摩阻扭矩

摘要： 为了实现对墨西哥深水盐下高难度井的实时跟踪,中海油引进了包括设计模拟、水力参数、摩阻扭矩及地层压力实时模拟计算等功能的专家辅助决策系统,该系统可在高难度井作业前进行设计预演以优化设计。在作业过程中实时模拟计算,分析作业风险并提出解决措施,制定实时动态跟踪及管理作业方案。通过作业实践证明,辅助决策取得了良好效果,降低了现场作业风险。

摘要： 利用系统聚类分析,将整个井眼划分为多个不同摩阻因数的井段,结合钻柱摩阻扭矩模型,采用模拟退火算法反演计算各个井段摩阻因数的最优值;基于分段摩阻因数,考虑钻机承载能力、岩石破碎条件、摩阻力条件、钻柱强度条件、钻柱刚度条件,建立水平井延伸极限判断准则和预测模型。现场应用结果表明:采用分段摩阻因数反演方法计算的大钩载荷和井口扭矩的预测值与实测数据具有良好的相关关系,平均误差绝对值分别为3.72%、3.45%,较传统反演方法预测精度分别提高54.8%、51.8%。随摩阻因数的增大,水平井延伸极限明显降低。该结果可为水平井延伸极限预测提供参考。

摘要： 针对华北油田JX井二开Ф215.9mm井眼钻井轨迹控制难度大、摩阻扭矩大、井眼清洁困难、地层岩性变化大、易垮塌、漏失等难题,在使用Landmark软件计算井下岩屑床分布、不同钻具组合形式下钻头侧向力的基础上,通过开展水力振荡器、井眼清洁工具应用,进行钻头优选,优化钻具组合、钻井参数,以及聚合物钻井液配合新型防塌、防漏、润滑剂等技术,实现一趟钻钻进馆陶组、东营组、沙河街组地层,进尺1883m,机械钻速达20.25m/h,事故复杂率为零,多项技术指标明显优于区块同类型井。JX井二开"一趟钻"钻井技术的成功实施,为华北油田束鹿凹陷提质高效开发提供借鉴意义,为复杂井眼轨迹、多组地层井段实施"一趟钻"钻井技术提供了经验。

摘要： 渤海A油田浅层大位移井最大水垂比为2.98,突破了渤海湾水垂比的现有极限。其浅部地层疏松,井眼轨迹控制难度大,泥岩易水化膨胀,频繁出现倒划眼困难和下套管遇阻等复杂情况。针对以上问题,在定向井轨迹设计、大位移井安全钻井周期、井身结构优化、大位移井摩阻扭矩及钻井液性能等方面进行了技术研究。结果表明,采用大位移井均布设在外排井槽,保持井斜角为73°~76°、浅部地层使用大弯角马达,深部地层使用旋转导向进行钻进,大位移井安全钻井周期约为32 h,建议钻进过程中提高机械钻速;井深在4000~4500 m的大位移井,推荐采取五开井身结构;反演得到大位移井套管内摩阻系数为0.25、裸眼内摩阻系数为0.35~0.40,推荐Φ244.48 mm套管选择69.94 kg/m(47 PPF),作业时可根据实际情况选择部分漂浮、全漂浮+旋转以及部分漂浮+旋转这3种下套管方式;储层段采用“预防为主+防堵结合”思路,在传统的无固相钻井液中加入超细碳酸钙,提高承压封堵性能及储层保护性能。该研究成果对于浅层大位移井的设计和施工具有一定参考意义。

摘要： 大位移井钻井已成为目前复杂地区油气勘探开发的重要手段,合理的井身结构设计是大位移井钻井作业成功与提高作业效率的关键。大位移井井斜大、稳斜段长、水平位移大、裸眼井段长、水垂比高的特殊属性导致钻井作业难度大且风险高。通过对大位移井钻井技术特点进行分析,确立了大位移井井身结构设计原则与思路,制定了大位移井身结构设计流程,设计过程应综合考虑长裸眼段井壁稳定性差、摩阻扭矩高、管柱屈曲严重、井眼清洁难度大等影响因素并形成一体化的技术思考。研究思路与成果在渤海油田某大位移井设计中得到了成功应用,创造了渤海油田大位移井水垂比3.22的纪录,从而为大位移井井身结构设计优化与安全施工提供了技术参考。

