平面双分支水平井分支连接处井壁稳定研究

针对潜在走滑型应力场中钻平面反向双分支水平井分支连接处井壁稳定性问题，根据岩石力学相关理论，依据Drucker–Prager 准则，建立了分支井连接部分有限元分析模型，并采用牛顿–拉普森平衡迭代法求解。结合某油藏某井区实际地质资料，研究了最大水平主应力和分支井筒井斜角对分支井连接部分井筒稳定性的影响。结果表明：最大Von–Mises 应力大小和出现位置受井筒平面与原地最大水平主应力之间的夹角和分支井筒井斜角共同影响；最大Von–Mises 应力随着井筒平面与原地最大水平主应力之间的夹角增大而增大，随分支井筒井斜角增大，先减小，后增大，在分支井筒井斜角约为15◦时，最大Von–Mises 应力取得谷值。     

井壁稳定性分析在靖边气田水平井钻井设计中的应用简

井壁稳定性问题（即井壁坍塌破裂）会引起系列严重的井下卡钻井漏等事故。靖边气田在钻井过程中,钻遇的地层当中存在多煤层,井壁稳定性问题十分突出,在该地区水平井钻井设计当中进行井壁稳定性分析有着重要的意义。分析了井壁围岩应力分布规律并建立地层坍塌（破裂）压力计算模式,根据库仑-摩尔强度准则和最大拉应力破裂准则,计算井壁坍塌（破裂）压力与钻井液安全密度窗口。通过实验研究分析煤层坍塌压力和破裂压力随井斜角、方位角变化规律,提出合理的方位角优选方案,指导水平井钻井方案设计。     

深部地质环境对井壁稳定性的影响

井壁失稳是制约深井、超深井快速钻进的重要因素,在综合考虑深部井周应力、井周温度扰动以及孔隙压力等因素的条件下,建立了深部地质环境条件下的井壁稳定性力学评价模型。基于该评价模型,定量分析了深部复杂地质条件下地应力状态、地层温度及地层孔隙压力对井壁稳定性的影响。结果表明：（1）原地应力状态对井壁稳定性有决定性的影响,原地三个主应力差异增大,将加剧井壁失稳;（2）井壁温度升高将加剧井壁的剪切破坏失稳,而有利于减弱破裂失稳;相反,井壁温度降低,将有利于抑制井壁剪切失稳,而增大井壁张性破坏的可能性。（3）其他条件相同的情况下,地层孔隙压力升高将加剧井壁失稳。     

气体钻水平井稳定器安放位置与井斜控制研究

针对XS–001H 气体钻井水平井段的井眼轨迹控制问题,建立了全井段水平井井斜控制的有限元模型,该有限元模型可以任意调整水平段钻具组合参数和稳定器的安放位置来进行井斜控制的力学机理研究。重点研究了钻铤钻具组合、无磁抗压缩钻杆钻具组合、稳定器不同安放位置与井斜控制的力学机理和关系,并得到了相应钻具组合下,钻头侧向力与稳定器间距的定量关系曲线,不同钻具组合在水平段的最大挠度与稳定器的变化关系曲线,这些结果为气体钻水平井段的井斜控制提供了定量的理论数据,并得到了现场应用。     

深水钻井钻遇水合物地层井壁稳定性研究

深水浅部地层钻井过程中易钻遇天然气水合物,由于其易分解的特性,使得水合物层在钻井过程中极易出现井壁失稳.本文通过Abaqus有限元软件,建立了考虑水合物分解的多场耦合井壁稳定模型,分析了钻井时间、钻井液温度、海水深度对井壁稳定的影响.结果表明:钻井工程的扰动会导致水合物的分解,造成地层强度降低,增加井周的塑性屈服区域,...     

井眼倾斜角和倾斜方位对裸眼完井地层出砂的影响

结合等效塑性应变准则定量地研究了井眼倾斜角和倾斜方位对裸眼完井砂岩油藏出砂的影响。计算结果表明,在一定的应力和地层条件下,井斜角在0~45°时,随着井斜角的增加,井壁内的塑性应变最大值和塑性区范围都不断增加,出砂的趋势增大;当井斜角在45°~90°时,随着井斜角的增加,井眼内最大塑性应变逐渐减小,出砂趋势减小。井斜角相同,但井眼倾斜方位不同的井,井壁内产生塑性变形的区域不同,塑性变形的程度也不同,从防砂的角度,井眼,尤其水平井眼应该沿原地最小水平主应力方向,或尽可能靠近最小主应力方向。     

辽河油田双底鱼骨井设计与实施

与常规直井和水平井相比，鱼骨井因其泄油面积大、相同液量下压差小、能更加经济有效地开发复杂结构油气藏而在辽河油田获得成功应用。基于数值模拟技术和鱼骨井产能评价模型，对双底鱼骨井进行了井身结构设计，确定第一分支主井眼裸眼段长963m，鱼刺分支共6个;第二分支主井眼裸眼段长735m，鱼刺分支共5个。从施工难点、钻完井工艺技术、钻井液技术等3个方面介绍了该井现场实施的过程。该井油层钻遇率达到100％，初期日产油62t，是同一区块水平井产量的3倍、直井产量的10倍，取得了显著的开发效果。该井的成功设计与实施为我国复杂结构井技术的发展积累了宝贵经验。     

