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Approach to the Design Calculation of Sucker Rod Pumping Systems in Coalbed Methane Wells

Chinese Journal of Mechanical Engineering 2011年第6期24卷 983-991页

作者： WANG Fudong LIU Xinfu guan zhichuan LIU Chunhua School of Petroleum Electronic Engineering China University of Petroleum Qingdao 266555 China Qingdao TSC Offshore Equipment Co Ltd. Qingdao 266108 China

The existing design of the pumping systems mainly focuses on the approximate computational formulae and procedures,which are developed based on the analytic approaches of conventional oil/gas *** calculation of polished rod loads usually just concerns about the static and inertial *** the computation of gearbox torque generally uses empirical formulae and correction *** above modeling procedures,if applied to the coalbed methane（CBM） wells,can not give the desired accuracy of the system design and its pertinent *** this paper,based on the kinematic and dynamic analysis of the pumping system,the kinematic relation of polished rod is analyzed,and the variation of the total loads of polished rod is developed with the limits of CBM well conditions along the *** gearbox torque calculation model is established by combining the counterbalance effect with the calculated dynamometer cards and torque *** application characteristics of this model are demonstrated by the example of ZH002-4 well in Qinshui *** interpretations of results show that the cranks of beam units should rotate in a counter clockwise direction viewed with the wellhead to the *** with oil？gas fields,the dynamic and friction to polished rod load ratios are relatively high and the computation of polished rod loads should involve the static and inertial loads,as well as vibration and friction *** the dynamic load ratio decreases rapidly during the ***,the total deformation of the string is small in CBM *** for balanced operation,the gearbox torque load usually has two approximately equal peaks and the magnitudes of instantaneous torque are just within 50% of unbalanced gearbox *** proposed research improves efficiency of the pumping system,loads the pumping unit more uniformly,and provides the reasonable basis for selecting the units.

关键词： sucker rod pump kinematic analysis polished rod load dynamometer card gearbox torque

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能源转型下石油工程专业实践教学体系创新实践

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实验室研究与探索 2025年第1期44卷 182-185,256页

作者：刘永旺管志川齐宁侯健陈德春姚传进中国石油大学(华东)深层油气全国重点实验室石油工程学院山东青岛266580

在能源行业快速升级转型背景下,石油行业高标准的作业及安全要求限制了石油工程专业学生现场实践,自动化的装备及复杂的施工工艺使得校内不易开展实践教学,擅长于基础研究但无现场工作经历的指导教师不利于引领学生实践,最终导致学生弱... 详细信息

在能源行业快速升级转型背景下,石油行业高标准的作业及安全要求限制了石油工程专业学生现场实践,自动化的装备及复杂的施工工艺使得校内不易开展实践教学,擅长于基础研究但无现场工作经历的指导教师不利于引领学生实践,最终导致学生弱于实践能力,且存在越来越弱的趋势,难以支撑行业的快速转型升级。针对此问题,创新性的构建了“6+1”实践教学模式,打造了校内校外“实+虚”结合实践教学平台,建立了“三驱联动,四位一体”实践模式运行保障机制,形成了系统的实践教学体系,提高了学生解决实际石油工程现场复杂问题的能力,提高了学校石油工程专业人才培养水平。

关键词：能源行业转型升级石油工程专业实践教学人才培养

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深水钻井井筒全瞬态传热特征

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石油学报 2011年第4期32卷 704-708页

作者：宋洵成管志川中国石油大学石油工程学院山东青岛266555

深水钻井作业期间的井筒温度是深水钻井设计和安全钻井的重要基础数据。基于深水钻井液循环时井筒与地层和海水的传热机理,建立了全瞬态深水钻井液循环温度计算模型,模型与Holmes实验井实测温度吻合程度较高。利用一口深水模拟井数据,... 详细信息

深水钻井作业期间的井筒温度是深水钻井设计和安全钻井的重要基础数据。基于深水钻井液循环时井筒与地层和海水的传热机理,建立了全瞬态深水钻井液循环温度计算模型,模型与Holmes实验井实测温度吻合程度较高。利用一口深水模拟井数据,分析了水深、水温、隔水管保温层等因素对钻井液循环温度的影响。研究表明,深水井筒温度随井深变化幅度小,一般不超过30℃;水深相差500m时,一般会使井底温度相差约5℃,但基本不影响钻井液出口温度;隔水管保温层对井筒温度影响大,而季节变化对深水钻井液的循环温度基本没有影响。

