摘要：针对高压气井生产过程中气窜引发的环空带压问题,重点考虑自由段和封固段套管柱变形引起的环空体积变化,建立了2层环空压力耦合分析模型与数值求解方法,并对该模型进行了验证与算例分析;在此基础上,讨论了综合渗透率、环空气柱温度及环空液体密度等因素对环空压力的影响规律。结果表明:由于气窜的影响,自由段和封固段的套管柱膨胀,使A环空(油管与油层套管之间的环空)体积减小,而使B环空(油层套管与技术套管之间的环空)体积增大;环空体积变化延长了稳定时间,但A,B环空的最大压力均保持不变;随着综合渗透率和环空气柱温度的增加,最大环空压力不变,稳定时间缩短;随着环空液体密度的增加,最大环空压力减小,稳定时间缩短。因此,防止水泥环损坏、降低环空气柱温度及提高环空液体密度,是缓解高压气井环空带压的有效措施。该研究对高压气井井筒完整性的评估与控制具有指导意义。

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：我国海相页岩分布在山地、丘陵等复杂地区,要想高效绿色开采这些页岩气资源,大型丛式水平井成为了必然选择。文章结合页岩气钻采作业平台井口布局方式,建立页岩气丛式井最外侧井的井眼轨道多目标优化模型,其目标函数综合考虑了井眼轨道的势能、总长度及侧向位移这三个因素,其中井眼轨道侧向位移最大化可以满足丛式水平井大型化的实际需求。基于重庆涪陵页岩气田现场的丛式水平井数据,通过对井眼轨道多目标优化模型与传统的单目标优化模型的优化结果进行对比分析可以得知,文章建立的井眼轨道多目标优化模型能够让三维井眼轨道在较小的井眼轨道势能和长度条件下,侧向位移达到最大。研究结果表明,考虑井眼轨道侧向位移的多目标优化模型可以定量预测页岩气钻采作业平台的最大水平井布井数量,并且能更好地满足山区、丘陵等复杂地区页岩气田开采降本增效、环境保护和节约用地的实际需求。

摘要：为解决页岩气井环空带压的问题,进行了压裂及生产过程中温度和压力变化对页岩气井环空带压影响的力学分析。以弹性力学为基础,建立了页岩气井直井段双层套管系统的力学模型,基于界面上应力相等及位移连续条件,推导了各界面的径向应力计算方程,并讨论了套管内压、温度、地应力等因素对水泥环封隔能力的影响规律。研究结果表明:温度升高、内压及地应力增大、水泥环弹性模量增大均有利于提高水泥环的封隔能力,减小套管壁厚有利于增加界面的径向应力;随着井深的增加,界面径向应力变大,水泥环封隔能力增强,提高直井段下部水泥环的封隔能力是降低井口环空带压风险的关键;第一界面和第二界面是固井失效的危险点,提高第一、第二界面的固井质量,有利于降低形成环空带压的风险。

摘要：为了利用往复主阀产生钻井液连续波,从而实现井下信息高效、快速传递,研究了往复式钻井液连续波信号发生器的控制方法。在选择斜面凸轮作为控制机构的基础上,优选了普通无刷直流电动机并确定了改变电枢电压的调速方法,建立了往复主阀产生钻井液连续波时的电动机转速及负载转矩计算模型。经过算例分析,得到了能够产生正弦钻井液连续波的电动机转速、负载转矩和电枢电压随时间的变化规律:在半个周期内,电动机转速非线性减小,电动机负载转矩非线性增加,电动机最大负载转矩为0.46N·m,电枢电压呈现先减小后增大的趋势。研究结果表明,改变电枢电压的调速方法是可行的,对连续波调频可以实现对井下信息的传输,提出的钻井液连续波信号发生器控制方法可以为井下信号发生装置的设计及现场应用提供参考。