摘要： 苏里格气田位于鄂尔多斯盆地中部,勘探面积约5 ×104 km2以上,是我国陆上储量规模最大、产量最高的致密砂岩天然气气田。但其单井产量低、递减速度快,制约气田的发展,水平井可大大提高单井产量和采收率。二开水平井与三开水平相比,可节约一层技术套管,节约钻井成本15%。本文针对召51-38-9H2二开水平井钻井刘家沟组井漏、石千峰组井塌、水平段托压严重、井眼清洁困难、完井套管下入困难、固井优质率低等难点,通过承压试验、优化井眼轨道、新型减摩降阻工具、优化钻具组合、盐水低固相钻井液体系、套管居中等配套技术措施,水平段达到1300 m,取得了二开水平井关键技术突破。

摘要： 针对冀东大位移井目的层垂深大、造斜点浅、裸眼段长等特点,开展了深层大位移井钻柱安全性评价研究.基于软杆摩阻扭矩分析模型,建立了不同工况条件下摩阻扭矩计算方法,分析了大位移井摩阻、扭矩分布情况,评价了钻井轨迹、摩擦系数等对钻井摩阻扭矩的影响,并提出了相应的降摩减阻技术措施.计算结果和实钻表明,深层大位移井侧向力受力分布集中在上部浅层造斜段,并且容易造成钻具的疲劳和破坏;钻井过程中起钻摩阻和钻进时扭矩较大,摩阻扭矩受井眼轨迹和井下摩擦系数的影响.分析计算结果对大位移井井下摩阻扭矩控制和钻柱的合理选择达到有效指导的目的.

摘要： 钻进过程中钻柱的非线性屈曲影响着摩阻扭矩试验装置的安全和平稳运行.针对现有的水平井摩阻扭矩试验装置,基于动力学软件ADAMS,结合力平衡理论和相似理论,建立了与真实试验装置具有一致钻井参数的水平井段钻柱-井壁动态非线性接触模型.研究了不同钻压下钻柱在井筒中的运动状态与钻柱系统各测点的偏移量,通过分析得到钻柱屈曲的临界预警钻压为29 N,进一步保证了装置的安全运行,提高了钻柱摩阻扭矩装置的试验效率.另因钻柱系统在井筒中的钻进过程难以观测,结合仿真结果,基于Keyshot软件重现了井下钻具组合钻进过程,实现了井下钻柱系统工作状态的可视化.在试验和理论相互补充、支撑的同时便于利用该装置针对钻柱摩阻扭矩开展更深层次的研究.

摘要： X井是为南堡35-2S油田剩余油挖潜而计划实施的一口大位移井,该井水平段长度大于4000 m,水垂比大于3,具有垂深浅、水平段长的特点.钻井技术方案可行性评估是大位移井安全作业的重要前提,合理的井身结构、轨道优化设计、摩阻扭矩和水力参数分析是保证大位移井顺利施工的重要技术措施.利用Landmark软件,并通过已钻井实钻数据反演出摩擦系数对X进行优化设计,结果可知:X井用增曲率剖面进行井眼优化设计,减少了井眼进尺;采取四开次井身结构,套管内摩擦系数0.25、裸眼内摩擦系数0.46对应的244.5 mm套管和114.3 mm筛管下入技术可行,且215.9 mm井段满足井眼清洁要求,优化设计为X井现场的钻井作业提供了技术支持.

摘要： 为研究大位移井井眼清洁与摩阻扭矩的关系,以及岩屑对当量循环密度(equivalent circulation density,ECD)的影响,利用瞬态岩屑运移模型模拟岩屑在井筒中的瞬态运移过程,并结合实钻井数据分析岩屑对ECD的影响,检验几种常用井眼的经验清洁方法;在实际钻井过程中,考虑到井筒中岩屑的数量和ECD控制要求,提出了大位移井井眼清洁新标准。结果表明:岩屑对ECD的影响随着水平段长度的增加而增加,岩屑对ECD的影响可以通过调节循环频率或机械钻速(rate of penetration,ROP)来控制;从ECD和扭矩-摩阻分析中获得井筒允许的最大岩屑量,综合考虑防止卡阻所需的流速和循环时间这2个因素,并将所得结果作为大位移井井眼清洁的新标准;研究成果还可用于从ECD管理角度确定大位移井裸眼的延伸极限长度。

