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空气钻井中钻具腐蚀影响因素分析

天然气工业 2004年第4期24卷 41-44页

作者：万里平孟英峰梁发书梁红 "油气藏地质及开发工程"国家重点实验室.西南石油学院

空气钻井因其钻速快 ,防漏制漏效果好 ,具有常规钻井液不可比拟的优越性 ,但由于含氧量高 ,当其遇到地层水时 ,钻具腐蚀情况较为严重。以伊朗TABANK气田 14井为例 ,该井地层水为腐蚀介质 ,研究了温度、空气压力、含砂量、砂子粒度、转速... 详细信息

空气钻井因其钻速快 ,防漏制漏效果好 ,具有常规钻井液不可比拟的优越性 ,但由于含氧量高 ,当其遇到地层水时 ,钻具腐蚀情况较为严重。以伊朗TABANK气田 14井为例 ,该井地层水为腐蚀介质 ,研究了温度、空气压力、含砂量、砂子粒度、转速和pH值对S135钻杆钢的腐蚀影响 ,为以后空气钻井防腐提供了参考依据。试验结果表明 :腐蚀速率随温度、空气压力或转速的升高而增大 ,在低温或低压下 ,腐蚀为均匀腐蚀 ;高温或高压下 ,呈现非均匀腐蚀现象。随腐蚀介质中含砂量的增多 ,石英砂对S135钢的磨蚀作用增强 ,腐蚀速率逐渐增大 ,石英砂越细 ,则其磨蚀作用越强 ,腐蚀越明显 ;均匀混合的石英砂较单一级配的石英砂对钢片的腐蚀程度大。腐蚀速率随pH值的升高而降低 ,碱性条件有利于防腐。

关键词：空气钻井钻井工具钻井液地层水温度空气压力含砂量砂子粒度转速

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空气钻井钻具组合动力学特征及井斜机理研究

石油学报 2008年第6期29卷 917-921页

作者：狄勤丰朱卫平姚建林赵业荣雷桐张汉林上海大学上海市应用数学和力学研究所上海200072 中国石油长庆石油勘探局陕西西安710061

研究了用牙轮钻头进行空气钻井时光钻铤钻具组合动力学特征及井斜机理,建立了光钻铤钻具组合的转子动力学模型,分析了空气钻井与泥浆钻井时光钻铤钻具组合动力学特征的区别。结果表明,高碰摩系数使空气钻井时钻具组合反向涡动,空气的低... 详细信息

研究了用牙轮钻头进行空气钻井时光钻铤钻具组合动力学特征及井斜机理,建立了光钻铤钻具组合的转子动力学模型,分析了空气钻井与泥浆钻井时光钻铤钻具组合动力学特征的区别。结果表明,高碰摩系数使空气钻井时钻具组合反向涡动,空气的低阻力使空气钻井的涡动速度增大。泥浆钻井则相反,钻具组合以较低的涡动速度向前涡动。这些特征的综合作用使得空气钻井时钻头上的降斜力小于泥浆钻井,成为引起空气钻井井眼易斜的主要原因之一。

关键词：空气钻井钻具组合斗斜机理动力学模型涡动

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空气钻井中动态破岩有限元仿真研究

岩石力学与工程学报 2008年第A02期27卷 3592-3597页

作者：林铁军练章华孟英峰杨斌伍贤柱肖洲西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室四川成都610500 中国石油天然气集团公司四川石油管理局四川成都610051

空气钻井技术是以空气作为循环介质的欠平衡钻井技术,其钻头的破岩形式与常规泥浆钻井有很大的区别。在岩石力学和弹塑性力学的基础上,考虑岩石材料的各项异性、地层倾角、钻头与岩石间摩擦因数等影响因素,采用有限元方法建立空气钻井... 详细信息

