复杂结构井磨损套管连接螺纹的三维力学行为 被引量：25

1

作者 祝效华 张智 +1 位作者 常学军 李良川 《石油学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第6期748-753,共6页

随着水平井、定向井、大位移井及大斜度井钻井技术在石油钻井工程中的广泛应用,由钻柱与套管间侧向接触力引起的套管连接螺纹磨损问题日益突出,导致了修井周期缩短,开采成本增加,成为制约钻采工程效益的主要因素之一。近年来,不少学者... 随着水平井、定向井、大位移井及大斜度井钻井技术在石油钻井工程中的广泛应用,由钻柱与套管间侧向接触力引起的套管连接螺纹磨损问题日益突出,导致了修井周期缩短,开采成本增加,成为制约钻采工程效益的主要因素之一。近年来,不少学者对套管磨损问题进行了大量研究,但均集中于套管非连接部分,而复杂结构井中磨损套管连接螺纹的三维力学行为研究鲜见报道。针对上述问题,基于虚功原理、Von Mises屈服准则以及接触非线性理论,建立了磨损套管连接螺纹的三维数值仿真模型,研究了复杂结构井中套管的上扣特性以及固井条件下磨损深度、磨损开度与井眼曲率对套管连接螺纹的影响。研究结果表明:磨损与井眼曲率对套管连接螺纹的应力状态影响极大,常见的某些工况会导致套管螺纹的连接性能和密封性能降低,考虑到服役后开采时的压力波动,常规的水平井、定向井、大位移井及大斜度井弯曲段套管连接螺纹的设计和选型应着重考虑磨损和井眼曲率的影响;针对设计曲率井眼中的每种待选螺纹类型,都应考虑可预见的磨损进行精细化数值计算,以确保其安全工作。 展开更多

关键词 复杂结构井 套管螺纹 磨损 井眼曲率 应力状态 工作安全性

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大庆垣平1大位移井的钻井技术 被引量：23

2

作者 张凯 《石油钻采工艺》 CAS CSCD 北大核心 2014年第1期26-28,共3页

垣平1井是大庆已完钻水平井中最长水平位移预探井,该井在扶余油层共布置了6个靶点,设计水平段大于3 000 m,水垂比大于2。通过综合考虑剖面类型、井眼曲率、靶前距以及钻柱受力等多种因素,对垣平1井可钻达地质目标的各种轨道进行了优化设... 垣平1井是大庆已完钻水平井中最长水平位移预探井,该井在扶余油层共布置了6个靶点,设计水平段大于3 000 m,水垂比大于2。通过综合考虑剖面类型、井眼曲率、靶前距以及钻柱受力等多种因素,对垣平1井可钻达地质目标的各种轨道进行了优化设计,最大程度地降低了摩阻扭矩,增加了井眼延伸距离,降低了井眼的狗腿度。另外,通过对该大位移井的钻具组合和井身结构等方面进行优化设计,为该井的安全施工和顺利完钻提供了保证,该井三开钻进2 660 m水平段仅用了15.79 d,平均机械钻速17.59 m/h,创下了大庆油田完钻水平段最长、全井安全无复杂事故的记录。实现了该井评价分析扶余油层薄互层储层及探索提高低渗透油层产量的钻探目的。 展开更多

