摘要：考虑旋转钻井钻头牙齿对井底岩石产生的水平刮切作用,分析了井底岩石侵入系数的变化规律以及初次侵入破碎坑的形状,得出旋转钻井重复侵入时井底岩石的破碎过程以及载荷侵深曲线形态,进一步揭示了旋转钻井牙轮钻头破岩机理:随着摩擦因数的增大,刃前岩石侵入系数线性降低,刃后岩石侵入系数线性增加;初次侵入时破碎坑为非对称的不规则形状,岩石破碎体积比只考虑垂向压入作用时小,发生剪切破碎时所需的载荷低;刃前岩石发生剪切破碎以后,刃后岩石由于应力集中效应,达到剪切破碎时所需的整体载荷降低,存在水平刮切作用时岩石多次侵入剪切破碎更为容易;重复侵入时井底岩石剪切破碎频数是只考虑垂向压入作用时的两倍,剪切破碎时载荷下降的幅度降低。

摘要：钻井工程设计综合反映了学生将理论知识与现场实际有机结合的能力,其设计具有多样化、高度整体性的特点,能够有效培养学生的工程实践能力和创新意识。笔者通过对设计过程的改进,增强了钻井工程课程设计的教学效果。

摘要：固井顶替界面反映了顶替流体的掺混程度,降低顶替界面长度能够有效提高顶替效果和环空封固质量。由于水平井顶替剖面上密度差引起的驱动力与流体微元所在位置有关,即使稳定顶替的条件下,顶替界面也会由于驱动力的差异而产生局部凸进,使得顶替界面长度增加。文中考虑了水平井水泥浆与钻井液的密度差引起的驱动力沿周向角和半径的变化,采用二维Hele-Shaw顶替模型及微扰法理论,建立了水平井偏心环空稳定顶替界面形状描述模型,分析了水平井偏心环空顶替界面长度随密度差的变化规律,从而为设计合理的水泥浆与钻井液密度以降低水平井偏心环空稳定顶替界面长度提供理论依据。

摘要：针对水平井分段多簇压裂过程中段内多条裂缝同步扩展的形成特点,考虑裂缝间存在的应力阻隔效应和应力干扰效应,分析了段内各条裂缝诱导应力的影响范围以及其相对于不同位置处的有效净压力,建立了水平井分段多簇压裂段内不同位置处诱导应力计算模型.通过研究得出如下认识:第N段压裂之前段内各点受到的诱导应力为之前各段最后一条裂缝产生的诱导应力的叠加,第N段压裂过程中段内各点受到的诱导应力是与其相邻的裂缝产生的;最小水平地应力方向的诱导应力抵消了一部分缝内净压力,应根据应力阻隔和应力干扰效应以及之前各段压裂诱导应力的分布计算每条裂缝相对于左右两侧地层的有效净压力以及诱导应力.考虑多条裂缝同步扩展时的应力阻隔和应力干扰效应以及有效净压力变化的分段多簇压裂诱导应力计算模型更为符合实际的工况情况,具有较高的精度,能够为水平井分段多簇压裂优化设计提供更为准确的理论指导.

摘要：顶替界面失稳指进造成的钻井液迟流是导致油气水窜槽的主要原因。水平井顶替界面受到套管偏心引起的宽窄间隙阻力效应和密度差引起的浮力效应共同影响,且两者对顶替界面的影响相反,因此有必要根据水平井套管偏心情况优化顶替流体密度差,从而提高顶替界面的稳定性。在总结三维数值模拟方法优缺点的基础上,采用该方法分析了水平井顶替界面长度随顶替时间的变化规律,以实现最小顶替界面长度为目标,得出了水平井套管偏心度与最优密度差之间的匹配关系。研究结果表明:水平井顶替界面长度随顶替时间增加增长幅度趋缓,但并不明显;在水平井套管偏心的情况下,密度差过大或过小都会降低顶替界面的稳定性,需要根据套管偏心度选取合理的密度差使得顶替界面长度最短。研究结果为水平井顶替参数和封固段长度设计提供了必要的理论依据。

