气体钻井中气体携岩对钻杆的冲蚀机理研究

气体钻井中气体携岩冲蚀钻杆是引起钻杆快速失效的主要原因之一。基于此,文中采用计算流体动力学（CFD）方法建立了圆形规则井眼、钻杆居中情况下的高速气体携岩冲蚀钻杆的两相流模型。通过对环空气体流场、钻杆表面冲蚀速度和岩屑颗粒对钻杆的冲蚀过程及其运动轨迹的分析后发现,与钻杆接头斜坡碰撞的岩屑颗粒对钻杆有冲蚀作用,最大冲蚀速度发生在钻杆接头斜坡面上,其次在公接头以上0.2～1.8m长度范围内的钻杆本体表面上。这些区域可能形成严重的冲蚀坑,也可能出现微裂纹,在受到钻井过程中的弯、扭、拉等动载荷联合作用下可能发生裂纹扩展、失效现象。

盐下油层水平井钻井技术

为了增储上产，决定应用水平井钻井技术开发塔里木油田YM7凝析气田盐下油气层。由于油气层与上面盐膏层之间的垂距仅有30m左右，所以侧钻造斜和大部分增斜段（0～70°）要在盐膏层中进行，施工难度和风险很大。对施工难点进行了分析，对井身结构、井身剖面、钻井液进行了优化设计，优选了钻头、钻机，采取了井控、安全下入复合技术套管等一系列技术措施，保证了施工的安全顺利进行。截至目前，该区块已先后完成了4口水平井的施工（除YM7-H1井因盐膏层蠕变造成Ф177．8mm套管变形导致水平段提前约200m完钻外，其余3口井均成功完钻），YM7-H11井正在施工中。水平井先后投产后，均获得了较理想的油气产量，达到了预期开发效果。

高压深井压井过程中井筒温度数值模拟

根据正循环和反循环压井工艺特点,综合考虑轴向传热、径向传热、对流换热、摩擦做功生热等影响,建立了循环压井过程中井筒二维瞬态温度场预测模型,并采用有限差分法对预测模型进行数值求解。对实例井两种循环方式分别进行数值模拟得出:正循环压井井口排液温度大于反循环压井井口排液温度,循环压井过程中井底温度随压井时间先下降后逐渐稳定,正循环压井井底温度高于反循环压井井底温度。对排量、井深、注入温度、油管尺寸等4个重要影响因素进行敏感性分析,其对井筒温度的影响程度大小粗略排序为:井深、排量、油管尺寸、注入温度,为现场施工采取措施控制井筒温度的变化提供了理论依据。

气体钻与泥浆钻全井段钻柱动力学对比研究

全井段钻柱在井内运动过程是一个非常复杂的非线性动力学问题,不可能得到比较完美的解析解,如果采用室内试验或者现场试验研究,其成本又会很高且很难实现。因此,在弹塑性力学、岩石力学和钻柱力学的基础上,以四川某井基本钻井参数和钻具组合为依据,采用有限元法建立了塔式钻具钻至1486m井深时的全井段三维钻柱模型和相应的井筒模型,并且建立了钻头与岩石以及钻柱与井筒之间的随时间变化且有摩擦系数的接触关系和相对应的泥浆钻井模型,对比分析了钻柱在动态钻进过程中的井口参数、钻头上压力和转动速度以及全井段钻柱的弯矩扭矩变化等结果,得出气体钻井与泥浆钻井全井段钻柱的运动规律以及钻铤失效机理的差异。为认识气体钻井全井段钻柱的运动规律提供了新的研究方法,对气体钻井中钻柱力学、井斜控制和设备等方面的研究都有较好的现实意义。

螺杆钻具打捞器特锥扣接头有限元分析

基于弹性力学的有限元接触问题,对设计的LZLT203螺杆钻具专用打捞器的特锥扣螺纹接头建立了有限元力学模型。分析了该接头在受轴向拉伸力和轴向压缩力的作用下,其螺纹附近的应力变化及其接触面上的接触压力分布与变化。分析结果表明,在相同轴向载荷作用下,拉伸时接头内的针对应力为压缩时接头内最大应力的1.45倍,接头内的最大接触压力反而只有压缩时接触压力的40%,接头内的最大应力和最大接触压力发生在接头螺纹两端部的第1扣和第2扣内,这些结果为特锥扣螺纹的结构设计以及该接头的应用提供了理论依据。