关键词 垣平1井 井身剖面 井眼曲率 大位移 优化设计 摩阻扭矩

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中短半径水平井弯曲井段套管受力分析 被引量：22

3

作者 庄保堂 李黔 邓传光 《钻采工艺》 CAS 北大核心 2006年第5期80-81,共2页

套管柱在高井[曲率的水平井弯曲井段将产生较大弯曲应力和较大的径向变形,有可能导致强度破坏和变形失稳。为了研究套管在弯曲载荷作用下的应力分布及变形情况,采用三维实体单元,运用有限元方法建立了中短半径水平井弯曲井段套管的计算... 套管柱在高井[曲率的水平井弯曲井段将产生较大弯曲应力和较大的径向变形,有可能导致强度破坏和变形失稳。为了研究套管在弯曲载荷作用下的应力分布及变形情况,采用三维实体单元,运用有限元方法建立了中短半径水平井弯曲井段套管的计算模型,分析了三种不同外径尺寸的套管在一定围压和不同弯曲载荷作用下的最大径向变形量和最大等效应力值,并分析其随井[曲率的变化规律。计算表明,井[曲率增大,弯曲井段套管的径向变形和应力也随之增大;同一井[曲率下,外径较大的套管,径向变形和应力也较大。通过研究,对高井[曲率下中短半径水平井弯曲井段套管柱强度设计提供了理论依据。 展开更多

关键词 中短半径水平井 井眼曲率 套管应力 套管变形 有限元

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底部钻具组合造斜率预测新方法 被引量：20

4

作者 史玉才 管志川 +1 位作者 赵洪山 黄根炉 《中国石油大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第1期85-89,共5页

基于钻头与地层相互作用模型及钻进趋势评价指标,提出一种底部钻具组合造斜率预测的新方法——平衡趋势法,认为底部钻具组合的造斜率应与钻进趋势角为零时的井眼曲率相等。结合钻具组合受力分析模型和钻头与地层相互作用模型,推导出钻... 基于钻头与地层相互作用模型及钻进趋势评价指标,提出一种底部钻具组合造斜率预测的新方法——平衡趋势法,认为底部钻具组合的造斜率应与钻进趋势角为零时的井眼曲率相等。结合钻具组合受力分析模型和钻头与地层相互作用模型,推导出钻进趋势角的计算表达式,建立平衡趋势法求解底部钻具组合造斜率的计算方法。实例验证表明,该方法具有较高的计算精度,能够实现钻头和地层的各向异性、地层倾角及倾向等各种因素对底部钻具组合造斜率的定量评价,为今后底部钻具结构的合理配置以及钻井参数的优选提供有力的理论依据和分析手段。 展开更多

关键词 钻井 底部钻具组合 造斜率 钻进趋势角 井眼曲率 平衡趋势法

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圆柱螺线法测斜计算中的数值方法 被引量：14

5

作者 许玲 鲁港 赵辉 《探矿工程（岩土钻掘工程）》 2008年第5期1-4,共4页

圆柱螺线法是井眼轨迹计算中最常使用的方法之一,在实钻轨迹监控、中靶分析和预测、井身质量评价等实际问题中都有重要的应用。但是当井段2个端点的井斜角之差或者方位角之差等于零时,圆柱螺线法坐标计算公式需要进行特殊处理才能正常计... 圆柱螺线法是井眼轨迹计算中最常使用的方法之一,在实钻轨迹监控、中靶分析和预测、井身质量评价等实际问题中都有重要的应用。但是当井段2个端点的井斜角之差或者方位角之差等于零时,圆柱螺线法坐标计算公式需要进行特殊处理才能正常计算;在井斜角之差或者方位角之差很小时,坐标计算会出现较大误差。对圆柱螺线法坐标计算公式进行了改进,用一组计算公式统一处理井斜角之差或者方位角之差等于零和不等于零的情况,提高了坐标的数值计算的精度和稳定性。对圆柱螺线型井眼轨迹的平均井眼曲率的数值计算进行了研究,提出了使用高斯型数值积分公式计算平均井眼曲率的新方法,并用实例对3种平均井眼曲率计算方法进行了对比。 展开更多

