强研磨性地层中PDC钻头井底热-流-固三场耦合研究

PDC(polycrystalline diamond compact,聚晶金刚石复合片)钻头在强研磨性地层中破岩时,其钻齿在刮切破碎岩石的同时与岩屑、岩石剧烈摩擦,产生的局部高温加快了钻齿的磨损失效,这会极大地缩短整个钻头的使用寿命。因此,探究温度对PDC钻头磨损的影响并改进其水力结构对提升单个钻头的进尺深度和降低钻井经济成本有显著意义。为此,通过钻齿切削实验来验证其温度与磨损之间的关系,并在考虑井底钻井液流动状态及其与钻齿之间对流换热的基础上,建立了PDC钻头井底热-流-固三场耦合模型,分析了井底钻井液与PDC钻头之间的相互作用,同时针对原有的PDC钻头水力结构提出了优化措施。结果表明:1)在钻齿切削过程中温升现象十分明显,说明温度是影响PDC钻头磨损的重要因素;2)PDC钻头井底流场呈热-流-固耦合状态,且钻井液流动状态对其钻齿换热的影响大,这为钻头水力结构的优化提供了方向;3)通过调整喷嘴的流量及角度等水力结构,降低了钻齿的平均温度,可有效改善PDC钻头的磨损情况。研究结果对强研磨性地层中钻头的优化设计有重要指导意义。

伊拉克A油田地震异常体识别与成因分析

A油田地震资料上广泛存在地震反射异常,其表现为地震同相轴局部的下凹、错断,目前对地震异常体识别及成因机制未开展深入研究,没有取得明确的认识,影响了研究区油气勘探进程。利用相干、方差、似然等多种地震属性进行了地震异常体识别。结果表明,地震异常体横向延伸距离很短,纵向延伸距离变化较大,从几十米到上千米不等,其在平面上为近似圆形,多数没有明显的分布规律,少数为线状或雁列状分布。根据目的层构造演化过程、地应力及岩芯资料对地震异常体成因进行了综合分析。结果表明,地震反射异常体是溶蚀作用和挤压作用的综合结果。早期目的层发生了溶蚀作用,但溶蚀作用强度在平面上和垂向上分布不均匀,由于后期挤压作用较弱,只在局部脆弱的地方发生了断裂。部分异常体是目的层主要纵向油气运移通道,破坏了下部层系圈闭的完整性。

Ф127 mm×9.19 mm G105钻杆断裂失效原因分析

某井在钻井作业时产生卡钻,在解卡操作过程中发生了127 mm×9.19 mm G105钻杆的断裂失效事故。通过对失效钻杆断口的宏观形貌分析、钻杆材质的一系列理化性能检测,以及钻井作业操作过程的综合分析,得出了钻杆失效的原因为解卡过程中钻杆接头与井壁岩石或沉砂发生摩擦磨损,产生的摩擦热达到了钻杆接头材料的相变温度,钻杆在井下发生了“二次热处理”,从而降低了材料的强度和性能。同时,摩擦磨损导致了钻杆有效截面的不断减少,当有效截面处的拉伸应力超过材料屈服强度时,钻杆发生塑性断裂失效。提高井壁的稳定性、增加短程起下钻频次、保持泥浆循环通道畅通,是解决此类钻具失效的有效手段。