特深井钻杆接头耐磨减摩双向防护机制研究

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作者 吴迪 乔铭朝 +3 位作者 梁晨帆 孔令镕 王瑜 张凯 《钻探工程》 2025年第6期42-51,共10页

针对深井、超深井、特深井钻井过程中钻杆接头耐磨带-套管摩擦副的严重磨损问题,建立了钻柱-套管耐磨减摩的双向防护模型,提出了金刚石复合材料耐磨带与套管的双向防护机制,并开展了金刚石复合材料耐磨带摩擦学性能实验验证。该研究阐... 针对深井、超深井、特深井钻井过程中钻杆接头耐磨带-套管摩擦副的严重磨损问题,建立了钻柱-套管耐磨减摩的双向防护模型,提出了金刚石复合材料耐磨带与套管的双向防护机制,并开展了金刚石复合材料耐磨带摩擦学性能实验验证。该研究阐释了金刚石复合材料耐磨带耐磨减摩的机理,并通过构建包含岩层轴向反力和接触载荷的钻柱-套管的力学模型,采用自主研发的摩擦磨损试验机进行实验。研究不同工况下钻杆接头的磨损量及磨损形貌特征,结合拉曼光谱揭示了表面摩擦化学反应机制。结果表明:金刚石复合材料耐磨带通过硬质相支撑和自润滑协同作用,可使摩擦系数显著降低,形成的梯度复合保护层和石墨化转移膜能有效实现钻杆接头与套管表面的双向防护。研究成果为深井钻杆接头耐磨带结构优化提供了理论支撑与实验依据。 展开更多

关键词 钻杆接头耐磨带 套管磨损 钻柱动力学 磨损机理 摩擦实验 双向防护 特深井

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水平井射孔泵送主控因素分析及工艺参数计算新模型

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作者 王江 张雷雷 +3 位作者 黄磊 孙豪 梁拥军 罗威 《长江大学学报(自然科学版)》 2025年第4期86-92,共7页

根据水平井三维井身轨迹扭曲变化复杂特点和泵送桥塞射孔分段压裂联作工艺泵送特点,展开了管串泵送参数计算新模型研究。采用极差层次分析法,分析得到影响泵送排量主控因素,综合考虑井斜角和方位角因素建立了管串摩擦力计算新模型,由泵... 根据水平井三维井身轨迹扭曲变化复杂特点和泵送桥塞射孔分段压裂联作工艺泵送特点,展开了管串泵送参数计算新模型研究。采用极差层次分析法,分析得到影响泵送排量主控因素,综合考虑井斜角和方位角因素建立了管串摩擦力计算新模型,由泵送过程中管串受力平衡力学分析建立了泵送排量和井口电缆张力之间的控制方程,并编制相应软件。以现场4口施工井实测数据对新模型进行了验证,结果表明:相较于现有模型,新模型计算泵送排量与现场施工实测值的误差更小,更符合现场实际,提高了泵送排量预测精度,解决了现有模型预测精度低的问题,降低了泵送施工风险,为类似的施工作业提供了借鉴。 展开更多

关键词 管串摩擦力 泵送排量预测 水平分段压裂井 电缆泵送 联作工艺 泵送参数 井斜角和方位角

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机理数据融合的钻井阻卡风险智能预测方法

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作者 张玉强 杨彦龙 +3 位作者 张文平 刘慕臣 祝兆鹏 王易玮 《新疆石油天然气》 2025年第2期35-44,共10页