关键词 圆柱螺线法 测斜计算 井眼轨迹 井眼曲率 数值积分

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最小曲率法计算中的数值方法 被引量：10

6

作者 杨帆 鲁港 谭静 《钻采工艺》 CAS 北大核心 2008年第B08期17-19,23,共4页

最小曲率法是测斜计算、井眼轨道设计中最常用的方法之一,在井眼轨迹计算中有广泛的应用。研究了最小曲率法计算机数值计算中的几个细节问题,给出了零井斜角测点的方位角定义,阐述了零井斜角测点方位角的二义性。分析了坐标增量计算过程... 最小曲率法是测斜计算、井眼轨道设计中最常用的方法之一,在井眼轨迹计算中有广泛的应用。研究了最小曲率法计算机数值计算中的几个细节问题,给出了零井斜角测点的方位角定义,阐述了零井斜角测点方位角的二义性。分析了坐标增量计算过程,给出了减小三角函数计算次数的算法。对小弯曲角情形的坐标计算使用高精度近似公式代替容易产生除法溢出的直接计算,提高了计算过程的稳定性和计算精度。对水平投影长度的计算给出了使用Gauss数值积分法的精确计算方法。文中提出的方法可以用于使用最小曲率法时的井眼轨道计算的计算机软件开发,提高计算机软件的计算稳定性和计算精度。对涉及井眼轨迹计算的其他实际问题如定向井中靶分析预测、井眼轨迹控制、井身质量检查等都有一定的参考价值。 展开更多

关键词 最小曲率法 测斜计算 井眼轨迹 井眼曲率 数值积分

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螺杆泵井抽油杆柱扶正器安放位置设计方法 被引量：10

7

作者 纪国栋 《石油矿场机械》 2010年第4期71-73,共3页

针对部分学者对抽油杆柱扶正器安放位置优化设计方法大多只考虑某一个影响因素而不能从根本上解决杆管偏磨问题的现状,从井眼曲率、抽油杆柱旋曲、扶正器与杆管柱的间隙、转动惯性等因素入手,采用材料力学中的挠曲线方程和有限元法对杆... 针对部分学者对抽油杆柱扶正器安放位置优化设计方法大多只考虑某一个影响因素而不能从根本上解决杆管偏磨问题的现状,从井眼曲率、抽油杆柱旋曲、扶正器与杆管柱的间隙、转动惯性等因素入手,采用材料力学中的挠曲线方程和有限元法对杆柱运动状态进行了分析,给出了抽油杆柱扶正器位置的设计方法,从理论上解决了杆管偏磨问题。 展开更多

关键词 螺杆泵 抽油杆 偏磨 扶正器 井眼曲率

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洛宁程家沟-沙沟银多金属矿中深斜孔钻探技术 被引量：10

8

作者 时志兴 《探矿工程（岩土钻掘工程）》 2013年第9期9-13,共5页

洛宁程家沟-沙沟银多金属矿区矿床产状陡,矿体集中,钻探设计多为分支孔,钻孔中深、斜度大。如何要在保证效益的情况下确保钻孔质量成为关键技术。通过1550 m斜孔施工实例,介绍了矿区中深斜孔钻探工艺的选择及保证钻孔弯曲度的具体措施。

关键词 中深斜孔 钻塔改装 冲洗液 钻孔弯曲度

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最小曲率法测斜计算中的数值方法 被引量：9

9

作者 鲁港 商维斌 +1 位作者 张琼 佟长海 《石油工业计算机应用》 2009年第3期16-19,共4页

最小曲率法是测斜计算、井眼轨道设计中最常用的方法之一,在井眼轨迹计算中有广泛的应用。本文研究了最小曲率法计算机数值计算中的几个细节问题,给出了零井斜角测点的方位角定义,阐述了零井斜角测点方位角的二义性。分析了坐标增量计... 最小曲率法是测斜计算、井眼轨道设计中最常用的方法之一,在井眼轨迹计算中有广泛的应用。本文研究了最小曲率法计算机数值计算中的几个细节问题,给出了零井斜角测点的方位角定义,阐述了零井斜角测点方位角的二义性。分析了坐标增量计算过程,给出了减小三角函数计算次数的算法。对小弯曲角情形的坐标计算使用高精度近似公式代替容易产生除法溢出的直接计算,提高了计算过程的稳定性和计算精度。对水平投影长度的计算给出了使用Gauss数值积分法的精确计算方法。本文提出的方法可以用于使用最小曲率法时的井眼轨道计算的计算机软件开发,提高计算机软件的计算稳定性和计算精度。对涉及井眼轨迹计算的其他实际问题如定向井中靶分析预测、井眼轨迹控制、井身质量检查等都有一定的参考价值。 展开更多