关键词：深水钻井井筒温度传热钻井液全瞬态模型

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深水钻井导管和表层套管横向承载能力分析

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石油学报 2009年第2期30卷 285-290页

作者：管志川苏堪华苏义脑中国石油大学石油工程学院山东东营257061 中国石油集团公司钻井工程技术研究院北京100097

根据桩基和材料力学理论,建立了适于深水钻井的导管和表层套管横向承载能力分析模型。模型中考虑了深水钻井中横向和竖向载荷的共同作用、可变的管柱抗弯刚度以及管柱与地基间的非线性响应等特征。通过对模型进行数值求解,对不同影响因... 详细信息

根据桩基和材料力学理论,建立了适于深水钻井的导管和表层套管横向承载能力分析模型。模型中考虑了深水钻井中横向和竖向载荷的共同作用、可变的管柱抗弯刚度以及管柱与地基间的非线性响应等特征。通过对模型进行数值求解,对不同影响因素下沿管柱的横向位移、转角、弯矩、剪力和地基反力进行了分析,结果表明:载荷对管柱的作用集中在管柱上部较短的一段区域;竖向载荷对管柱横向承载力影响不大;套管下入深度超过一定值后,较大的下入深度对其横向承载能力几乎没有影响;海底浅部地层地基类型对管柱的横向承载能力有一定影响;有必要通过现场取样获得浅部地层的地质资料,对深水钻井井口力学稳定性进行分析。

关键词：深水钻井导管表层套管横向承载力竖向载荷分析模型

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基于不确定度理论的ECD不确定性定量表征方法

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钻井液与完井液 2018年第2期35卷 62-67页

作者：管志川胜亚楠中国石油大学(华东)石油工程学院山东青岛266580

井底当量循环钻井液密度(ECD)是影响钻井安全的重要参数,准确预测ECD是保障钻井安全有效进行的前提。目前,中国钻井作业大多数仍采用传统的水力学计算模型对ECD进行预测。根据传统的钻井水力学计算模型得到的结果能够大致反映ECD的变化... 详细信息

井底当量循环钻井液密度(ECD)是影响钻井安全的重要参数,准确预测ECD是保障钻井安全有效进行的前提。目前,中国钻井作业大多数仍采用传统的水力学计算模型对ECD进行预测。根据传统的钻井水力学计算模型得到的结果能够大致反映ECD的变化趋势,但是由于其模型的精度以及计算模型中输入参数的模糊性等问题,使得准确预测ECD难度大,计算值与实际值之间必然存在误差,存在一定的不确定性。因此,需要对钻井过程中ECD的预测结果进行不确定性分析。笔者在综合分析ECD定量计算模型的基础上,首先讨论了ECD不确定性的来源,然后基于不确定度理论推导了ECD不确定度计算公式,并进行了实例分析,为ECD的科学描述提供了一种新思路,为保障钻井安全提供技术支持。

关键词：钻井液循环当量密度不确定度理论概率论钻井安全

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复杂深井超深井的新型套管柱程序

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石油钻采工艺 2000年第5期22卷 14-18页

作者：邹德永管志川石油大学石油工程系山东东营257062

国内现用的 5层套管柱程序层次少 ,结构单一 ,不能满足复杂地质环境的深井及超深井钻井的需要。文中对增加套管柱层次的方法进行了研究 ,从增大上部井眼及套管尺寸、采用小井眼技术、采用无接箍套管和扩眼钻头、优化套管与井眼尺寸组合... 详细信息

国内现用的 5层套管柱程序层次少 ,结构单一 ,不能满足复杂地质环境的深井及超深井钻井的需要。文中对增加套管柱层次的方法进行了研究 ,从增大上部井眼及套管尺寸、采用小井眼技术、采用无接箍套管和扩眼钻头、优化套管与井眼尺寸组合等 4个方面考虑来增加套管柱层次。提出了 6种新型套管柱程序 ,对复杂深井及超深井的钻井设计有一定的指导意义。

关键词：复杂构造深井超深井程序设计套管柱钻井

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修正设计系数的套管层次与下入深度设计方法

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中国石油大学学报（自然科学版） 2016年第2期40卷 76-82页

作者：柯珂管志川王志远路保平中国石化石油工程技术研究院北京100101 中国石油大学石油工程学院山东青岛266580

传统井身结构设计过程中用以确定安全钻井液密度窗口所采用的各类设计系数均采用经验或统计估算的方法,且在全井段各设计系数取值相同。对原有安全钻井液密度窗口确定准则中的部分公式和系数进行改进和修正,并提出一种修正设计系数的井... 详细信息

传统井身结构设计过程中用以确定安全钻井液密度窗口所采用的各类设计系数均采用经验或统计估算的方法,且在全井段各设计系数取值相同。对原有安全钻井液密度窗口确定准则中的部分公式和系数进行改进和修正,并提出一种修正设计系数的井身结构设计方法,新方法中各类设计系数将根据实际井条件精细计算,避免过度浪费安全窗口空间,使井身结构设计结果更为合理高效。以西非深水区块B-1井为例进行实例计算。结果表明,不同井段、不同井眼尺寸对各类设计系数具有明显影响,尺寸差距越大,设计系数的差异性也越大,其对井身结构设计结果的影响也越大。