摘要：煤层气玻璃钢管固井可以有效的防止后期采煤作业时电火花和摩擦火花的产生，降低采煤作业瓦斯爆炸的风险．然而由于玻璃钢管的密度较低，固井时玻璃钢管在水平井眼内的位置及居中情况与钢制套管有较大差异，需要根据玻璃钢管固井的特点制定相应的顶替效率提高措施．根据水平段玻璃钢管固井顶替时的受力变形、居中度以及顶替界面形态分析，提出了针对煤层气水平井玻璃钢管固井的“本体悬浮、居中度优化、整体平直下偏心”三项顶替效率提高技术，从而保证顶替界面的最小掺混长度以及顶替界面的整体近似匀速移动，为煤层气水平井玻璃钢管固井参数设计提供了理论依据与方法．

摘要：CO2地质封存不仅被认为是提高原油采收率的有效技术手段,更是降低大气中温室气体含量的重要策略,其长期埋存对地质完整性和安全性的影响是中外学者关注的焦点。地层岩石在围压及地下水作用下的软化、变形甚至破坏是石油工程、化学工程及岩土工程所面临的重要课题。搜集了中外学者在各领域内的相关实验及理论研究资料,从地层岩石的化学反应、岩石细观结构的变化、微裂缝的扩展、HMC(hydro-mechanical-chemical)耦合作用过程等方面综述了CO2酸性流体对地层岩石影响。阐明了CO2封存过程中地层岩石的微观溶蚀机理,进而从物理、化学角度着重分析了化学-应力耦合作用对岩石细观损伤结构的影响机制及破坏条件,最后根据目前的研究水平进一步提出需要研究的方向以及相应的建议,以便从初期的选址及后期的埋存安全性角度保证CO2封存工程的顺利进行。

摘要：斜井取套施工中,为防止套管与套铣管柱内壁发生磨损,所使用的套铣头内壁安装有滚珠式凸形扶正块,但该设计不仅存在滚珠失效而无法滚动的风险,更为严重的是在点接触形式下往往产生较大的接触应力,使得套管极有可能发生塑性破坏,这2种因素驱使下极易切坏套管导致取套施工失败。本着改变扶正块与套管接触形式的目的,在轴套式套铣头改进方案的基础上,提出了弧形扶正块的设计构想,基于两者接触时的力学条件及几何关系,实现了扶正块最小宽度及最小个数的参数优化,从提高修井液流速的角度实现了高度与宽度的匹配,从而减小两者间的接触应力,为安全取套施工的顺利进行提供保障。

摘要：为了提高水平井分段多簇压裂射孔簇的起裂效率,针对段内多条裂缝同步扩展的特点,考虑裂缝间的应力阻隔效应以及缝内有效净压力的变化,根据待压段的诱导应力建立了不同射孔簇破裂压力计算模型,并分析了各射孔簇破裂压力的变化规律。通过研究得出认识:水平井分段多簇压裂多条裂缝同步扩展时存在应力阻隔效应,待压段受到的诱导应力为之前各段最后一簇裂缝缝内有效净压力产生的诱导应力的叠加;距离上一段压裂位置最远的射孔簇破裂压力最低,段内多射孔簇间的破裂压力差异随着时间的延长而增大,多簇起裂的最好时机是在施工初期,可在短时间内迅速提高排量,利用射孔孔眼的节流效应提高井底压力,实现多簇裂缝的依次起裂;段内较小的应力变化会引起较大的破裂压力差异,诱导应力引起的各射孔簇破裂压力的变化在射孔参数设计和压裂参数优化时必须得到重视。

摘要：针对卓越工程师的培养目标,借鉴全国石油工程设计大赛对学生自主性、创新性、整体素质、工程实践能力、团队协作能力以及综合运用专业知识能力培养的成功模式,从给予学生更多的发挥空间、增加地质工程特色、激发学生的创新潜能、培养学生的团队协作能力等方面提出了卓越工程师钻井工程课程设计的改进措施。从而通过钻井工程课程设计进一步提高卓越工程师的工程意识、工程素质和工程实践能力,培养具有创新精神和实践能力的应用型高级专门人才。