摘要： 长裸眼段水平井井下钻柱的摩阻扭矩控制是成功的关键.本文通过钻柱井下受力分析,得出摩阻扭矩控制可通过摩阻系数和钻柱对井壁的正压力两个方向实现.通过调整钻井液润滑性能、改变钻柱与井壁的相对运动形式、改善井眼质量等措施可以减小摩阻系数.通过优化井眼轨迹、优选钻具组合等措施,可以减小钻柱对井壁的正压力.通过软件模拟及现场实钻结果验证,得出钻柱的摩阻扭矩对摩阻系数较为敏感,当现场实钻过程中,通过软件模拟反演计算裸眼井段摩阻系数较高时,需要综合采取清洗井眼、加入润滑剂、塑料小球、加装滚轮扶正器等措施降低摩阻系数,并可通过在水平段灌入低密度泥浆,在直井段灌入高密度泥浆,增加套管下入动力,保障套管顺利下入.

摘要： 为有效开发深层致密火山岩、砂岩气藏降低钻井成本,吉林油田公司采用了小井眼长水平段水平井方式开发长岭及龙深气田,针对钻井后期摩阻、扭矩偏大造成频繁起下钻严重影响着钻井速度的现象,利用常规方法建立钻柱摩阻、扭矩模型很难符合工程实际,采取CasingRun摩阻扭矩软件来进行摩阻、扭矩分析计算和摩阻系数拟合,形成摩阻分析方法.

摘要： 气体钻水平段时摩阻扭矩问题比较突出,大大增加了水平段轨迹控制难度和风险.结合川东北气体钻水平段现场试验,开展了气体钻水平段摩阻扭矩预测分析研究.模拟计算分析表明,气体钻井条件下摩擦系数比常规钻井大许多,是导致气体钻水平段严重摩阻扭矩的直接原因.气体钻水平段要严格设计和使用倒装钻具组合,加重钻杆以下的普通钻杆(斜坡钻杆)长度要合理,应尽可能使加重钻杆位于直井段及小斜度井眼内,以便尽可能降低摩阻扭矩及其不利影响.

摘要： 在大位移井施工过程中,随着测深的增加,管柱与井壁之间的摩擦力限制了水平位移进一步延伸。当管柱在井内旋转时产生的摩阻扭矩会削减传递到钻头上的扭矩；甚至会超过钻杆或驱动系统的扭矩极限,造成钻具、驱动系统损坏或引起井下复杂事故。进行摩阻扭矩分析是保证大位移井的实施必不可少的步骤。

摘要： 在回顾钻柱力学发展进程的基础上,总结了摩阻扭矩的研究现状,探讨了基于全井钻柱非线性系统动力学的摩阻扭矩计算方法,获得了一些有价值的结论性认识,并针对大位移水平井给出了解析式.

摘要： 针对南堡滩海海油陆采大位移井钻井过程中遇到的技术难题,从井眼压力平衡、摩阻扭矩计算、套管磨损预测和井眼清洁性四个方面对裸眼延伸极限进行了分析.结果表明:摩阻扭矩和潜山裂缝地层漏失是制约冀东油田大位移井井眼延伸能力的主要影响因素.基于常规钻井技术,通过对井眼轨道、复合钻柱、水力学参数和摩阻扭矩控制措施的优化,并在潜山裂缝型窄密度窗口地层应用欠平衡及控压钻井技术,提高了大位移井井眼的延伸能力.目前,南堡滩海已完钻水平位移大于3000m大位移井30余口,最大水平位移达到了4941m,井深6387m,潜山裂缝型易漏储层井眼延伸长度从最初的106m达到现在的483m,取得了显著的经济效益.

