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基于邻井灰色信息的钻井风险评价方法

中国安全科学学报 2024年第6期34卷 99-108页

作者：魏凯王晨阳吴德胜郭勇廖华林长江大学油气钻完井技术国家工程研究中心湖北武汉430100 长江大学油气钻采工程湖北省重点实验室湖北武汉430100 中国石油新疆油田分公司工程技术研究院新疆克拉玛依834000 中国石油大学(华东)石油工程学院山东青岛266580

为解决油气开发过程中未知地层钻井风险难以预测的问题,基于邻井灰色信息提出钻井风险评价方法。首先采用三参数区间灰数描述地层信息;其次采用深度平差和加权差值方法,根据邻井灰色信息构建目标井灰色井筒信息矩阵,并在此基础上建立三... 详细信息

为解决油气开发过程中未知地层钻井风险难以预测的问题,基于邻井灰色信息提出钻井风险评价方法。首先采用三参数区间灰数描述地层信息;其次采用深度平差和加权差值方法,根据邻井灰色信息构建目标井灰色井筒信息矩阵,并在此基础上建立三参数灰色安全钻井液密度窗口;然后依据广义强度—干涉理论,建立包括溢流、井漏、坍塌及吸附卡等风险的评价模型;最后对西部某油田的5口井进行实例分析。结果表明:引入的井筒信息矩阵概念,描述和计算深度平差和加权插值优化参数,构建目标井井筒信息剖面;利用三参数区间灰数和井筒信息矩阵构建的灰色安全钻井液密度窗口,大幅降低钻井风险评估中的不确定性;基于广义强度—干涉理论的钻井风险评价模型得出的评估结果与实际工况一致。

关键词：邻井灰色信息钻井风险三参数区间灰数井筒信息矩阵安全钻井液密度窗口

Mechanical Properties of Methane Hydrate-Bearing Interlayered Sediments

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Journal of Ocean University of China 2019年第6期18卷 1344-1350页

作者： DONG Lin LI Yanlong LIU Changling liao hualin CHEN Guoqi CHEN Qiang LIU Lele HU Gaowei School of Petroleum Engineering China University of Petroleum(East China)Qingdao 266555China The Key Laboratory of Gas Hydrate Qingdao Institute of Marine GeologyMinistry of Natural ResourcesQingdao 266071China Laboratory for Marine Mineral Resources Qingdao National Laboratory for Marine Science and TechnologyQingdao 266237China

The complex distribution of gas hydrate in sediments makes understanding the mechanical properties of hydrate-bearing sediments a challenging *** mechanical behaviors of hydrate-bearing interlayered sediments are still poorly known.A series of triaxial shearing tests were conducted to investigate the strength parameters and deformation properties of methane hydrate-bearing interlayered sediments at the effective pressure of 1 *** results indicate that the stress-strain curves of hydrate-bearing interlayered sediments are significantly different from that of hydrate-bearing *** peak strength,Young's modulus,initial yielding modulus,and failure mode are deeply affected by the methane hydrate *** failure behaviors and mechanism of strain softening and hardening patterns of the interlayered specimens are more complicated than those of the integrated *** study compares the different mechanical behaviors between integrated and interlayered specimens containing gas hydrate,which can serve as a reference for the prediction and analysis of the deformation behaviors of natural gas hydrate reservoirs.

关键词： gas hydrate interlayered sediments mechanical property triaxial shearing tests strength parameters

Mechanism Analysis of jet drilling Rock by Numerical Simulation and Experiment

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Mechanism Analysis of jet drilling Rock by Numerical Simulat...

2011 International Conference on Energy and Environment(ICEE 2011)

作者： hualin liao School of Petroleum Engineering China University of Petroleum （East China）

Rock damage and breaking mechanism with water jet has been as yet a difficult problem due to jet high turbulence and complicacy of rock material. According to fluid-structure interaction（FSI） theory, the standard k-epsilon two equations and control volume method for water jet, and the elastic orthotropic continuum and finite element method for rocks, are employed respectively to establish a numerical analyzing model of high pressure water jet impinging on rock. A damage criterion, with non-dimensional coefficient to characterize rock damage, is also set up for analyzing rock failure mechanism with water jet. The process of jet impact on the rock is simulated, by using the FSI model, Micro failure mechanism test and analysis with scanning electron microscope（SEM） for rock failure surface by jets cutting were performed, whose results show that the micro-mechanism of rock failure due to water jet impingement is a brittle fracture in the condition of tensile and shearing stress. The test results also agree well with the numerical simulating analysis, which constructs a bridge between the micro-failure and macrobreaking mechanism of rock with water jets impact. The investigation affords a new method for studying the mechanism of rock failure underhigh pressure water jet impingement.

