深水钻井平台钻机大钩载荷计算方法

在浅水平台钻机大钩载荷计算方法基础上,针对下隔水管与防喷器、下套管以及起下钻等作业工况,基于弹性杆振动理论,给出了合理确定深水钻井平台钻机大钩载荷的计算方法。以某深水钻井平台设计工况为例,确定了3 000m水深、10 000m井深条件下所需的大钩载荷,讨论了平台升沉运动幅值、运动周期以及钻井泥浆密度对钻机大钩载荷的影响,所获得的结论可供深水钻井平台设计和深水钻井作业参考。

基于BP-LSTM双输入网络的大钩载荷与转盘扭矩预测

考虑影响钩载、扭矩的因素复杂多样及钻井过程的时序性特点,优选BP神经网络和长短期记忆神经网络,设计双输入网络架构,建立大钩载荷与转盘扭矩智能预测模型。该模型同时考虑影响钩载、扭矩的多种复杂参数以及钩载、扭矩等时序数据随时间变化的趋势和前后关联,通过时序性数据和非时序性数据共同预测大钩载荷与转盘扭矩。利用国内某油田钻井现场数据进行大钩载荷与转盘扭矩的预测,均方根误差分别为39.05 kN和1.6274 kN·m,平均相对误差分别为1.202%和9.038%。

定向井漂浮下套管大钩载荷分析方法

为达到良好施工效果,定向井漂浮下套管技术在施工前必须合理预测大钩载荷,以便优化套管柱漂浮长度。因此建立了"空间梁"模型,该模型考虑了漂浮下套管技术必须使用扶正器的工况,将其计算结果与未考虑扶正器的"刚杆"模型进行对比。以CD6断块5口定向井下套管实测大钩载荷为基准,针对不同物性地层,拟合出不同井眼垂深的分段摩阻系数,并将其用于实例井CD6X15的分析。研究结果显示,CD6X15井套管柱最佳漂浮长度为600m,大钩载荷余量23.6t,相比未使用漂浮下套管技术工况高出4.1t,表明漂浮下套管技术在保证套管柱安全下入方面具有明显优势。"空间梁"模型计算得到的大钩载荷大于同等条件下"刚杆"模型的计算结果,"空间梁"模型拟合相对误差为4.76%,"刚杆"模型为9.91%,"空间梁"模型计算结果更加接近于实测大钩载荷。

动态下真实大钩载荷及钢丝绳拉力的确定

理论和试验研究表明:大钩真实载荷与滑轮摩擦力及游车运动方向或静止前的运动方向有关。实际观测到的大钩载荷,有时会比石油工业通用方法计算出的数值大19％。

深层水平井下套管大钩负荷计算分析

在深层水平井钻井技术中,套管能否顺利下入是所面临的技术难题之一。利用软杆模型和刚杆模型,结合套管刚度产生的弯矩及剪应力影响,并结合三维空间套管摩擦阻力计算模型,利用微分几何学、力学方法求解了其精确的数值解。该研究成果可应用于水平井井眼轨道设计,预测套管在预设计轨道中能否顺利下入,也可应用于现场下套管施工过程,监测大钩载荷的变化,保证设计和施工的顺利实施。

海洋无隔水管钻井模式下钻井载荷分析

对于深水钻探,钻井载荷的大小阻碍钻探深度的进一步提高,那么无隔水管钻井技术可能就是打开这扇门的钥匙。对比常规隔水管钻井载荷分析计算方法,对无隔水管钻井载荷进行了探讨,并且针对钻井平台配备无隔水管钻井技术,计算其大钩载荷与钻井可变载荷值。计算结果表明,钻井平台配备无隔水管钻井技术后,可变载荷明显减小,随着作业水深越深,无隔水管钻井技术优势愈加明显。研究结果表明,随着勘探作业水深的不断增加,深水钻探船配备无隔水管钻井技术后可以最大程度上减小船体规模,降低钻探成本,旧平台配备无隔水管钻井技术后,可以在深水钻探中得到应用,节约建设成本。

摩阻及扭矩分析在实时监控井眼净化中的应用

井眼净化是水平井安全、快速钻进中一个非常关键的问题,也是制约机械钻速的一个重要因素。为准确了解高效钻井施工中的井眼净化问题,国外钻井公司通常运用摩阻及扭矩分析软件,计算、输出不同摩阻系数下从初始钻进点到完钻点的上提钩载、下放钩载、旋转钩载、启动扭矩、空转扭矩、钻进扭矩等理论参数曲线,与钻进中实际大钩载荷和扭矩曲线进行趋势对比,如果实时曲线的趋势与理论曲线相同,且动态摩阻系数小于0.4,则表明井眼净化良好。这种方法能够较好地显示井眼净化状况,实现井眼净化的有效实时监控,为钻进参数的选取提供依据。文章介绍了运用摩阻扭矩分析功能实时监测井眼净化的具体作法,并通过一口实例井阐述了运用这种实时监控的钻井效果。应用实例表明,在良好的井眼净化前提下,一趟钻完成了水平段长3020 m的Ø155.6 mm小井眼水平井的钻井施工作业,无任何井下复杂和非生产时间,总共耗时8 d完成钻探,本井平均机械钻速达到29.3 m/h,钻井速度和钻井时效提高到了极致,获得了极好的技术经济效益。该方法可以为国内钻井工程师和定向井工程师在钻井作业中提供参考和借鉴。

