承桩复合成孔施工技术

在深圳地铁4号线403标,需要在高强度、各向异性、大倾角等特性的球状风化花岗岩孤石群地层中进行端承桩成孔,成孔与周围建筑物距离仅约20 m,且一幢建筑物已严重倾斜,鉴定判断已属于危房等级,经多次论证,最终采用对周边环境影响较小的回转钻孔工艺。先后采用刮刀钻头切削钻进、球齿滚刀钻头碾压钻进、套筒取心钻头环切纠偏等多种钻孔措施相结合的复合钻孔工艺,配以反循环泥浆护壁进行钻孔施工,取得成功。该项技术可为类似地质条件桩基成孔提供良好的技术支持。

大位移水平井两层不稳定岩屑传输模型研究

本文在Martins提出的两层模型基础上,考虑了悬浮层岩屑颗粒的扩散,建立了与时间相关的两层不稳定岩屑传输数学模型。用有限容积法求解了此偏微分方程组。研究结果表明:在一定条件下,环空岩屑传输流动达到稳定状态需要很长的时间,这表明用稳定流动模型来模拟环空中岩屑传输问题有其局限性;粘度的增加、环空返速的提高和机械钻速的降低有助于水平环空中岩屑的传输。

发散形环形切割装置的数值模拟仿真

目前环形切割装置产生的无论是射流还是EFP都不太稳定,在飞行过程中由于空气动力都会导致侵彻体偏斜,靶板的侵彻达不到预期的穿孔效果。针对该问题,设计了一种发散形的环形切割装置,利用AUTODYN软件,对这种环形切割装置在不同发散角下进行了数值模拟仿真。仿真结果表明,当发散角度在7°左右时,可以达到最佳开孔效果,且比现有环形切割装置开孔直径大;侵彻过程中也不存在内偏现象。

水平井钻井第二洗井区环空止动返速的计算

根据水平井钻井液携岩要求和岩屑床理论模型，给出了大斜度井及水平井钻井第二洗井区环空止动返速的计算方法，分析了影响环空止动返速的诸种因素。统计得出，我国目前水平井钻井第二洗井区环空止动返速为０．８０～１．０３ｍ／ｓ，可供该洗井区的水力参数及流变参数设计时参考。实例分析表明，采用环空止动返速能准确地评价第二洗井区岩屑床的运移状态。

平面二次包络环面蜗杆的一种新加工工艺及加工精度分析

介绍了一种新的加工平面二次包络环面蜗杆的工艺,对实现此新工艺的数控磨床的结构从原理上做了介绍,并在此基础上对加工环面包络蜗杆的产形面方程进行了推导,探讨了新工艺对环面包络蜗杆加工精度的影响。

带旋转管柱连续管钻井岩屑运移研究

针对连续管钻井过程中水平段岩屑运移困难、管柱摩阻大影响连续管钻井水平延伸能力的问题,提出了连续管水平段旋转管柱钻井系统,该系统由不旋转连续管和部分旋转管柱组成。建立了连续管水平段环空三维流体域模型,并进行数值计算,研究了管柱旋转速度、旋转管柱直径及管柱偏心度等参数对水平段环空流动及岩屑运移的影响。研究结果表明:水平段设置旋转管柱可使连续管钻井水平段环空流体产生旋转流动,岩屑分布均匀,环空压降减小;转速越大,岩屑切向速度也越大,旋转管柱直径增大能提高环空岩屑切向速度;在偏心状态下岩屑更容易在环空底部堆积,但管柱旋转不仅提高了旋转部分岩屑的切向速度,也提高了非旋转部分环空岩屑的切向运动能力;随着管柱旋转速度的增加,水平环空非旋转部分岩屑体积分数逐渐减小,提高了水平环空的清洁程度。研究结果可为合理设计连续管水平井段部分旋转管柱钻井系统提供理论依据。

环形切割器药型罩方案优化设计

在反舰导弹串联战斗部前级环形切割器的设计中优选药型罩材料。通过数值模拟,对铜、钨、铁三种单质药型罩,以及一定比例的两种铜钨复合药型罩的切割效果进行分析。结果表明,五种药型罩方案均能贯穿100mm靶板。铁药型罩和铜含量较少的复合药型罩在靶板底部形成射流堆积巢,钨药型罩和铜含量较多的复合药型罩贯穿后剩余速度较低,切割时间较长。最终确定以铜作为环形切割器的药型罩材料。该结论有助于新型串联战斗部的优化设计。

大斜度井两层稳定模型岩屑传输规律研究

根据质量守恒定律和动量定理,建立了考虑悬浮层颗粒扩散、岩屑床中流体压力降的大斜度井中两层稳定岩屑传输数学模型。从环空返速、井斜角、岩屑床分数以及岩屑床中流体流动的附加压力降等方面进行了模拟研究,研究结果表明:岩屑床分数的增加、环空返速的提高有利于岩屑颗粒悬浮;随井斜角增加,悬浮层颗粒浓度减小;岩屑床面积较大时,进行大斜度井水力学设计时应考虑岩屑床中的流体压力降。

聚能装药圆形切割器的数值模拟和分析设计

由于传统的轴对称和平面对称聚能装药切割器应用的局限性,本文根据Birkhoff经典的射流理论以及数值模拟结果,从理论上对聚能圆形切割器进行了研究,提出了一种理想的设计方法,讨论了影响聚能效果的基本参数,得到了药型罩壁厚与顶角、装药半径之间的关系,为圆形切割器的研究有较大的参考价值。