关键词 最小曲率法 测斜计算 井眼轨迹 井眼曲率 数值积分

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井眼轨道的空间挠曲形态 被引量：6

10

作者 王珊 刘修善 +1 位作者 周大千 齐林 《大庆石油学院学报》 CAS 北大核心 1993年第3期32-36,共5页

依据微分几何原理,得到了用以描述井眼轨道空间挠曲形态诸参数的精确计算公式,阐述了相应参数之间的依赖关系,并对挠曲参数的各种计算方法进行了综合分析和评价。现场验证表明,这些理论具有重要的意义和实用价值。

关键词 井眼轨道 弯曲角 扭转角 井眼曲率

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超短半径水平井导向筛管结构优化设计 被引量：6

11

作者 王晶 罗敏 +1 位作者 李巧珍 徐亭亭 《机床与液压》 北大核心 2020年第11期62-65,75,共5页

导向筛管是超短半径水平井柔性钻具的重要组成部分,其结构尺寸的合理性直接影响钻具的造斜能力。基于导向筛管与井眼曲率相匹配的条件,采用贝塞尔曲线拟合导向筛管运动轨迹方程,得到导向筛管单节最大长度。在满足强度和弯曲刚度条件基础... 导向筛管是超短半径水平井柔性钻具的重要组成部分,其结构尺寸的合理性直接影响钻具的造斜能力。基于导向筛管与井眼曲率相匹配的条件,采用贝塞尔曲线拟合导向筛管运动轨迹方程,得到导向筛管单节最大长度。在满足强度和弯曲刚度条件基础上,对各结构参数进行了优化。采用有限单元法,考虑导向筛管的材料非线性及横缝之间的接触非线性,建立了导向筛管有限元模型,并给出了求解策略。对优化后的单节导向筛管进行力学分析,验证了导向筛管结构优化设计的合理性。研究成果为导向筛管开槽结构设计提供理论参考,为超短半径水平井的成功钻进提供必要的工具支持。 展开更多

关键词 导向筛管 井眼曲率 贝塞尔曲线 优化设计 有限元

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等曲率井眼中钻柱与井壁间接触力分析 被引量：6

12

作者 闫相祯 李茂生 +1 位作者 杨秀娟 高德利 《中国石油大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第1期91-94,113,共5页

建立了等曲率井眼中考虑轴向力和重力的钻柱平衡方程式,采用理论和非线性有限元的方法分析了等曲率井眼中钻柱与井壁之间的接触力。采用牛顿-拉普森方法对非线性有限元方程进行了迭代求解。要保证理论分析的精度,同样需要考虑边界条件... 建立了等曲率井眼中考虑轴向力和重力的钻柱平衡方程式,采用理论和非线性有限元的方法分析了等曲率井眼中钻柱与井壁之间的接触力。采用牛顿-拉普森方法对非线性有限元方程进行了迭代求解。要保证理论分析的精度,同样需要考虑边界条件。计算结果表明,由于外力的作用,钻柱紧贴于井壁的一侧时,钻柱的刚度对钻柱与井壁间的接触力无影响,此时,井眼曲率越大,钻柱与井壁之间的接触力越大。当外力不足以使钻柱紧贴于井壁的一侧时,钻柱的刚度对钻柱与井壁之间的接触力有影响。与理论分析相比,非线性有限元方法应用范围更广,解的精度更高。 展开更多

关键词 钻柱 井壁 接触力 理论分析 非线性有限元 曲率

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某油田钻铤内螺纹接头断裂原因分析 被引量：6

13

作者 王志晴 田增 杜志杰 《理化检验（物理分册）》 CAS 2016年第7期494-498,共5页

为了查明某钻铤内螺纹接头在钻井过程中断裂的原因,防止此类断裂事故的再次发生,对该钻铤接头进行了化学成分分析、力学性能测试、断口分析及金相检验。结果表明:井眼曲率过大及棘轮行为的发生导致了该钻铤在钻井过程中发生疲劳断裂。