煤层气多分支井形态分析

煤层气井开采的第三阶段是煤层气井开采期限的主要部分， 前人研究表明可用真实气体拟压力法来精确描述这一阶段的渗流规律。因此， 根据镜像反映和压力叠加原理， 建立了上下封闭煤层气藏中煤层气多分支井压力分布方程。考虑多分支井沿程流动压降对产能的影响， 建立煤层气多分支井稳定渗流时的产能计算耦合模型， 给出了模型的求解方法， 分析了多分支井形态参数对煤层气多分支井产能的影响规律。     

地面液压控制深分支井采油管柱设计

深分支井一般温度较高、压力较大,从安全角度考虑,双管柱在深分支井中下入的可行性很低,如何采取单一管柱实现对深分支井分采/合采的智能控制是国内外都在不断改进和发展的重要研究方向。设计了一种深分支井分采/合采智能控制的采油管柱,不但实现了分支井分采/合采的智能化,而且可以有效解决目前国内分支井采油面临的几个技术难题：（1） 有效解决分支井井间干扰、窜流等问题,能保证各分支的产能得到充分发挥,为用分支井开采裂缝、孔洞型油藏提供了技术支持;（2） 无需另行下入专用测试工具及封堵工具,即可找到哪一个分支出水并有效封堵出水分支;（3） 能够满足高温、高压井的需要,为用分支井开采较深油层提供了技术支持。     

低渗透分支井井网产能预测及参数敏感性分析

针对低渗透油藏渗流为非达西流体且存在启动压力的特点,利用水电相似原理和等值渗流阻力法,建立了低渗透油藏分支井井网产能预测通式,并分别建立了四点法、五点法、七点法及九点法分支井井网产能预测的解析解数学模型。现场验证与数值模拟结果表明,该模型具有较高的预测精度。利用该模型对分支井网的井网点数、有效厚度和启动压力梯度影响产能的分析结果表明,启动压力梯度增加,分支井不同井网产能比减小;随着穿透比的增大,分支水平井不同井网产能比均增大;在相同穿透比时,井网点数增大,分支水平井产能比增大;随着有效厚度的增大,不同井网产能比均减小。     

基于小波变换的随钻测试数据降噪方法研究

为消除随钻测试装置采集信号中的噪声,给工程人员提供准确的现场信息,提出了基于小波变换的方法对随钻测试数据进行降噪处理。首先,根据含噪声的随钻测试数据模型建立起小波变换降噪的基本流程。其次,在对含噪信号的小波变换特性分析的基础上,运用自相关函数对其在小波变换尺度空间中进行白噪声检验,确定小波最优分解层数。在分析对比小波降噪阈值的不同选取方式后,采用广义交叉确认理论来计算最优降噪阈值,从而在对信号降噪的同时还最大程度地保留了信号的有效特征成分。最后给出了基于该方法小波变换的随钻测试数据降噪的详细步骤,对实测的钻压和扭矩数据进行了小波降噪,取得了良好的降噪效果,为钻井工程后续分析提供了可靠的数据支撑,证明了本方法的优越性。     

钻进过程中井壁稳定性动态分析

现有的井壁稳定研究大多都属于静态的研究，并且将岩石近似为力学性质恒定的各向同性体，所得出的结论相对于钻井工作这一动态过程中所出现的真实情况会产生一定的误差。根据Mohr-Coulomb强度准则推导出的钻井液安全密度窗口计算公式，得到了适用的钻井液密度安全范围，然后利用有限元分析中的单元生死技术，模拟了钻井工程中井眼延伸和钻井液向地层渗透进而形成泥饼和污染带的过程，并将模拟得出的结果与理论计算出的钻井液安全密度窗口相结合，研究了在动态条件下更符合真实钻井过程的井壁应力变化规律。     

钻铤螺纹的有限元分析及应力分散槽优化设计

针对钻井技术进步带来的井下钻铤的服役条件更加苛刻、失效更加严重的问题，对钻铤螺纹失效问题进行了深入分析，找出引起钻铤螺纹失效的主要原因和失效的关键部位，利用大型三维实体建模软件Pro/E和有限元分析软件ANSYS分别对API标准钻铤螺纹进行实体建模和强度分析，得出了钻铤螺纹在不同工况、不同结构条件下的等效应力分布情况，并对ZTNC56-80型钻铤螺纹应力分散槽进行了最优化研究，找出了其最优值，并指出应力的变化与过渡圆角变化不是线性对应关系，在改进钻铤螺纹应力分散槽结构时，不能单纯以增大结构过渡圆角为手段，从而为改进钻铤螺纹应力分散槽结构提供了科学依据。     

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。     

水化对泥页岩地层“安全”钻井的影响

泥页岩地层与其它“惰性”岩石不同,当其与水基钻井液接触时,岩体强度、内部应力都将随钻井液类型及地层与钻井液的接触时间变化而变化,因此,一个有效的力学本构方程应该能够体现出发生在泥页岩地层中的力学和物理化学动态过程,Yew C H等在这一领域作了开创性工作;并引用Yew C H等提出的水化应力模型,计算分析了水化对水敏性泥页岩地层井周应力分布状态,地层坍塌应力和破裂应力的影响。     

硅酸盐钻井液稳定井壁机理分析

以硅酸钾或硅酸钠为主要处理剂的硅酸盐钻井液体系近年来应用较多,该类体系具有很强的稳定井壁能力和环境相容性,其稳定井壁机理不同于其它常用水基泥浆体系。文中在介绍该类泥浆体系及应用情况基础上详细分析了其稳定井壁机理,认为有四个方面:①快速在近井壁堵塞孔隙和微缝,阻止滤液进入地层,减少压力穿透;②抑制页岩中粘土矿物水化;③硅酸盐和粘土矿物发生反应;④其它无机盐的协同稳定作用。