摘要： 本发明公开了一种降摩减阻扭矩离合装置，它包括上接头（1）、下接头（2）、电器接头（4）、中间接头（5）和推压液缸体（6），活塞轴（7）的上、下端部分分别设置在中间接头（5）和下接头（2）内，中间接头（5）内设置有电磁控制阀（14），下接头（2）内设置有牙嵌离合器，牙嵌离合器的外牙体（11）安装在活塞轴（7）的下端部分，密封套（3）内设置有电子板（15）和用于接收地面所传递信息的传感器（16）；它还公开了降摩减阻的方法。本发明的有益效果是：可根据需要在钻进过程中控制钻具平稳传递扭矩或分离扭矩，有利于降低钻柱摩阻和扭矩，减轻或防止钻进托压，提高大斜度井、水平井及大位移井钻井技术水平。

摘要： 本发明公开了一种井下摩阻和扭矩实时监测分析方法，采用顶驱或转盘大钩载荷、扭矩、井深的实时数据作为井下摩阻和扭矩实时分析的数据依据，按不同摩擦系数和钻井作业工况，分别生成动态井深的预测井口大钩载荷及扭矩曲线；通过实时数据生成大钩载荷与扭矩的实时趋势线，选定井下摩擦系数，以及趋势线与预测井口大钩载荷及扭矩曲线对比图；选取对比图中的摩阻或扭矩异常的动态井深和摩擦系数，分别生成静态井深的钻具受力分析图，井下摩阻及扭矩分布图。本发明利用井口实时数据，结合动态及静态井深的管柱力学分析，实现对不同工况下的井下摩阻、扭矩的动态监测和静态分析，为现场施工提供及时有效的井下复杂分析判断依据。

摘要： 本发明公开了基于相似度理论的复杂结构井动态摩阻扭矩计算方法，首先建立标准井的全井钻柱系统相对应的动力学模型，采用有限元法计算钻柱受到的动态摩阻扭矩，将计算数据采用插值方法进行扩展到更广泛的井斜角跨度；其次采用有限元动力学模型计算力学参数对摩阻扭矩计算结果的影响，量化各力学参数在摩阻扭矩计算结果上所占的比率，形成数值规律；匹配与模拟井相似的标准井，评估标准井与模拟井之间的相似和差异处；最后将模拟井与标准井之间的相似和差异处转化为计算数值，通过线性叠加法得到模拟井的计算结果；本发明方法解决目前基于有限元法钻柱摩阻扭矩计算方法存在的计算速度较慢，现场应用受阻的问题。

摘要： 本文提供了一种摩阻扭矩的综合摩擦系数的确定方法、预警方法及装置，其中确定方法包括：获取当前井在井深方向上各个位置对应的基础数据组；基于所述各个位置对应的基础数据组，沿井深方向对当前井进行分段，并确定当前井中每段对应的基础数据组；根据当前井中每段对应的基础数据组，确定每段对应的超参数；根据每段对应的超参数，设置每段对应的多参数非线性反演算法；根据当前井中每段对应的基础数据组，利用每段对应的多参数非线性反演算法，计算得到每段对应的综合摩擦系数的预测值。本文能够提高摩阻扭矩的综合摩擦系数的计算准确度，通过综合摩擦系数的预测值可以进一步计算得到摩阻扭矩，提高了摩阻扭矩的计算准确度。

摘要： 一种钻柱摩阻扭矩测试试验装置，包括钻压加载系统、旋转系统、井身模拟系统、检测系统；钻压加载系统包括伺服电机一，伺服电机一通过同步轮连接同步带从而带动滚珠丝杠旋转，滚珠丝杠与滑台相连，滑台沿滚珠丝杠上下运动；旋转系统包括设置在滑台上的伺服电机二，伺服电机二通过联轴器连接钻柱使其进行旋转运动；井身模拟系统包括钻柱，钻柱底部连接井筒一端，井筒另一端连接钻头；检测系统包括安装在钻柱水平段的位移传感器、压缩力传感器，钻柱竖直段和水平段的动态扭矩传感器、拉压力传感器；钻头端部设置有可钻性装置；本发明具有操作简单，易于实现的特点。

