常规钻井螺旋扶正器携岩举升数值计算研究

在常规钻井中,螺旋扶正器随钻柱高速旋转,钻井液通过螺旋扶正器时,螺旋扶正器产生的强烈旋流必然会对钻井液携带岩屑举升能力产生不同程度的影响。以多相流理论为基础,建立三维流体动力学模型,并采用有限体积法对该模型进行计算,定量评价了螺旋扶正器的携带岩屑举升能力。计算结果表明,入口岩屑的上返初始浓度对携带岩屑举升能力影响较大,随着初始岩屑浓度的增加,出口岩屑最快上返速度相应加快;颗粒直径越大,螺旋扶正器产生的强烈旋流携带效果越明显。

螺旋扶正器携岩举升数值分析

在常规钻井中,螺旋扶正器随钻柱高速旋转,钻井液通过螺旋扶正器时,螺旋扶正器产生的强力旋流必然会对钻井液的携岩举升产生不同程度的影响。文章以多相流理论为基础,建立三维流体动力学模型,并采用有限体积法,对该模型进行数值计算,定量评价了螺旋扶正器的携岩举升能力,计算结果表明,入口岩屑的初始浓度对携岩举升影响较大,随着初始岩屑浓度的增加,岩屑上返速度相应增大;颗粒直径越大,螺旋扶正器产生的强烈旋流携带效果越明显。螺旋扶正器的携岩举升数值分析结果对螺旋扶正器设计起到指导意义。

螺旋套管扶正器诱导环空流场的数值模拟

为了优化固井设计、确定螺旋套管扶正器的合理安放位置、有效提升水泥浆的顶替效率,对螺旋套管扶正器诱导环空流场进行了理论分析。依据环空流体动力学基本理论,建立了环空流场的理论模型,采用数值模拟方法对螺旋套管扶正器诱导的环空螺旋流动规律进行了研究,并利用室内试验对有限元数值的计算结果进行了验证,有限元数值计算结果和激光测速试验数据吻合较好,证明了有限元数值计算方法的可行性。借助ANSYS软件对不同条件下流场的变化以及有效旋流长度的变化进行了计算,总结了螺旋扶正器螺旋角、屈服应力、流量对旋流速度以及有效旋流长度的影响规律。数值模拟结果表明,螺旋角和流量对旋流速度和有效旋流长度影响很大。

螺旋套管扶正器的设计与应用

螺旋套管扶正器作为套管扶正器系列中的一种,具有扶正套管、清理井壁的作用,去除多余的井壁泥饼,固井时使井壁与水泥之间的胶结状态更好,提高固井质量。在简述螺旋套管扶正器设计概况的基础上,给出了螺旋套管扶正器结构设计图,并建立了数学模型,对螺旋套管扶正器进行了力学分析,保证了设计的合理性。样品试验数据表明该扶正器各项性能完全符合API标准要求,取得了非常好的试验效果。

整体螺旋式扶正器内螺纹接头断裂失效原因分析

目的分析某油田整体螺旋式扶正器内螺纹接头失效行为,便于确定该油田整体螺旋式扶正器内螺纹断裂失效类型、分析其裂纹产生特点并对该井工况和作业进行了分析,从而证实断裂失效的环境介质因素,对类似井况改善整体螺旋式扶正器的使用现状,延长使用寿命,提供了支持。方法基于断裂整体螺旋式扶正器内螺纹接头宏观分析的初步判断,采用扫描电镜微观分析、金相组织分析等方法,对失效的整体螺旋式扶正器内螺纹接头展开了系统分析。结果该整体螺旋式扶正器力学性能、化学成分及金相组织均符合ASTM A304中4145H要求标准。纹断口微观形貌为沿晶,晶粒表面有腐蚀痕迹,通过对腐蚀产物分析发现含有Fe、C、O、Cr、Mn、S、Na、Si、Ca等元素,S元素的出现,可以证实工况中含有硫化氢,这些特征说明整体螺旋式扶正器内螺纹裂纹开裂机理为氢应力腐蚀开裂。利用X射线能谱对断口表面腐蚀产物分析也发现硫的存在,证实了FeSx的存在。而钻井过程中所用的高温钻井液为抗高温硫酸盐水基泥浆。此种水基泥浆温度高于155℃时化学分解出H2S,从而证实了硫化物腐蚀的介质因素。该井的钻井日报显示实际钻井时井底温度达到了165℃,并且出现倒滑眼困难,频繁蹩扭矩的现象,证实了应力因素。结论该油田整体螺旋式扶正器内螺纹接头断裂失效,是在次生H2S环境下,以硫化氢腐蚀为主,由于局部应力过大,而产生的氢应力开裂;由于该整体螺旋式扶正器所用材料为4145H,是高强度合金结构钢,对于硫化氢应力敏感指数较高,故更容易发生硫化氢应力腐蚀开裂。对于类似井况,合理减缓和屏蔽硫化氢应力开裂,对延长钻柱及钻井工具使用寿命具有重要的理论支持。

关于如何提高浅井定向中靶精度的探讨

通过对单点定向设备在施工过程中操作环节的注意事项的分析、研究 。

大位移井TH10314X井177.8mm尾管固井难点分析

TH10314X井是一口大位移斜直井,在钻井过程中出现过断钻具、井眼轨迹改变和井漏等复杂情况,给固井作业带来了较大的难度。主要难点包括狗腿度大、套管下入摩阻大、井内斜井段存在套管居中度不高、套管易贴壁造成泥浆难以被驱替、含有二叠系易漏地层,施工压力窗口小,对固井技术提出了较高的要求;因此通过要求钻井队通井时采用双扶正器进行通井,提高入井钻具的刚度来对比钻杆和套管的刚性;通过对比优选刚性树脂螺旋扶正器来降低套管摩阻及提高斜井段居中度等方法来降低难度系数。

提高大位移井固井质量方法

分析了大位移井固井的技术难点,从水泥浆的体系、套管的居中、附件的优选与应用、现场施工技术等方面进行了研究,提出了保证大位移井固井质量的技术措施,现场实践取得显著效果,形成了系统、成熟的大位移井固井技术。对大港油田大位移井固井质量的提高具有指导作用。

大牛地气田大斜度井水平井固井技术

本文分析了大斜度井、水平井固井普遍存在的技术难点,并详细介绍了大牛地气田大斜度井、水平井的固井中采取的一些针对性工艺技术措施及其效果,如为确保套管的顺利下入,强化井眼准备、在斜井段及水平段内加塑料微珠、调整钻井液性能加强润滑性,为提高顶替效率、确保套管居中,选用螺旋刚性扶正器及采用套管漂浮技术、优选了水泥浆体系,为现场顺利施工取得了保证。