空气钻井技术是以空气作为循环介质的欠平衡钻井技术,其钻头的破岩形式与常规泥浆钻井有很大的区别。在岩石力学和弹塑性力学的基础上,考虑岩石材料的各项异性、地层倾角、钻头与岩石间摩擦因数等影响因素,采用有限元方法建立空气钻井中全尺寸PDC钻头动态破岩的非线性动力学三维模型。通过对空气钻井中岩石的破坏机制和钻头动态破岩过程的研究以及对破岩后形成井眼、井壁和井底岩石应力应变的分析。结果表明:井底岩石受到较大拉应力的作用,使得空气钻井中破岩速度更快;干燥空气钻成的井眼井壁稳定性较好,但是一旦发生井壁不稳定性,井壁岩石将成块掉落。最后通过对钻头上随时间变化的位移分析,得到钻进各向异性地层岩石的井斜和方位的变化规律。本模型为空气钻井的破岩机制、井斜变化规律以及井壁稳定性研究提供一种新的方法,为钻头和钻具设备的研制、优化设计提供理论依据。

关键词：岩石力学空气钻井破岩各向异性有限元井壁稳定性井斜

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空气钻井工作特性分析与工艺参数的选择研究

石油勘探与开发 2005年第2期32卷 86-90,122页

作者：苏义脑周川窦修荣中国石油勘探开发研究院

空气钻井是一种特殊的欠平衡钻井技术,采用具有极大压缩性的空气作为循环介质,具有钻速高、成本低、环保性好等优势,应用越来越广泛。空气钻井循环系统的压力分布、钻井装备的选择、钻井参数的合理配置与传统钻井方式相比有很大区别。... 详细信息

空气钻井是一种特殊的欠平衡钻井技术,采用具有极大压缩性的空气作为循环介质,具有钻速高、成本低、环保性好等优势,应用越来越广泛。空气钻井循环系统的压力分布、钻井装备的选择、钻井参数的合理配置与传统钻井方式相比有很大区别。在国内外现有空气钻井理论研究的基础上,通过建立压力分布模型,推导计算公式,编程计算,得到了空气钻井中压力分布规律、压缩气体流速场分布特点、空气螺杆马达转速受压力温度影响的变化趋势以及流体温度模型的改变对循环系统中压力分布的影响等结果。在空气钻井的工艺参数研究中,主要进行了最小气量和合理钻速的选择计算,结果是:环空中过流截面增大会造成最小气量取值变大,过流截面由小变大处是携屑最困难的位置;给出了排气量为1.2m3/s时,通用算例的合理钻速取值。

关键词：空气钻井模型优化工作特性分析工艺参数计算钻速选择

空气钻井斜直井眼中钻柱的动力学特性及失效机理

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中国石油大学学报（自然科学版） 2008年第3期32卷 63-67页

作者：姚建林狄勤丰胡以宝邹海洋上海大学上海市应用数学和力学研究所上海200072

钻柱涡动是钻柱失效的主要原因之一。应用有限元方法,仿真了空气钻井时斜直井眼中带牙轮钻头钻柱的动力学特性,比较了空气钻井和钻井液钻井条件下钻柱的涡动、变形以及动态应力状况,探讨了空气钻井钻柱失效的动力学机理。结果表明,钻柱... 详细信息

钻柱涡动是钻柱失效的主要原因之一。应用有限元方法,仿真了空气钻井时斜直井眼中带牙轮钻头钻柱的动力学特性,比较了空气钻井和钻井液钻井条件下钻柱的涡动、变形以及动态应力状况,探讨了空气钻井钻柱失效的动力学机理。结果表明,钻柱在不同时刻的动态应力与静力学条件下计算的结果有宏观上的一致性,空气钻井时钻柱的应力波动较钻井液钻井的要大,钻柱涡动更加频繁。

关键词：空气钻井钻井液钻井动力学特性疲劳失效钻柱涡动

空气钻井条件下中子孔隙度测井响应的蒙特卡罗模拟

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吉林大学学报（地球科学版） 2010年第1期40卷 209-214页

作者：张锋郭建芳王新光中国石油大学地球资源与信息学院山东东营257061 大港油田地质勘探开发研究中心天津大港300280

空气钻井作为一种欠平衡钻井技术,会对中子孔隙度测井产生不同的影响。利用蒙特卡罗方法建立裸眼井的中子孔隙度计算模型,模拟空气钻井时不同孔隙度、岩性、泥质含量、井眼尺寸、井筒空气压力条件下的中子输运过程,研究热中子计数比值... 详细信息