摘要： 本发明公开了基于相似度理论的复杂结构井动态摩阻扭矩计算方法，首先建立标准井的全井钻柱系统相对应的动力学模型，采用有限元法计算钻柱受到的动态摩阻扭矩，将计算数据采用插值方法进行扩展到更广泛的井斜角跨度；其次采用有限元动力学模型计算力学参数对摩阻扭矩计算结果的影响，量化各力学参数在摩阻扭矩计算结果上所占的比率，形成数值规律；匹配与模拟井相似的标准井，评估标准井与模拟井之间的相似和差异处；最后将模拟井与标准井之间的相似和差异处转化为计算数值，通过线性叠加法得到模拟井的计算结果；本发明方法解决目前基于有限元法钻柱摩阻扭矩计算方法存在的计算速度较慢，现场应用受阻的问题。

摘要： 本发明属于管柱力学技术领域，尤其涉及一种三维弯曲井眼中管柱摩阻扭矩的室内实验研究装置，用于对三维弯曲井眼中管柱摩阻扭矩计算模型的优选和改进三维弯曲井眼中管柱摩阻扭矩的室内实验研究装置，其整体分为驱动系统、测量系统、模拟管柱组合系统和固定系统四大部分，分别为伺服电机、加载丝杠、位移传感器、拉压力传感器、扭矩传感器、模拟管柱、模拟井筒等，其中伺服电机数量为两个，前部的伺服电机通过减速器连接加载丝杠，后部的伺服电机通过减速器连接管柱连接接头。本发明具有如下特点，模拟管柱的刚度和尺寸可变，模拟井筒的井眼曲率和扭转角可调，可产生轴向和旋转运动，并可实现位移、拉压力和扭矩的实时监测和显示，模拟多种工况。

摘要： 本实用新型公开了一种模拟钻杆与钻井液泥饼之间动态摩阻扭矩的测试装置，涉及钻井液性能测试技术领域，包括：升降装置、钻杆模型、岩样砂盘、驱动装置和扭矩传感器，岩样砂盘固定设置于升降装置的升降端面，驱动装置的输出轴通过两个传动装置传动连接于钻杆模型的中心轴的两端，钻杆模型设置于岩样砂盘的上方，岩样砂盘在升降装置的作用下能够向钻杆模型移动，扭矩传感器的输入端连接于驱动装置的输出轴上，本实用新型提供的装置能够较为真实的模拟出实际工作中钻杆与钻井液泥饼之间的摩擦扭矩，以便于后续分析评价不同润滑剂形成的钻井液泥饼对钻井液润滑性能的改善情况。

摘要： 一种钻柱摩阻扭矩测试试验装置，包括钻压加载系统、旋转系统、井身模拟系统、检测系统；钻压加载系统包括伺服电机一，伺服电机一通过同步轮连接同步带从而带动滚珠丝杠旋转，滚珠丝杠与滑台相连，滑台沿滚珠丝杠上下运动；旋转系统包括设置在滑台上的伺服电机二，伺服电机二通过联轴器连接钻柱使其进行旋转运动；井身模拟系统包括钻柱，钻柱底部连接井筒一端，井筒另一端连接钻头；检测系统包括安装在钻柱水平段的位移传感器、压缩力传感器，钻柱竖直段和水平段的动态扭矩传感器、拉压力传感器；钻头端部设置有可钻性装置；本实用新型具有操作简单，易于实现的特点。

摘要： 本实用新型属于管柱力学技术领域，尤其涉及一种三维弯曲井眼中管柱摩阻扭矩的室内实验研究装置，用于对三维弯曲井眼中管柱摩阻扭矩计算模型的优选和改进三维弯曲井眼中管柱摩阻扭矩的室内实验研究装置，其整体分为驱动系统、测量系统、模拟管柱组合系统和固定系统四大部分，分别为伺服电机、加载丝杠、位移传感器、拉压力传感器、扭矩传感器、模拟管柱、模拟井筒等，其中伺服电机数量为两个，前部的伺服电机通过减速器连接加载丝杠，后部的伺服电机通过减速器连接管柱连接接头。本发明具有如下特点，模拟管柱的刚度和尺寸可变，模拟井筒的井眼曲率和扭转角可调，可产生轴向和旋转运动，并可实现位移、拉压力和扭矩的实时监测和显示，模拟多种工况。