关键词 钻铤 疲劳断裂 井眼曲率 棘轮行为

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复合载荷作用下矿用定向钻杆接头的三维力学特性分析

14

作者 王帮文 赵宽 +2 位作者 薛河 李金平 崔强 《煤炭工程》 北大核心 2024年第3期167-173,共7页

煤矿钻杆在严苛的服役环境和复杂的受力状态下易失效,不仅影响正常生产,而且还因打捞困难致使事故恶化。针对上述问题,以煤矿φ73 mm外平定向钻杆为研究对象,对不同载荷下钻杆接头进行了受力分析,并通过单轴拉伸试验获得了接头材料的力... 煤矿钻杆在严苛的服役环境和复杂的受力状态下易失效,不仅影响正常生产,而且还因打捞困难致使事故恶化。针对上述问题,以煤矿φ73 mm外平定向钻杆为研究对象,对不同载荷下钻杆接头进行了受力分析,并通过单轴拉伸试验获得了接头材料的力学性能参数,构建了接头材料的本构模型。在此基础上,应用虚功原理、Von Mises屈服准则和接触非线性理论建立了钻杆接头螺纹的弹塑性有限元分析模型,分析了不同工况载荷作用下接头部位的受力状态及应力场分布规律。研究结果表明:在预紧扭矩为2000 N·m时,该钻杆接头具有良好的密封性能和联接强度;单扭和拉扭载荷下,靠近主台肩的第一螺纹牙为主要失效部位;在压、弯、扭载荷下,主台肩为主要失效部位;在钻机最大扭矩与推进力的作用下,接头的抗弯能力达到3°/3 m。 展开更多

关键词 钻杆接头 井眼曲率 复合载荷 三维有限元分析

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完井管柱与井眼曲率适应性有限元分析 被引量：6

15

作者 许杰 韩耀图 +3 位作者 张强 王晓鹏 张斐斐 蒋豹 《石油机械》 2017年第3期6-10,共5页

老井眼侧钻短半径水平井技术在绥中36-1油田的高造斜率井段应用时,完井管柱串与井眼的适应性问题较突出。为此,选取绥中36-1油田某井的完井管柱为研究对象,使用弹性模型,考虑完井管柱刚度、井眼曲率、重力、扶正器和内层管柱的影响,建... 老井眼侧钻短半径水平井技术在绥中36-1油田的高造斜率井段应用时,完井管柱串与井眼的适应性问题较突出。为此,选取绥中36-1油田某井的完井管柱为研究对象,使用弹性模型,考虑完井管柱刚度、井眼曲率、重力、扶正器和内层管柱的影响,建立了完井管柱下入不同井深力学模型,利用有限元法将管柱离散成梁单元进行模拟仿真计算,分析了完井管柱与井眼曲率适应性。分析结果表明:过低曲率井段时,管柱轴力、接触力和摩阻力对应力起主导作用;过高曲率井段时,弯曲应力对等效应力起主导作用。在井眼曲率每30 m为10°和15°2个高曲率井段,弯曲应力明显变大,占等效应力的1/2以上。所得结论为该油田后续完井管柱施工提供了理论指导。 展开更多