空气钻井作为一种欠平衡钻井技术,会对中子孔隙度测井产生不同的影响。利用蒙特卡罗方法建立裸眼井的中子孔隙度计算模型,模拟空气钻井时不同孔隙度、岩性、泥质含量、井眼尺寸、井筒空气压力条件下的中子输运过程,研究热中子计数比值与孔隙度的关系。认为空气钻井时远近探测器的热中子计数都随孔隙度的增加而增加,然后再缓慢减少;石灰岩地层的热中子计数率比值高于砂岩,泥质含量越高的地层热中子计数率比值越大;井眼尺寸对热中子计数率比值影响很大,孔隙度越大的地层井眼尺寸影响越大,且井眼尺寸越大,比值变化越小,越不利于中子孔隙度的确定;井筒空气的压力大小对热中子计数率比值影响很小。因此空气钻井时必须重新刻度中子孔隙度,并对岩性、泥质含量、井眼尺寸等因素进行校正。

关键词：空气钻井中子孔隙度蒙特卡罗方法

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空气钻井潜孔钻头气固两相流数值模拟

中南大学学报（自然科学版） 2011年第10期42卷 3040-3047页

作者：祝效华凌玉梅童华西南石油大学机电工程学院四川成都610500 清华大学航天航空学院北京100084

以川渝地区油气田现场空气钻井用潜孔钻头为模拟对象,根据实体模型、底部包络面和实钻井眼建立流场模型,采用RNG k-ε方程作为气相湍流模型,用拉格朗日粒子追踪法描述固相,进行潜孔钻头的旋流场数值模拟。研究结果表明:气相在喷嘴出口... 详细信息

以川渝地区油气田现场空气钻井用潜孔钻头为模拟对象,根据实体模型、底部包络面和实钻井眼建立流场模型,采用RNG k-ε方程作为气相湍流模型,用拉格朗日粒子追踪法描述固相,进行潜孔钻头的旋流场数值模拟。研究结果表明:气相在喷嘴出口形成的扇形面积小,未完全覆盖钻齿,钻齿处岩屑携带效率低;转盘转速对井底流场影响很小;钻头中心区域和切削结构中部(径向狭长区域)存在回流;流量分配不均和回流影响携岩效率和钻进速度;借鉴PDC钻头水力结构的设计思路,在潜孔钻头每个切削结构中心位置增加1个喷孔,在潜孔钻头中心增1个中心喷孔,发现改进后钻齿上分配的气量明显增加,过流流速增大,钻头中心区域回流现象基本消除,改进后结构有利于及时清除岩屑,减少重复切削,可以提高机械钻速以及延长钻头寿命。

关键词：空气钻井潜孔钻头气固两相流数值模拟水力结构

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空气钻井在窿9井的试验与效果

钻采工艺 2005年第3期28卷 31-33页

作者：陈志学孙梦慈于文华朱敬祖梁为玉门油田分公司勘探事业部玉门油田分公司油田工程技术研究服务中心

针对窿9井逆掩推覆体存在的钻井技术难点,结合地层地质特点,在充分论证与室内实验研究的基础上,通过在该井试验应用空气、泡沫和雾化钻井方式,使推覆体地层的钻井速度比钻井液钻井提高4 5倍以上;同时还摸索出了注入泡沫液,解决空气钻... 详细信息

针对窿9井逆掩推覆体存在的钻井技术难点,结合地层地质特点,在充分论证与室内实验研究的基础上,通过在该井试验应用空气、泡沫和雾化钻井方式,使推覆体地层的钻井速度比钻井液钻井提高4 5倍以上;同时还摸索出了注入泡沫液,解决空气钻井扭矩大、携岩困难的办法,实现了泡沫液的循环利用。为青西地区今后大幅度提高推覆体钻井速度、降低钻井成本提供了新的思路。

关键词：空气钻井青西油田逆掩推覆体试验

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空气钻井中的压力及注气量问题研究

钻采工艺 2005年第2期28卷 4-6页

作者：刘刚朱忠喜张迎进戴爱国湖北省荆州市长江大学

运用流体力学知识对空气钻井中影响井底压力的各个因素进行了分析。重点讨论了影响环空压力的主要因素、钻头水眼气体流速、最优气体注入量等问题,给出了相关的计算公式和方法。

关键词：空气钻井注气量最优流速摩擦压降欠平衡钻井