摘要：深水隔水管的失效形式多种多样,保证隔水管安全可靠是实现安全快速钻进的先决条件。为测量隔水管在工作过程中的真实应变,确保其在工作过程中满足强度要求,采用水下应变测试技术,通过在模拟管柱外壁粘贴电阻应变片,测得其在特定载荷下的应变规律,验证了试验方法的可行性。同时设计合理的密封堵头并使用环氧树脂AB胶对其进行灌胶固化,可以解决试验引线引出主缸筒的密封问题,将半固化环氧树脂AB胶涂在粘贴好的应变片表面,可以解决应变片的绝缘保护问题。最后分析了造成测量误差的主要原因并提出了相应的解决措施,为后续进行复杂模拟试验奠定了基础。

摘要：采用合理的桩土接触模型对正确计算深水表层导管的承载力具有重要意义。建立了深水导管横向位移和竖向承载力的计算模型,并用ABAQUS有限元软件,考虑初始地应力的影响,通过编写相应本构模型的有限元程序,用接触力学法和接触面单元法模拟了导管的横向位移,用库伦摩擦模型与Goodman接触单元模型模拟了导管的竖向承载力。结果表明:采用接触面单元法计算的导管横向位移大于接触力学法计算结果,采用(Goodman模型计算得到的导管竖向承载力大于库伦摩擦模型计算结果。同时,分析了导管顶部竖向力及弯矩对导管横向位移,以及导管尺寸对导管竖向承载力的影响规律,对深水钻井导管工程设计与控制具有参考价值。

摘要：针对无重管柱(忽略管柱重力的影响)螺旋屈曲问题,从虚功原理出发,将管柱边界条件分成2大类。指出前人的研究大多集中于第一类边界条件,而忽略了第二类边界条件。提出塞子模型模拟管柱的端部约束条件,并推导出管柱变形的广义势能泛函。利用最小势能原理,得到了第一类和第二类边界条件下的管柱完全螺旋屈曲段的变形方程,分析了边界条件对螺旋屈曲解的个数和稳定性、管柱与井壁接触力的影响规律。对于端部约束导致的过渡段,通过求解屈曲微分方程得出过渡段长度相对于长管柱整体而言是局部的。最后讨论了长管柱整体变形(完全螺旋屈曲段变形和过渡段变形)与边界条件之间的对应关系。边界条件是导致屈曲问题复杂化的一个重要因素,本文研究结果为深入认识边界条件的影响提供参考。

摘要：为了解决煤层气T型水平井常规管柱无法下入的问题,实现T型水平井筛管完井及洗井作业,探讨煤层气T形水平井柔性筛管泵送下入技术可行性,重点研究煤层气T型水平井柔性筛管泵送下入工艺技术机理。基于井下管柱活塞原理及管柱力学模型,提出柔性管柱双层结构设计,形成煤层气T型水平井柔性筛管泵送下入技术。基于煤层气T型水平井管柱力学及井身结构特征优选柔性管柱,结合煤粉控制机理及排采原理对柔性筛管进行参数设计,并采用平板外载荷试验测试柔性筛管抵抗外载荷强度。国际上首次完成煤层气T型水平井柔性管柱下入专用工具及工艺流程设计,形成完整的柔性筛管完井管柱泵送下入技术。研究结果表明:直径112 mm井眼在曲率半径1.8 m的情况下,采用柔性筛管泵送下入技术,可以下入外径63 mm的柔性筛管,双层柔性管柱在下入过程中保持拉伸状态,不发生螺旋弯曲,筛管本体不发生塑性变形,解决煤层气T型水平井筛管下入难题。通过专用泵送下入工具及双层管柱结构可实现筛管下入及洗井作业一体化,消除钻井液对储层的伤害,提高单井产能。

摘要：超深井工程受到高温高压、复杂地层、超长井眼和腐蚀介质等多重因素约束,其安全高效作业面临全方位的技术挑战。为此,针对超深井工程的安全高效设计控制问题,介绍了该工程的发展概况与技术特点;选取井眼轨迹预测与防斜打快、钻柱振动特性分析与减振控制、钻井延伸极限预测与设计控制,以及套管失效风险评估与安全控制等几个重要理论与技术问题,介绍了国内外的相关研究进展及笔者团队的最新研究成果;然后,针对超深井工程提出了若干创新发展建议。研究结果表明,超深井工程理论与技术的发展整体呈现出体系化、科学化、多学科交叉、地质与工程一体化等基本特点。建议在基础理论问题、关键核心技术、技术协同关系、技术迭代模式和多学科交叉融合等方面加强创新研究,以持续推进超深井工程基础理论与关键技术创新发展。