关键词 短半径 完井管柱 适应性分析 井眼曲率 摩阻力 接触力 有限元

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水平井造斜段盐膏层套管等效应力分析 被引量：5

16

作者 葛伟凤 陈勉 +2 位作者 金衍 张飞 卢运虎 《钻采工艺》 CAS 北大核心 2013年第2期87-89,11,共3页

针对盐膏层蠕变和水平井造斜段耦合作用下套管变形破坏的关键技术难题,采用FLAC3D有限差分软件建立了弯曲套管-水泥环-盐层三维地质模型,分析了非均匀地应力场条件下井眼曲率、钻井方位以及非均匀地应力对套管等效应力的影响。研究表明... 针对盐膏层蠕变和水平井造斜段耦合作用下套管变形破坏的关键技术难题,采用FLAC3D有限差分软件建立了弯曲套管-水泥环-盐层三维地质模型,分析了非均匀地应力场条件下井眼曲率、钻井方位以及非均匀地应力对套管等效应力的影响。研究表明,在盐膏层钻水平井时,沿水平最小地应力方位钻进套管更安全;其他条件一定,井眼曲率越大,套管等效应力和位移越大,越容易发生屈服;随着蠕变时间的增加,套管等效应力迅速达到一最大值,最后趋于稳定,1.5年左右达到平衡;当地层受均匀地应力作用时,套管等效应力较小;当套管受非均匀地应力时,套管等效应力增加,且非均匀系数越大,套管所受的等效应力越大。该方法应用于中国西北部某油田盐膏层水平井造斜段弯曲套管损坏分析,完善了盐膏层套管设计理论,为盐膏层井筒安全提供了有力的保障。 展开更多

关键词 盐岩蠕变 水平井造斜段 井眼曲率 弯曲套管 套管等效应力 FLAC3D

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水平井井眼曲率对膨胀管通过性的影响研究 被引量：3

17

作者 周兰 孙巧雷 +2 位作者 王高磊 马越 冯定 《石油机械》 北大核心 2022年第3期139-145,共7页

目前尚无学者针对井眼弯曲现象严重及井眼曲率大的水平井开展膨胀管的通过性影响研究。为此,基于膨胀管在水平井中的下入过程,在考虑膨胀管所受重力、浮力、摩阻、弯矩、剪力及流体作用力等的情况下,对膨胀管微元段进行了受力分析,建立... 目前尚无学者针对井眼弯曲现象严重及井眼曲率大的水平井开展膨胀管的通过性影响研究。为此,基于膨胀管在水平井中的下入过程,在考虑膨胀管所受重力、浮力、摩阻、弯矩、剪力及流体作用力等的情况下,对膨胀管微元段进行了受力分析,建立了膨胀管下入载荷计算模型及井眼曲率影响下产生的附加轴力计算模型;在考虑膨胀管螺纹不同螺纹牙中径和轴向载荷等不同情况下,建立了膨胀管内、外螺纹连接强度条件。此外,运用所建立的模型分析了CA水平井井眼曲率对膨胀管通过性的影响。研究结果表明:将最小通过轴力和钩载进行对比可初步判断膨胀管的通过性;膨胀管内、外螺纹连接应力随曲率的增大而增大,且同一井斜角位置处相同曲率下的外螺纹连接应力均大于内螺纹连接应力;膨胀管可下入至CA水平井中的各井斜角位置处,但从井眼曲率和极限曲率的对比来看,膨胀管在下入过程中会受到破坏,分析结果与CA水平井的现场施工情况相符。所得结果可为大井眼曲率水平井下入膨胀管困难提供有效解决方案和理论依据。 展开更多

关键词 水平井 井眼曲率 膨胀管 通过性 附加轴力 连接强度

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水平井斜井段井眼与套管相容性分析 被引量：2

18

作者 石崇东 《重庆科技学院学报（自然科学版）》 CAS 2018年第1期63-66,共4页

分析了斜井段套管下入的难点;通过对长庆油田水平井斜井段常用套管可通过的最大井眼允许曲率及特定井眼曲率下套管可通过的最大不可弯曲长度的计算,表明斜井段下套管保证套管能通过的最大井眼曲率要大于实钻井眼的曲率,同时在斜井段下... 分析了斜井段套管下入的难点;通过对长庆油田水平井斜井段常用套管可通过的最大井眼允许曲率及特定井眼曲率下套管可通过的最大不可弯曲长度的计算,表明斜井段下套管保证套管能通过的最大井眼曲率要大于实钻井眼的曲率,同时在斜井段下套管前有必要针对实际通井钻具组合进行更为合理的力学模型简化;采用加权平均法计算了多种通井钻具组合的等效惯性矩,得到了不同通井钻具组合与套管的刚度匹配系数,为水平井斜井段套管顺利下到预定位置提供理论支撑。 展开更多