关键词： water jet rock breaking drilling fluid-structure interaction scaning electron microscope

来源： cnki会议评论

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高压水射流井底切槽应力卸载特性

石油学报 2022年第9期43卷 1325-1333页

作者：廖华林王华健牛继磊魏俊牛文龙刘建胜中国石油大学(华东)石油工程学院/非常规油气开发教育部重点实验室山东青岛266580

深井/超深井岩石应力大造成的岩石强度升高是导致钻头磨损快、钻井效率低的主要原因之一。高压水射流技术由于可以大幅度提高机械钻速而被广泛应用于钻井工程领域。传统高压水射流破岩理论认为水射流能够起到清岩和辅助破岩的作用,但水... 详细信息

深井/超深井岩石应力大造成的岩石强度升高是导致钻头磨损快、钻井效率低的主要原因之一。高压水射流技术由于可以大幅度提高机械钻速而被广泛应用于钻井工程领域。传统高压水射流破岩理论认为水射流能够起到清岩和辅助破岩的作用,但水射流形成的凹槽对井底岩石应力状态分布的影响一直没有引起足够的重视。结合钻头与高压水射流联合破岩过程,提出了高压水射流井底切槽应力卸载方法。基于Biot多孔弹性力学理论,建立了深部岩层物理模型,分析了不同井深、地应力状态、井底压差条件下岩石有效应力的分布形态和切槽应力的卸载程度;结合不同围压条件下花岗岩的力学特性,使用自定义岩石抗压强度函数分析了井底切槽对岩石强度分布特征的影响规律。研究结果表明:随着井深的增加,应力卸载效率不断升高,井底轴线处有效应力卸载效率在70%以上,井底周围有效应力卸载效率约为50%;钻井液压力的升高减小了应力卸载效率,且井底轴线处应力卸载效率受钻井液压力的影响较大;水射流切槽显著降低了井底轴线处岩石的强度,卸载效率达50%以上,井底周围岩石强度卸载效率约为30%;井底凹槽的存在释放了岩石的有效应力,并将井底岩石应力集中于区域推离切削面,从而降低了钻头作用区域的应力值,在一定程度上降低了岩石的强度,进而提高机械钻速。

关键词：深井/超深井高压水射流切槽应力卸载多孔弹性井底应力场

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用数据库统计分析固井质量影响因素

天然气工业 2006年第8期26卷 78-80页

作者：廖华林中国石油大学石油工程学院

固井作业是钻井施工中的一个重要环节,固井质量的好坏,将影响到采油气作业效果及油气井寿命。了解和掌握固井质量影响因素,将能更周密地搞好固井设计和施工,从而取得更优良的固井效果。文章通过把固井史资料输入计算机,建立数据库系统,... 详细信息

固井作业是钻井施工中的一个重要环节,固井质量的好坏,将影响到采油气作业效果及油气井寿命。了解和掌握固井质量影响因素,将能更周密地搞好固井设计和施工,从而取得更优良的固井效果。文章通过把固井史资料输入计算机,建立数据库系统,运用统计的方法,分析总结了井径扩大率、井斜、井眼净化程度、扶正器间距,钻井液密度、粘度、切力、失水,水泥浆密度、环空返速和封固段长度等11个因素对固井质量的影响规律,并根据这些因素的影响规律,提出了相应的技术措施。研究表明,管理和总结好各种条件下的施工经验和数据,建立形成专家知识系统,综合考虑不同因素对固井质量影响,对提高固井设计与施工水平具有重要作用。

关键词：石油天然气数据库统计方法固井注水泥质量影响

淹没条件下超高压水射流破岩影响因素与机制分析

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岩石力学与工程学报 2008年第6期27卷 1243-1250页

作者：廖华林李根生牛继磊中国石油大学石油工程学院山东东营257061 中国石油大学石油工程教育部重点实验室北京102249

超高压水射流辅助破岩是提高机械钻速的有效途径,水射流破岩效果影响因素及机制研究是其关键之一。选取100～200 MPa共5档驱动压力和3种岩样,实验研究淹没条件下水射流驱动压力、喷距、作用时间和喷射角4个因素对冲蚀切割破岩效果的宏... 详细信息

超高压水射流辅助破岩是提高机械钻速的有效途径,水射流破岩效果影响因素及机制研究是其关键之一。选取100～200 MPa共5档驱动压力和3种岩样,实验研究淹没条件下水射流驱动压力、喷距、作用时间和喷射角4个因素对冲蚀切割破岩效果的宏观影响规律。采用全解耦流固耦合数值分析方法,对超高压射流破岩过程中耦合系统应力场进行计算,建立岩石宏观断裂规律与微观破坏机制间的联系。研究表明,淹没条件下超高压水射流冲蚀切割破岩存在最优喷距和喷射角:100 MPa时最优喷距约为15倍喷嘴直径,200 MPa时约为20倍喷嘴直径,随压力的增加而增加;最优喷射角为12°～14°。超高压水射流作用下岩石的破坏发生在毫秒量级,主要是拉伸和剪切破坏作用,是由射流冲击应力所造成。研究可为超高压射流辅助钻井技术中水力参数优选及钻头设计提供参考依据。

