摘要：随着非常规油气资源的开发,特别是超深层、高温高压等复杂地层资源的开采,以及钻头技术的不断进步,涡轮钻具因具备高转速、耐高温和振动小等特点而得到大规模推广应用,且提速效果显著。论述了涡轮钻井的最新技术成果,重点介绍了国外几家典型公司——法国Neyrfor公司、俄罗斯VNIIBT-Drilling Tools公司和美国Halliburton Sperry公司的涡轮钻具关键技术,从涡轮钻具的发展特点、不同种类涡轮钻具的创新设计及基本参数、减速器涡轮钻具的研发、涡轮钻具复合钻井技术和典型应用案例等5个方面,对国外涡轮钻具的研究进展进行了综述。最后总结了涡轮钻具技术的发展趋势,并结合我国油气井领域的发展方向和现场实际需求,对国内涡轮钻具的选用和重点研发方向提出了建议。研究内容与提出的建议可以为我国涡轮钻具的设计研究提供参考。

摘要：井筒产出液实时测量是获得井下产液信息的关键步骤,是实现智能井的重要前提,但由于井下环境的复杂性,油水混合物状态本身的不确定性,缺少较好的方法能在井下较好地完成产出液各成分含量的计量。针对井下油、水两相混合计量的问题,提出了一种结合机器学习算法的井下原油含水率软测量方法。结合采油工程需要,可将原油含水率以10%的间隔划分成11个类别,将不同原油含水率对应的物理属性作为测量对象,利用随机森林算法对已知样本进行学习分类,得到原油物理属性与含水率之间的关系,进而实现对原油含水率的测量。最后,通过设计的室内实验,对提出的软测量方法进行了验证,结果表明利用该方法预测原油含水率,得到的结果与实验值一致,可以初步满足工程对井下原油含水率测量的需求,为井下测量提供一了种新的思路。

摘要：随着有杆抽油机在稠油井的应用越来越广泛,抽油杆的黏滞摩擦载荷问题日益显著。目前通常采用等效阻尼系数来计算杆柱的黏滞摩擦载荷;但无法准确反映黏滞摩擦载荷的变化情况,造成抽油机设计不够合理,效率不高等问题。以油管内稠油作为研究对象,建立了管内液体的动力学方程,求解出管内液体的速度分布。并以此为基础,结合牛顿内摩擦定律,形成了稠油井抽油杆柱黏滞摩擦载荷的计算方法。以胜利油田某稠油井为例,开展了抽油杆柱黏滞摩擦载荷计算分析,求解出了该井在一个运动周期内抽油杆黏滞摩擦载荷的变化情况。通过敏感性分析得出:在上冲程,增大抽油杆直径和油管直径或减少柱塞直径均会使杆柱的黏滞摩擦载荷变大;在下冲程,增大油管直径或减少抽油杆直径均会使杆柱的粘滞摩擦载荷变小,但柱塞直径的变化对杆柱的黏滞摩擦载荷没影响。研究结果对稠油井抽油机的设计以及抽油杆的选择提供了一定的理论依据。

摘要：随着中国进入深水勘探阶段,机械式割刀越来越难以快速、高效地进行深水套管切割。针对此问题,在课题组前期研究的基础上,设计了一种用于深水套管切割的水力式内切割装置,并针对其结构特点,对其工作原理进行了介绍。结合水力式内切割装置的结构与工作原理,建立了活塞与割刀的几何模型,分析了割刀刀尖切割半径与活塞位移间的关系,并得到了工具切割套管所需最大扭矩和井口转盘所需提供的最小扭矩的关系式;最后通过建立的相关数学模型,借助MATLAB软件对影响其切割效率的因素进行了分析,结果表明:(1)随着割刀端面角的增大,活塞所需移动位移也增大但工具切割扭矩却降低;(2)工具切削扭矩随钻井液驱动力的增加而增加;(3)井口扭矩随切削深度的增加而增加,在切削深度不变时,井口扭矩随着转速的增大而增大,并给出了最好切削效果下的割刀端面角和切割转速的建议。研究结果对用于深水套管切割的水力式内切割装置设计和优化具有参考价值。

摘要：针对Y341-114型压缩式封隔器,采用Yeoh橡胶本构模型,在封隔器坐封和坐封后两种工况下,运用有限元分析方法对封隔器的非线性接触力学行为进行了模拟研究,分析了该封隔器坐封过程中施加的载荷与轴向压缩量的关系以及坐封后的强度、接触应力和摩擦力校核。结果表明:在封隔器坐封过程中,中胶筒首先与套管发生接触,其次是上胶筒,最后是下胶筒;封隔器坐封后胶筒的应力集中于胶筒的肩部,其中下肩部应力集中现象尤为明显;胶筒与套管之间的摩擦力、接触应力均能满足分层注水工艺设计要求,能够有效封隔15MPa的层间压差。

