大位移井水平井极限延伸长度预测研究

大位移井极限延伸能力的研究有助于大位移井的设计和施工参数确定,所以有必要在设备能力和地层条件约束下对其进行研究。针对大位移井的钻井实际,分析了影响大位移井延伸能力的几个主要因素:钻机承受能力、钻柱强度、泵的额定泵压、目的层承压能力和井眼净化能力,并给出了相应的计算公式。在理论研究基础上,以滩海油田已钻大位移井××井为基础,对其裸眼段进行延伸,计算了摩阻扭矩、井口安全系数、总循环压耗和钻井液等效循环密度(ECD)随水平段延伸长度的变化,得出摩阻扭矩和钻柱强度是影响极限延伸长度的关键因素。可为今后大位移井的钻井设计和施工提供依据。

遇油膨胀封隔器胶筒密封性能有限元分析

胶筒的密封性能直接制约着封隔器的工作性能,对胶筒密封性能研究的关键就是研究胶筒与井壁之间的最大接触压力。为此,建立了遇油膨胀封隔器的计算模型,采用有限元软件对遇油膨胀封隔器在井下的密封性能进行研究,分析了胶筒长度和坐封环境温度对胶筒与井壁之间接触压力的影响。研究结果表明,随着胶筒长度的增加,胶筒与井壁之间的最大接触压力增加,但当胶筒长度增加到3.0 m后接触压力增加变缓;随着坐封环境温度的升高,胶筒与井壁之间的最大接触压力减小,且减小幅度较大。在塔河油田的应用结果表明,当遇油膨胀封隔器两端压力不高于90.00 MPa时,胶筒长度为3.0 m的遇油膨胀封隔器能够满足封隔地层要求,封隔器胶筒应力也低于橡胶材料的破坏极限。

波纹管胀形有限元分析

为了分析钻井液围压、井眼曲率、弯曲方式以及地层温度等因素对波纹管胀形的影响，采用弹性力学理论，考虑几何非线性的影响，建立了波纹管胀形力学模型。建模时温度对波纹管胀形的影响通过改变波纹管管材的弹性模量和泊松比来模拟；通过对波纹管内、外施加面载荷来模拟波纹管胀形压力、钻井液围压或者外挤压力。模拟结果表明，当井眼曲率每30m在5°～12°之间变化、地层温度在20～180℃之间变化时，井眼曲率和地层温度对波纹管膨胀工作压力影响较小；弯曲方式对波纹管胀形的影响也较小。波纹管卸载后不圆度会增加，使得其内通径变小，所以在波纹管施工结束后需要进行机械胀形修正。