关键词：深水钻井井身结构设计设计系数安全钻井液密度窗口井涌允量

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深井、超深井套管与钻头系列分析研究

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石油钻探技术 2000年第1期28卷 14-16页

作者：管志川邹德永石油大学(华东)石油工程系山东东营257062

对国内外深井超深井井身结构设计以及所采用的套管与钻头系列进行的调研和分析表明,我国目前在深井超深井钻井中采用的套管与钻头系列较单一,对钻井液的依赖性太强,难以满足深井超深井钻井的需要。而国外在深井超深井钻井中采用了多种... 详细信息

对国内外深井超深井井身结构设计以及所采用的套管与钻头系列进行的调研和分析表明,我国目前在深井超深井钻井中采用的套管与钻头系列较单一,对钻井液的依赖性太强,难以满足深井超深井钻井的需要。而国外在深井超深井钻井中采用了多种套管与钻头系列,其适应范围广,有较灵活的选择余地。通过研究,推荐了可应用于我国深井超深井钻井的六种套管与钻头系列。

关键词：深井超深井井身结构设计套管钻头

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大斜度井旋转钻柱横向振动规律比例实验研究

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振动与冲击 2019年第9期38卷 216-222页

作者：温欣管志川梁德阳周英操中国石油钻井工程技术研究院北京102206 中国石油勘探开发研究院北京100083 中国石油大学(华东)石油工程学院山东青岛266580

针对振动引起的钻柱磨损与失效等问题,利用钻柱动力学实验装置测量了大斜度旋转钻柱的横向振动情况,通过快速傅里叶变换对振动频率进行了分析,并根据钻柱振动位移数据计算了振动加速度,定量研究了不同转速和钻压下的横向振动规律。实验... 详细信息

针对振动引起的钻柱磨损与失效等问题,利用钻柱动力学实验装置测量了大斜度旋转钻柱的横向振动情况,通过快速傅里叶变换对振动频率进行了分析,并根据钻柱振动位移数据计算了振动加速度,定量研究了不同转速和钻压下的横向振动规律。实验结果表明:低转速时横向振动频率等于激振频率;高转速条件下观察到钻柱"次生摆动",同一运动周期内钻柱摆动次数增加,该现象导致钻柱横向振动频率加倍,横向振动加速度上升;随着钻压的增大,钻柱摆动平均加速度保持稳定,但钻柱横向振动频率减小,无因次频率从2降为1,表明高钻压对高转速下产生的次生摆动起抑制作用。

关键词：钻柱横向振动大斜度井钻进参数频率加速度

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元坝地区陆相地层钻井提速配套技术

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天然气工业 2013年第7期33卷 80-84页

作者：龙刚刘伟管志川唐洪卫江波中国石油大学(华东)石油工程学院中国石化西南油气分公司工程技术处中国石化西南石油工程有限公司四川钻井分公司

四川盆地元坝气田天然气资源丰富,是中国石化的重点勘探开发区块,但钻速慢、钻井周期长是该区深井—超深井所面临的共同难题,该区域陆相侏罗系沙溪庙组—三叠系须家河组地层岩石致密、硬度高、可钻性差,此井段钻井周期约200d,占全井钻... 详细信息

四川盆地元坝气田天然气资源丰富,是中国石化的重点勘探开发区块,但钻速慢、钻井周期长是该区深井—超深井所面临的共同难题,该区域陆相侏罗系沙溪庙组—三叠系须家河组地层岩石致密、硬度高、可钻性差,此井段钻井周期约200d,占全井钻井周期的45%,严重制约了钻井提速提效。为此,开展了扭力冲击器配合PDC钻头、涡轮配合孕镶金刚石钻头、气体钻井等新技术应用试验,在试验效果的技术经济分析基础上,提出了延长气体钻井应用井段和深度的方案;对于不宜开展气体钻井的钻井液井段,如侏罗系自流井组中上部以浅地层或钻井液密度较低的地层推荐采用扭力冲击器提速,自流井组中下部—须家河组地层推荐应用涡轮钻具提速的方案。YB27-1H等11口井第三次开钻的314.1mm井段平均进尺1 885.29m,钻井周期缩短到166.18d,较前期平均值缩短34d。采用上述配套技术后,无论是钻井周期、日进尺均优于前期施工井,陆相地层提速提效取得了显著效果。

关键词：元坝气田钻井技术扭力冲击器涡轮钻井气体钻井四川盆地

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