卡钻事故严重制约着钻井过程的正常进行,并造成大量的经济损失。现有卡钻预测分析的物理模型方法存在主观性强、误差大等缺陷,智能模型方法存在虚警高、解释性差等问题。针对上述问题,研究提出基于模糊数学的卡钻风险无监督融合评价方... 卡钻事故严重制约着钻井过程的正常进行,并造成大量的经济损失。现有卡钻预测分析的物理模型方法存在主观性强、误差大等缺陷,智能模型方法存在虚警高、解释性差等问题。针对上述问题,研究提出基于模糊数学的卡钻风险无监督融合评价方法。首先,建立管柱力学软杆模型反演摩阻系数,量化井筒摩擦特征;其次,构建深度自编码器模型,通过重构误差的分析实现阻卡风险的异常参数检测;最后,建立双因素隶属度函数体系,将摩阻系数趋势特征与重构误差统计特征进行模糊数学综合评判。该方法突破传统监督学习对标注数据的依赖,通过机理模型的可解释性与数据模型的泛化能力互补,形成具有物理约束的智能风险评估框架。研究成果通过某油田区块的实钻数据验证,该模型能有效识别卡钻早期征兆,相较于单一参数预警方法,综合预警准确率提升7.1%,虚警显著减少,并实现了提前30 min报警,为井下复杂工况的智能预判提供了新的技术路径,具有较大的工程应用价值和前景。 展开更多

关键词 卡钻预测 模糊数学 软杆模型 摩阻反演 自编码器

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涠洲11-1-A24H1井下入一体化管柱中钻井液的优化应用 被引量：1

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作者 敬毅 《石化技术》 CAS 2024年第8期212-214,共3页

涠洲11-1-A24H1井8-1/2"井段完钻后,下入3-1/2"预充填筛管+永久式裸眼封隔器+5-1/2"尾管一体化管柱,坐封裸眼封隔器直接进行完井作业。项目三维轨迹复杂、井眼摩阻大、裸眼长黏卡风险大、控制最大遇阻量40klbs以内防止... 涠洲11-1-A24H1井8-1/2"井段完钻后,下入3-1/2"预充填筛管+永久式裸眼封隔器+5-1/2"尾管一体化管柱,坐封裸眼封隔器直接进行完井作业。项目三维轨迹复杂、井眼摩阻大、裸眼长黏卡风险大、控制最大遇阻量40klbs以内防止封隔器提前坐封,顺利下入一体化管柱难度很大。对于井眼清洁,井径规则和钻井液润滑要求高的特点,在组充分调研资料的基础上,大量配方实验对比,优化钻井液钻体系方案。取得了南海西部首次顺利下入钻完井一体化管柱,储层保护良好的成功应用,降本增效显著。 展开更多

关键词 钻井液 一体化管柱 摩阻控制 储层保护

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油井水力压裂摩阻计算和井口压力预测 被引量：54

5

作者 刘合 张广明 +3 位作者 张劲 彪仿俊 吴恒安 王秀喜 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第A01期2833-2839,共7页

对水力压裂过程中射孔孔眼摩阻和管柱沿程摩阻计算方法进行分析。列出射孔孔眼摩阻计算公式并讨论其中的各个影响因素,给出压裂液密度和孔眼流量系数的计算公式,提出新的孔眼直径计算公式。基于大庆油田的施工数据,建议一种修正的降阻... 对水力压裂过程中射孔孔眼摩阻和管柱沿程摩阻计算方法进行分析。列出射孔孔眼摩阻计算公式并讨论其中的各个影响因素,给出压裂液密度和孔眼流量系数的计算公式,提出新的孔眼直径计算公式。基于大庆油田的施工数据,建议一种修正的降阻比计算公式,能够得到更为准确的管柱沿程摩阻历程曲线。通过有限元软件ABAQUS对大庆油田肇15-平56井2150.0～2160.0m井段分段压裂过程进行数值模拟,模拟得到的井底压力、井口压力曲线与现场施工曲线吻合良好,验证计算模型和管柱沿程摩阻计算公式的正确性。对大庆油田南214-平324井限流压裂过程进行数值模拟,模拟得到的压裂作业曲线和现场施工曲线吻合良好,验证射孔孔眼摩阻计算公式的正确性。 展开更多