摘要：水力振荡器通过螺杆旋转驱动阀组运动,使过流面积发生周期性变化,导致阀组两端压降产生相应变化,从而产生周期性的轴向力,实现水力振荡效果。为较为准确地得到水力振荡器阀组两端压降,根据阀组流道的结构,建立阀组流道有限元模型。运用滑移网格和Realizable k-ε湍流模型对不同尺寸的阀组组合进行流体仿真分析,并结合试验数据验证仿真模型和结果的正确性。仿真结果对水力振荡器的阀组的参数设计有重要的指导意义。

摘要：随着水平井水平段长度的增加,水垂比变大,管柱下入困难。油田现场钻磨作业采用两种线重油管的组合管柱方式提高下入能力,但是针对组合管柱载荷计算问题尚无基础研究。根据水平井的井眼轨迹、管柱自重以及管柱在各井段受力特点等因素,考虑流体对管柱相互作用力,建立了钻磨组合管柱载荷计算模型;通过C#语言环境采用迭代法、插值法及分段判别计算法编程求解模型,开发了组合管柱载荷计算软件,通过导入井眼轨迹参数、输入作业参数、设计管柱结构,实现载荷计算。应用编制的软件可实现对井眼轨迹的绘制和水平井钻磨作业组合管柱的多种载荷计算,为水平井钻磨安全作业提供了一定的指导作用。

摘要：低流量水平井中,由于存在重力分异,油水两相的流型主要以分层流为主,流体速度场的分布沿重力方向发生变化,致使油田现场生产测井的流量和持水率测量及多相流分相流量解释非常困难.为了充分了解水平井流体流动特征提高生产测井解释精度,本文以低流量水平井油水两相分层流为研究对象,采用流体动态测量实验和数值模拟计算相结合的方法,研究其速度场的分布特征及油水滑脱速度与持水率、总流量的变化关系.数值模拟计算和动态实验结果对比分析表明;依据N-S方程和相应的界面耦合条件构建的分层模型计算的结果和动态实验基本一致,含水率误差在5%以内,能够用来分析水平井油水两相分层流的局部速度的变化;过流管道下部由于仪器的存在,当含水低于20%时,水相平均速度低于油相平均速度,随着含水的增加,水相平均速度大于油相平均速度,滑脱速度逐渐变为负值.模型验证和实验结果表明,文中所提的分层流数值计算模型能够取得很好的应用效果,为水平井生产测井方法设计和资料解释奠定理论基础.

摘要：致密砂岩气是我国重要的非常规天然气资源,目前主要采用水力压裂的方式开采。压裂过程中,由于毛细管压力的作用,压裂液与储层接触后发生渗吸作用进入储层孔喉造成储层伤害。为研究致密气储层从“压裂关井返排”全过程中压裂液对储层的渗吸伤害,定量描述不同时刻的渗吸伤害程度,选用临兴致密气区块储层岩心,通过室内试验模拟压裂液进入储层到返排生产的过程,采用低场核磁共振的手段表征了整个渗吸过程。研究结果表明,压裂液的渗吸伤害从压裂液与储层接触就开始发生,进入岩心的深度随着渗吸时间的增加而增加;从不同时刻的核磁共振的τ_(2)(弛豫时间)谱来看,由于毛细管压力的作用,压裂液先进入小孔隙,然后进入大孔隙,岩心孔喉越小其毛细管压力的作用越强,渗透率较小的岩心由于具有较强的滞留压裂液能力而受到压裂液的损害程度更高;通过核磁共振信号的一维编码处理可以得到不同时刻压裂液渗吸前缘的位置,定量描述渗吸伤害的程度。该研究可为致密砂岩气压后返排渗吸伤害的解除工艺提供定量的分析支持。

摘要：页岩气藏储量是确定气藏开发规模和开发设计的必要参数,对于合理有效开发页岩气藏具有重要意义。在前人研究的基础上,建立了综合考虑吸附相视孔隙度、基质和裂缝孔隙体积随压力变化以及吸附相密度等因素的物质平衡方程。通过实例计算可知:考虑吸附相视孔隙度后,计算得到的基质中自由气储量大幅度减少,吸附气储量大幅度增加,总储量增加;而且吸附相密度、基质孔隙度和裂缝压缩系数对于储量的计算结果也有较大影响。