关键词 水平井 套管 井眼允许曲率 通井钻具 等效刚度

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侧钻井弯曲段套管相容性分析 被引量：1

19

作者 陈颖超 石晓兵 +2 位作者 吴朗 杨火海 左洪刚 《石油工业计算机应用》 2012年第2期32-33,36,共3页

侧钻水平井由于钻井周期短、增产效果明显等优良的经济性而成为推广较快的技术之一。侧钻水平井多为中短半径水平井,由于井身曲率较大,管柱刚度作用明显增强,使得管柱在弯曲段下入难度增大,同时也使管柱在井下工况更加复杂,往往是钻井... 侧钻水平井由于钻井周期短、增产效果明显等优良的经济性而成为推广较快的技术之一。侧钻水平井多为中短半径水平井,由于井身曲率较大,管柱刚度作用明显增强,使得管柱在弯曲段下入难度增大,同时也使管柱在井下工况更加复杂,往往是钻井设备和工具中的薄弱环节。因此,对弯曲段井眼处套管柱下入进行预测,进而正确选配钻完井管串,提高钻完井速度、降低钻完井成本有着不可忽视的意义。本文旨在对弯曲井眼段管柱建立力学模型并进行相容性分析,然后编制C#程序进行实际计算,取得了较好的效果,可在侧钻水平井中推广应用。 展开更多

关键词 侧钻水平井 弯曲段 套管下入 井眼曲率 C#程序

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5-1/2 FH钻杆接头极限承载能力研究 被引量：1

20

作者 祝效华 张智 《力学与实践》 北大核心 2017年第2期158-164,共7页

随着超深井、定向井、水平井、大位移井及大斜度井在石油钻井工程中的广泛应用,由井下复杂工况引起的钻杆接头过早失效问题日益突出,导致钻井周期增长,成本增加,成为制约钻井工程效益的主要因素之一.近年来,不少学者对钻杆接头进行了大... 随着超深井、定向井、水平井、大位移井及大斜度井在石油钻井工程中的广泛应用,由井下复杂工况引起的钻杆接头过早失效问题日益突出,导致钻井周期增长,成本增加,成为制约钻井工程效益的主要因素之一.近年来,不少学者对钻杆接头进行了大量研究,多数采用二维轴对称模型,少数采用三维力学模型,但并未同时考虑螺纹升角和井眼弯曲作用等因素的影响,而钻杆接头的极限承载能力研究更是鲜见报道.针对上述问题,基于虚功原理、von Mises屈服原则及接触非线性理论,同时考虑螺纹升角和井眼弯曲作用,建立了钻杆接头的三维数值仿真模型与井眼曲率到加载弯矩的转换模型,研究了钻杆接头的上扣特性、井眼曲率对连接强度和密封性能的影响,考虑预紧力、弯曲载荷及动载安全系数,计算了钻杆接头的极限工作拉力和极限工作扭矩.研究结果表明:上扣扭矩使钻杆接头产生一定的初始接触压力,保证钻杆接头井下作业过程中的连接强度与密封性能;井眼曲率对钻杆接头井下作业过程中的连接强度与密封性能影响极大,常见的某些工况会导致钻杆接头的连接强度和密封性能丧失,考虑服役时的随机振动与冲击,常规的超深井、水平井、定向井、大位移井及大斜度井弯曲段钻杆接头的设计和选型应着重考虑井眼曲率的影响;针对设计的每种钻杆接头,都应考虑常见的井眼曲率和轴向拉伸载荷进行极限工作拉力和极限工作扭矩的精细化数值计算,以确保其安全工作. 展开更多

关键词 钻杆接头 上扣特性 井眼曲率 连接强度 密封性能 工作安全性

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