定向井钻压传导计算方法

在定向井、水平井钻井过程中,钻柱摩阻的存在直接影响了钻压传导,井底钻压往往低于预定施加钻压,严重影响了钻井效率。因此,科学地进行钻压传导分析,准确地计算井底实际钻压是保证定向井快速钻井的关键。考虑钻井液对钻柱轴向力的影响,并结合定向井钻柱结构特点,分别对上部钻柱和底部钻具组合进行受力分析,建立了上部钻柱和底部钻具组合轴向力的计算方法。该方法可根据井口大钩载荷计算井底实际钻压,对于分析定向井钻压传导,指导定向井钻井施工,提高钻井效率具有重要的实际意义。

深斜井注水管柱下放力学模型研究

为了研究深斜井注水管柱的受力情况,在前人研究的基础上建立了适合于深斜井注水管柱下放的力学模型,综合考虑管柱自重、摩阻力及液压力的作用,计算了直径段、弯曲段和稳斜段管柱的摩阻力和轴向力,同时计算了各井段井口的大钩载荷;提出了管柱顺利下放的判定依据,分析了管柱下放的影响因素,并结合实例验证了计算方法的正确性。分析结果表明,弯曲段下放的管柱摩阻力随着井斜角和摩擦因数的增大而增大,管柱下放到稳斜段时摩阻力随着摩擦因数、井斜角、管柱规格的增大而增大;弯曲段管柱的钩载与下放深度呈非线性关系,随着管柱在弯曲段下放角度的增大,钩载逐渐减小,且摩擦因数越大,钩载减小幅度越大。

大位移井套管可下入深度预测

大位移井在套管下入过程中大钩载荷和套管可下入深度的预测是大位移井成功完井的关键因素之一。根据大位移井下套管的特点,考虑套管柱刚度的影响和井眼轨迹中井斜、方位的变化,建立了适合大位移井套管三维刚杆计算模型并编制了计算软件。该软件在塔里木油田某井下套管作业分析中,对大钩载荷和套管可下入深度进行了数值模拟计算及预测分析,获得较好的效果,可在大位移井工程中推广应用。

黏滑检测和摩擦因数测定技术研究进展

黏滑振动和井眼摩阻是复杂结构井和长水平段水平井钻井面临的主要难题。为降低施工风险,提高钻井效率,使用自动化和实时模型进行分析,但需要高质量的地面传感器测量数据。为此,对地面扭矩和张力测量工具的精确测量值诊断井下条件进行研究。霍恩河盆地4口水平井的研究结果表明:位于顶驱之下的扭矩和张力测量工具能够提供关于钻柱的有价值信息,特别是扭矩信号可用于估计井下黏滑严重程度,减小了对井下动力学工具的需求,而且张力信号可用于井眼摩擦因数的精确测量,并可与扭矩/摩阻分析获得的理论值进行对比。利用合适的软件可实时进行对比分析,这有助于作业人员对黏滑和摩阻快速做出反应。

钻井船钻台结构设计及强度分析

采用有限元分析法,结合钻井船钻井作业要求,综合考虑工艺和环境载荷的影响,对某3 000m深水钻井船钻台结构进行分析。结合各典型作业工况下结构的应力和变形分布特点,研究该类结构的设计方法及关键点。依据相关规范深入探讨其边界条件的选取和船体运动引起的钻台惯性载荷及风载荷的计算方法,确保在满足相关系统正常功能的同时,保证钻台结构在不利海况下的安全性。

海上钻井平台井架升级后的结构加强

海洋钻井平台的井架在作业时受到各种环境载荷和自身工作载荷的作用,需要考虑多种组合工况和载荷成分。文中应用SACS有限元软件针对某升级钻井能力的平台井架建立三维有限元模型,对其在各种载荷和工况下进行直接计算分析,提出有效且经济的加强方案,使其能满足提高钻井能力后的要求。

封隔器“压差式卡钻”受力分析研究与应用

在油田的勘探开发过程中,油气井经常需要进行分层试油、分层段压裂等施工,在进行此类作业时需要用到封隔器类工具。封隔器在使用过程中会出现卡钻现象,本文就封隔器的"压差式卡钻"类型从受力方面进行分析并予以现场应用实践。

浅层热采水平井最大井眼造斜率优化方法

水平井开发浅层稠油油藏具有优势,为提高造斜率节省钻井成本,并保证后续蒸汽吞吐作业,普遍使用直-增-平三段井眼轨迹结构,二开下入244.5mm套管,下至井斜角为90°为止。为论证高造斜率条件下二开次套管的可下入性,建立了弹性套管段受力分析模型,以CB22E为目标区块,拟合不同垂向深度处的套管下入摩阻系数,针对开发1315 m垂深油层的不同造斜率三段井眼轨迹进行二开套管下入有效轴向力校核。分析结果表明,当造斜率达到15%/30 m时,套管下至1370 m井深时会发生正弦屈曲,不能够全部下入井底,因此推荐井眼造斜率不可高于129/30 m。

超深井管柱下入载荷分析

随着油气井深度增加,深井管柱更加难以下入,下入载荷大小预测计算更加重要。本文基于对入井管柱受力分析和简化假设,利用微分几何公式和管柱本构方程,推导出管柱载荷控制微分方程。本文利用样条插值函数,借助Matlab编写程序对井眼数据进行插值,并拟合得到井眼轨迹曲线,为管柱下入载荷计算提供合理的基础数据。采用有限差分法对微分方程进行求解,求得管柱的约束反力、摩阻力、大钩载荷等。通过工程实例,经计算钩载与实测钩载对比表明,计算钩载跟实测最大钩载误差绝对值小于2.8%,误差很小,可以作为作业现场钩载预测的依据。