摘要：直井钻井过程中的井斜问题一直没有较好的解决,传统的方法效率低下,而先进的自动垂钻工具成本又过高。对双稳钻具组合的力学性能进行了分析,通过设计具有切削功能的扩眼稳定器,并优化各稳定器的位置,提出了带有扩眼稳定器的双稳防斜钻具组合。经过试验测试,设计的扩眼稳定器在扩眼钻进过程中运行良好。理论分析表明,这种由小钻头、扩眼稳定器以及普通稳定器组成的扩眼稳定器防斜组合利用弯矩降斜原理,可以产生比常规钟摆钻具组合大数倍的降斜力,因此可以在较大钻压下达到防斜打快的目的。

摘要：连续管在作业过程中因受残余应力等多种因素的作用,容易发生塑性变形伸长。在分析连续管残余应力的形成及塑性伸长原理的基础上,重点讨论了轴向载荷引起的伸长、热伸长、内外压差引起的伸长及螺旋弯曲引起的缩短等4种变形问题,研究了相应的理论计算公式和计算方法,并通过实例计算绘制关系曲线,阐明了连续管变形伸长的基本特点:连续管在起下作业中的塑性变形伸长比常规油管复杂,其变形伸长量比较明显;连续管轴向伸长量和螺旋屈曲缩短量都比较大,在作业中应重点考虑;热伸长和内外压差引起的伸长比较小,在作业中可不作为重点考虑;在实际作业中连续管总的变形伸长量是上述4种变形的不同组合,由于伸长与缩短相互抵消,故总的变形伸长量并不大。

摘要：钻井平台发生井喷、爆炸等事故,如果不能在短时间内完成封堵救援作业,将造成巨大的经济损失和严重的环境污染。为实现在有限的救援条件下用最短的时间完成封堵救援作业,根据统计学原理,基于“骰子游戏”建立“时间-累积封堵成功率”模型,分析了尝试封堵次数、连通工具的性能(封堵成功率)、平均钻井时间、救援井数量、救援井的启动时间对累积封堵成功率的影响。另外,结合“深水地平线”事件的救援方案验证了该模型的实用性。研究表明,针对不同的井喷事故类型,“时间-累积封堵成功率”模型能够结合现场的基础设备、人力资源及关键技术等条件推算出最合理的救援井数量和救援井的启动时间,为制定救援井方案提供理论支持。

摘要：深水钻井喷射安装导管作业中喷射管串的结构特殊,受力复杂。作业过程中喷射管串系统的内、外层管柱处在不同的受力系统中,正确分析喷射管串系统在作业过程中的轴向力是分析管柱整体变形和应力的基础。分析发现:底部钻具组合的轴向力主要受马达、钻头压降产生的水力推力、射流反作用力及钻头钻压的影响,导管上的轴向力受地层和入泥导管之间的摩擦力影响,二者通过导管送入工具相互传递。计算了作业过程中喷射管串各部分的轴向力分布,并讨论了导管柱上的中性点随导管安装深度的变化规律,对喷射安装导管设计和作业具有实际意义。

摘要：大位移井在海洋、滩海、湖泊及山地等复杂地区油气资源的高效开发中应用广泛,大位移井钻井技术具有约束因素多、作业难度大、作业风险高等基本特点,其井眼延伸极限的预测和控制对于安全钻进意义重大。在概述国内外大位移井钻井延伸极限研究进展的基础上,重点介绍了大位移井钻井延伸极限的预测模型和分布规律,提出了基于延伸极限的大位移井钻井优化设计方法,并应用大位移井钻井延伸极限理论分析了萨哈林地区Z–42大位移井的水平段旋转钻进极限及完井管柱下入极限,认为提升钻机性能可大幅度提高井眼延伸极限,旋转接头和减阻接头可提高完井管柱的下入极限。研究结果表明,开展大位移井钻井延伸极限预测理论和控制方法研究,可为大位移井的风险预测、优化设计及安全控制提供科学依据。