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题名冲旋步进钻井提速方法的井底裂纹拓展特性
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作者
刘永旺
刘嘉雄
管志川
王华健
赵国山
张曙辉
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机构
深层油气全国重点实验室(中国石油大学(华东))
中国石油大学(华东)石油工程学院
中石化经纬有限公司胜利定向井公司
西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室
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出处
《石油机械》
北大核心
2024年第7期45-53,106,共10页
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基金
国家重点研发计划政府间国际科技创新合作重点专项“超高压射流与机械冲击耦合深层地热钻井提速技术”(2021YFE0111400)
中国石油天然气集团有限公司重大科技项目“塔里木盆地深层油气高效勘探开发理论及关键技术研究”之子课题“深层复杂条件钻井提速方法与关键技术研究”(ZD2019-183-005)
国家自然科学基金面上项目“油气井筒内管柱载荷对其声传播的影响规律及调控机制”(52074324)。
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文摘
针对深部地层井底岩石硬度高、强度大和应力集中现象导致的岩石可钻性差、破岩效率低和使用寿命短的问题,提出旋冲钻井和差压步进破岩方法相结合的冲旋步进钻井提速新理念。为了研究冲击作用下差压步进钻头破碎地层岩石的裂纹拓展规律,采用有限-离散元(FDEM)方法建立了球齿冲击三维薄板模型,开展了球齿在不同冲击能量、冲击位置及岩石种类等条件下的冲击破岩过程模拟,获得了阶梯型井底岩石在冲击作用下的裂纹扩展规律。研究结果表明:由于阶梯面的存在,球齿在冲击作用下对阶梯型井底造成的预损伤区域比常规井底更大,冲击位置靠近阶梯面的裂纹扩展效果更好;双球齿冲击阶梯井底容易形成较大范围的岩石破碎区,降低了破碎阶梯井底地层岩石的难度;球齿冲击过程中对青砂岩造成的预损伤区域比花岗岩大,在冲击能量相同的情况下球齿冲击破碎花岗岩更为困难。利用冲旋步进钻井方法理论上可以进一步提高难钻地层钻井速度,但具体效果需要经现场试验及优化。所得结论可为深部难钻地层钻井速度的提升提供新的思路。
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关键词
冲旋步进钻井方法
阶梯井底
差压步进钻头
有限-离散元耦合
裂纹扩展
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Keywords
percussive-rotary stepping drilling method
stepped bottom hole
differential pressure stepping bit
finite-discrete element coupling(FDEM)
crack propagation
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分类号
TE242
[石油与天然气工程—油气井工程]
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