关键词：采矿工程超高压水射流切割破岩数值模拟破岩机制

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水泥环力学完整性系统化评价方法

中国石油大学学报（自然科学版） 2014年第4期38卷 87-92页

作者：赵效锋管志川廖华林吴彦先中国石油大学石油工程学院山东青岛266580

在油气井生产周期的不同作业阶段,水泥环在前一阶段的受力状况会对后续生产阶段的力学响应产生影响,水泥环力学完整性的评价须系统化。类比于隧道开挖工程中需要添加支护结构支撑开挖后围岩收敛的过程,石油工程中的钻井过程与其有一定... 详细信息

在油气井生产周期的不同作业阶段,水泥环在前一阶段的受力状况会对后续生产阶段的力学响应产生影响,水泥环力学完整性的评价须系统化。类比于隧道开挖工程中需要添加支护结构支撑开挖后围岩收敛的过程,石油工程中的钻井过程与其有一定的相似之处。在弹塑性力学的基础上,将隧道收敛约束法引入石油工程中,提出水泥环力学完整性评价方法。结果表明,运用该方法不仅可以直观地描绘出水泥环的破坏形式,还可以对破坏程度进行量化,可用于水泥环完整性的系统化评价和钻井工程设计指导。

关键词：水泥环力学完整性收敛约束法系统响应曲线系统化评价

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油气井射孔对固井水泥环损伤范围的试验

中国石油大学学报（自然科学版） 2022年第3期46卷 81-88页

作者：闫炎管志川王庆许玉强廖华林太原理工大学原位改性采矿教育部重点实验室山西太原030600 中国石油大学(华东)石油工程学院山东青岛266580 中国石油集团工程技术研究院有限公司北京102206

射孔弹起爆后侵彻井筒与地层的同时,同样会破坏孔道周围的套管与水泥环。一旦水泥环出现微裂缝或固井界面出现微环隙将会在后续开发过程中诱发环空窜流。针对此问题,基于螺旋射孔方式,采用4种型号射孔弹进行大型射孔打靶试验,分析射孔... 详细信息

射孔弹起爆后侵彻井筒与地层的同时,同样会破坏孔道周围的套管与水泥环。一旦水泥环出现微裂缝或固井界面出现微环隙将会在后续开发过程中诱发环空窜流。针对此问题,基于螺旋射孔方式,采用4种型号射孔弹进行大型射孔打靶试验,分析射孔后水泥环与固井界面的破坏特征,并讨论两种水泥浆配方下射孔弹装药量、射孔密度对井筒局部失封范围的影响。结果表明水泥环内锥形孔道周围齿状微裂纹发展区域靠近固井二界面;孔道周围套管与水泥环形变能力的差异形成一界面马鞍形的脱黏区域;采用小药量射孔弹、降低射孔密度、改善水泥浆配方可减小水泥环内部损伤范围与界面脱黏区域,利于后期压裂过程中井筒密封完整性的保持。

关键词：螺旋射孔水泥环损伤范围裂缝密封完整性

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冲击振动钻井工具流固耦合模拟试验

石油学报 2019年第6期40卷 734-739页

作者：杨龑栋廖华林牛继磊汪振张晨中国石油大学(华东)石油工程学院非常规油气开发教育部重点实验室

深井超深井钻井过程中,旋转冲击钻井技术是解决硬岩钻速慢的有效方法之一。目前液动冲击器多采用水力能量驱动,随着井深的增加,管路水力能量损耗增大,依靠钻井液驱动的液力冲击装置同样需要消耗水力能量,使得钻头有效压降进一步降低。因... 详细信息

深井超深井钻井过程中,旋转冲击钻井技术是解决硬岩钻速慢的有效方法之一。目前液动冲击器多采用水力能量驱动,随着井深的增加,管路水力能量损耗增大,依靠钻井液驱动的液力冲击装置同样需要消耗水力能量,使得钻头有效压降进一步降低。因此,液力驱动冲击钻井技术在深井超深井中的应用受到局限。基于钻柱振动原理,提出一种利用水力能量和钻柱振动耦合作用的新型冲击旋转钻井装置,通过建立流固耦合物理模型,运用流固耦合方法,获得入口流量、运动位移、振动频率以及入口和出口直径等对装置所产生的载荷特征影响规律。结果表明,装置所产生动载荷幅值随流量、振动位移以及振动频率的增加而增加,而静载荷仅与流量变化有关。

关键词：冲击钻井流固耦合冲击振动冲击载荷特征液动冲击器