关键词 岩石力学 油井 水力压裂 射孔孔眼摩阻 管柱沿程摩阻 有限元 数值模拟

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南海西江大位移井摩阻和扭矩数值分析研究 被引量：41

6

作者 高德利 覃成锦 李文勇 《石油钻采工艺》 CAS CSCD 北大核心 2003年第5期7-12,共6页

井下摩阻和扭矩 ,是影响大位移井设计与施工的 2个关键因素。对三维井眼中管柱单元进行受力分析 ,建立了通用的井下摩阻和扭矩计算模型和算法 ,并开发出大位移井摩阻和扭矩的数值计算软件。该软件在南海西江大位移井钻井和下套管作业案... 井下摩阻和扭矩 ,是影响大位移井设计与施工的 2个关键因素。对三维井眼中管柱单元进行受力分析 ,建立了通用的井下摩阻和扭矩计算模型和算法 ,并开发出大位移井摩阻和扭矩的数值计算软件。该软件在南海西江大位移井钻井和下套管作业案例分析中得到成功应用 ,对井下摩阻和扭矩进行了数值模拟计算及预测分析 ,获得较好的结果 ,并可在今后的大位移井工程中推广应用。 展开更多

关键词 南海西江 大位移井 油气井 摩阻 扭矩 数值分析 石油套管

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垂直井螺旋弯曲管柱的摩擦和自锁分析 被引量：5

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作者 张福祥 高国华 +1 位作者 王宇 周晓军 《石油学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2000年第6期83-87,共5页

描述垂直井中螺旋弯曲管柱轴力分布和变形行为的力学方程是一组高阶非线性常微分方程组。求得了这组非线性 方程在对称性条件下的渐近螺线解；分析了摩擦系数对整个管柱上的轴力分布、“中性点”位置、“自锁点”位置以及“自锁 力”等... 描述垂直井中螺旋弯曲管柱轴力分布和变形行为的力学方程是一组高阶非线性常微分方程组。求得了这组非线性 方程在对称性条件下的渐近螺线解；分析了摩擦系数对整个管柱上的轴力分布、“中性点”位置、“自锁点”位置以及“自锁 力”等的影响；导出了“中性点”、“自锁点”以及“自锁力”的计算公式；并绘制出对应不同摩擦系数的轴力分布曲线以及“中 性点”、“自锁点”随端部轴压变化的曲线。本文研究的结果对于高温、高压深井井下作业管柱的合理设计和作业参数的合 理选择等具有较大的实用价值。 展开更多

关键词 油井 摩擦力 变形 垂直井 螺旋弯曲管柱 自锁

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油套同注工艺在降低管柱沿程摩阻中的应用 被引量：3

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作者 郭建春 罗波 +1 位作者 卢聪 朱海燕 《钻采工艺》 CAS 北大核心 2015年第1期55-57,3-4,共3页

大型加砂压裂是开采非常规气藏的核心技术之一,该技术要求将携砂液大排量地挤入地层,从而沟通天然裂缝,形成复杂的网络裂缝系统。但随着排量的增加,压裂液的管柱沿程摩阻将极大地上升,给开采该类非常规气藏带来了极大的挑战。实践表明,... 大型加砂压裂是开采非常规气藏的核心技术之一,该技术要求将携砂液大排量地挤入地层,从而沟通天然裂缝,形成复杂的网络裂缝系统。但随着排量的增加,压裂液的管柱沿程摩阻将极大地上升,给开采该类非常规气藏带来了极大的挑战。实践表明,油套同注工艺能够有效地降低大型压裂管柱沿程摩阻。采用降阻比公式计算管柱沿程摩阻,并结合流体力学计算管柱清水摩阻,借助当量直径计算不规则断面环空的清水摩阻。以川西实际施工摩阻数据为基础,修正了降阻比公式中的系数,得到一套针对川西油套同注工艺管柱摩阻计算公式。同时以川西×井实际施工数据为基础,计算了整个加砂压裂过程中油套同注工艺的管柱沿程摩阻值,描述了摩阻值随施工排量和砂浓度的动态变化过程,相比同排量下的油管注入,油套同注工艺可降低管柱沿程摩阻55 MPa左右。 展开更多