摘要：在丛式井和加密井的定向钻井工程中,科学地评估正钻井与相邻已钻井的井眼碰撞风险具有十分重要的意义。目前,常用于评估井眼碰撞风险的分离系数具有多种计算方法。在分析分离系数常用计算方法局限性基础上,通过协方差矩阵的合成,建立了考虑井径影响的邻井相对位置测量误差计算模型,提出了基于邻井相对位置测量误差计算的分离系数算法优选方法;通过实例计算,分析了相同条件下常用分离系数(垂足分离系数和定向分离系数)计算结果的差异。同时实例计算结果表明,文章提出的分离系数算法优选方法可以优选出符合实际情况的分离系数,为定向井工程实施防碰作业提供更为科学的依据具有重要的应用价值。

摘要：随着连续油管技术的快速发展,连续油管作为采气管柱在页岩气井中的应用越来越广泛。为满足页岩气井安全生产、后期携液及抗冲蚀的需求,对页岩气井中的连续油管进行了优化设计,确定了采气管柱的合理尺寸。根据涪陵页岩气井的产能测试和实际生产特点,将页岩气井分为低产井、中产井、高产井,基于产能方程和井筒管流压降计算方程建立了页岩气井节点分析模型,计算了不同尺寸连续油管的协调产量、临界携液流量及抗冲蚀产气量,优选了满足不同类型页岩气井生产需求的连续油管尺寸。研究结果表明:高产井易发生冲蚀,中产井和低产井易发生井筒积液。通过连续油管优化设计,既可以保证气井的安全生产,也可以有效提高页岩气井的携液能力和抗冲蚀能力,为页岩气井高效生产提供技术支撑。

摘要：为了准确分析高频电磁加热过程中影响稠油储层温度分布的因素,以电磁场和传热理论为基础,考虑稠油储层电导率、相对介电常数随频率变化,导热系数、比热容随温度变化的实际情况,建立了描述储层性质动态变化的数学模型,并采用多物理场模拟软件COMSOL求解数学模型,采用对比法分析了不同因素对温度分布的影响规律。计算分析发现:电磁波功率的提高有助于增大储层加热深度;较大的电磁波频率可引起波源附近储层温度升高,但温度随深度增大急剧下降;考虑储层性质动态变化时计算出的温度分布,与假设储层性质恒定时的计算结果存在差异;在一定变化范围内,储层温度值随相对介电常数和电导率增大而增大。研究结果表明,储层性质、电磁波功率和频率对储层的温度分布有明显影响,建立的考虑储层性质动态变化的数学模型为高频电磁加热稠油技术的现场应用提供了理论依据。

摘要：根据文23储气库井注采工况,通过分析计算和注采交变工况下30周次气密封循环全尺寸实物模拟试验等方法,获得Φ88.9 mm×6.45 mm油管柱实际服役条件下的载荷谱、极限载荷及接头密封性能指标。结果表明,所研究注采管柱应选用拉伸效率100%、接头压缩效率不小于60%的气密封螺纹接头油管。上述关键性能指标对于保障文23储气库高效安全运行具有重要意义,相关研究方法可为其它储气库注采管柱接头选用提供理论借鉴。

摘要：地层岩石抗钻特性是影响钻头使用效果最重要的一个因素,传统的钻头选型方法大多只是定性分析地质层位和钻头的对应关系,定量地计算分析岩石抗钻特性与钻头使用效果之间的关系较少。在分析现有钻头选型方法的基础上,提出一种基于岩石抗钻特性的BP神经网络钻头选型方法,并在大港油田进行了应用。首先基于测井资料和室内实验建立大港油田地层抗钻特性评价模型,并且利用模型计算得到的岩石力学参数数据和现场钻头使用数据编码成神经网络学习样本,然后建立完钻井地层抗钻特性和对应最佳钻头类型的BP神经网络模型,最后输入学习样本完成神经网络训练。利用该模型进行选型时需提供待钻井段的岩石力学参数预测数据,神经网络经过计算之后会输出最佳钻头类型。该选型方法在港深18-17井应用效果不错,优选的钻头在港深18-17井沙一段相比于邻井同一层段平均机械钻速提高了25%。