关键词 油套同注工艺 管柱沿程摩阻 大型压裂 降阻比 当量直径

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一体化管柱力学行为及螺纹密封性能研究 被引量：2

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作者 曹梦雨 徐德奎 +3 位作者 王尊策 温后珍 徐艳 卢玉 《地震工程与工程振动》 CSCD 北大核心 2019年第6期113-122,共10页

气井压裂投产一体化管柱在各工艺过程中将承受交变载荷作用,管柱的强度及密封性能会受到很大影响,需对其典型螺纹接头在各工况下的强度和密封性能进行校核。建立了某一体化管柱的变截面摩擦接触有限元模型,对其不同工况下的力学行为开... 气井压裂投产一体化管柱在各工艺过程中将承受交变载荷作用,管柱的强度及密封性能会受到很大影响,需对其典型螺纹接头在各工况下的强度和密封性能进行校核。建立了某一体化管柱的变截面摩擦接触有限元模型,对其不同工况下的力学行为开展了有限元分析,获得了螺纹接头的载荷边界。对螺纹接头在管柱生产和压裂等工况下的密封性能进行了有限元分析,结果表明该螺纹接头抗弯曲能力及承内外压能力较好,但抗拉性能较差,不宜在深井中使用。 展开更多

关键词 一体化管柱 管柱力学 变截面摩擦接触模型 螺纹密封 气井 压裂

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尤拉屯高产气井完井管柱振动损伤研究 被引量：6

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作者 阳明君 李海涛 +2 位作者 蒋睿 肖凯文 谢江 《西南石油大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2016年第1期158-163,共6页

针对尤拉屯气田典型管柱在生产过程中高速气流诱发的振动问题,展开了管柱振动损伤研究,研究中采用了大型有限元分析软件ANSYS建立高产气井带封隔器油管柱振动的有限元模型。利用该模型对管柱进行了振动分析,分析结果表明:离封隔器越远... 针对尤拉屯气田典型管柱在生产过程中高速气流诱发的振动问题,展开了管柱振动损伤研究,研究中采用了大型有限元分析软件ANSYS建立高产气井带封隔器油管柱振动的有限元模型。利用该模型对管柱进行了振动分析,分析结果表明:离封隔器越远振动位移、速度和加速度的幅值越大。详细地研究了全井段油管柱的轴向应力变化、屈曲损伤和中和点变化,同时分析了不同位置和不同产量下,屈曲管柱与套管柱的接触压力随时间的变化关系,为管柱摩擦磨损损伤机理的深入研究提供了定量的数据。最后对管柱进行了疲劳寿命预测,为管柱振动损伤预防措施的提出提供了理论基础。 展开更多

关键词 完井管柱 振动分析 屈曲损伤 摩擦损伤 寿命预测

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斜井管柱摩擦阻力和轴向载荷计算 被引量：1

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作者 李治军 张公社 聂飞鹏 《西部探矿工程》 CAS 2005年第3期62-63,共2页

在斜井中 ,考虑了方位角的变化 ,建立管柱受力平衡方程 ,推导出斜井中下管柱和提管柱时摩擦阻力和轴向载荷的简化力学模型 ,分析计算了下管柱和提管柱时摩擦阻力、轴向载荷以及管柱轴向变形等重要参数的解析公式。实例计算分析表明摩擦... 在斜井中 ,考虑了方位角的变化 ,建立管柱受力平衡方程 ,推导出斜井中下管柱和提管柱时摩擦阻力和轴向载荷的简化力学模型 ,分析计算了下管柱和提管柱时摩擦阻力、轴向载荷以及管柱轴向变形等重要参数的解析公式。实例计算分析表明摩擦阻力和轴向载荷的计算结果可以为钻井设备选型。 展开更多

关键词 斜井 管柱 摩擦阻力 轴向载荷 计算方法 受力变形

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斜井、定向井及水平井中管柱轴向摩擦阻力分析 被引量：4

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作者 戴江 李子丰 +2 位作者 于振东 张衍臣 窦益华 《天然气技术》 2008年第3期22-23,共2页

斜井、定向井及水平井轨迹一般包括垂直井段、造斜井段、稳斜井段、水平井段。斜井、定向井及水平井中,管柱通常都是贴在下井壁,因此由井口释放悬重给钻头施加钻压或压缩封隔器胶筒时,管柱和井壁之间将产生摩擦力,从而影响钻压传递。文... 斜井、定向井及水平井轨迹一般包括垂直井段、造斜井段、稳斜井段、水平井段。斜井、定向井及水平井中,管柱通常都是贴在下井壁,因此由井口释放悬重给钻头施加钻压或压缩封隔器胶筒时,管柱和井壁之间将产生摩擦力,从而影响钻压传递。文章考虑轴向摩擦阻力,分析了斜井、定向井及水平井中管柱钻压的传递规律,得出了相应的计算公式,据此可以指导钻压确定、封隔器选择和预留压缩距确定。以该公式计算海拉尔油田巴斜1井相关数据,计算结果与实际情况比较吻合。 展开更多

关键词 斜井 定向井 水平井 管柱 轴向摩擦力 分析

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大位移井钻井管柱作业极限实时预测方法 被引量：3

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作者 赵军 黄文君 高德利 《石油钻采工艺》 CAS 北大核心 2023年第5期523-531,共9页

大位移井长裸眼段钻进过程中,井眼约束因素复杂多变,如何准确预测管柱作业极限对于安全高效作业至关重要。为此,考虑测量数据的时效性,建立了分段摩阻系数实时反演方法,实现了钻进过程中井眼条件的实时监测;将管柱作业极限预测模型与摩... 大位移井长裸眼段钻进过程中,井眼约束因素复杂多变,如何准确预测管柱作业极限对于安全高效作业至关重要。为此,考虑测量数据的时效性,建立了分段摩阻系数实时反演方法,实现了钻进过程中井眼条件的实时监测;将管柱作业极限预测模型与摩阻系数实时反演方法结合,建立了管柱作业极限实时预测方法;最后,引入管柱作业安全系数的概念,建立了基于管柱作业极限的管柱作业风险实时评估方法。案例分析结果表明,该理论方法可实时预测大位移井钻进过程中的管柱作业极限,识别异常井段,实现管柱作业风险水平的定量评估,并实时识别约束管柱作业极限的主要因素,可为钻井过程中的风险识别与优化措施提供技术支撑。 展开更多

关键词 大位移井 管柱作业极限 实时预测 摩阻系数 风险评估

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考虑摩阻的圆弧井卡点深度计算模型研究 被引量：1

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作者 许清海 胡晋阳 +2 位作者 熊燃 王玉龙 樊剑锋 《石油机械》 北大核心 2018年第3期84-88,94,共6页

管柱卡点深度计算对整个大修工艺具有重要意义。现有的卡点计算模型忽略了井斜和动摩擦因数对卡点深度计算的影响,造成卡点深度计算与实际情况出现较大误差。鉴于此,基于胡克定律和微积分原理,在考虑圆弧井井斜及动摩擦的影响下,建立了... 管柱卡点深度计算对整个大修工艺具有重要意义。现有的卡点计算模型忽略了井斜和动摩擦因数对卡点深度计算的影响,造成卡点深度计算与实际情况出现较大误差。鉴于此,基于胡克定律和微积分原理,在考虑圆弧井井斜及动摩擦的影响下,建立了单一与复合管柱卡点深度计算模型,并给出了相应的数学解。对比分析结果表明:该模型能够更好地描述卡点深度与管柱伸长量之间的关系,使得卡点深度计算更为精确;现场作业中若忽略这种计算差异,会导致管柱在受拉时达到抗拉强度极限而损坏管柱,且在需要使用倒扣工艺解卡时会影响倒扣精度,造成不必要的井下二次事故。研究结果对大修倒扣工艺的现场应用具有一定的指导意义。 展开更多

关键词 圆弧井 复合管柱 动摩擦 卡点深度 数学模型

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