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推靠式旋转导向系统钻具组合力学性能分析

石油机械 2024年第4期52卷 41-48页

作者：何俊杰毛良杰杨森秦才会赵清阳魏祥高西南石油大学机电工程学院西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室西南油气田分公司开发事业部中海油田服务股份有限公司中国石油集团西部钻探工程有限公司吐哈钻井公司中国石油集团西部钻探工程有限公司玉门钻井分公司

针对基于动力学特性的旋转导向钻具安全性能研究较少。为此,综合考虑钻具结构、钻井参数、钻柱与井壁接触等参数,基于Lagrange方程建立了全井钻柱系统动力学模型,采用有限单元法对模型离散,并采用Newmark-β求解,根据旋转导向钻具结构... 详细信息

针对基于动力学特性的旋转导向钻具安全性能研究较少。为此,综合考虑钻具结构、钻井参数、钻柱与井壁接触等参数,基于Lagrange方程建立了全井钻柱系统动力学模型,采用有限单元法对模型离散,并采用Newmark-β求解,根据旋转导向钻具结构和钻具属性,研究了扶正器安装位置、柔性节尺寸、钻压影响因素下的旋转导向钻具组合动力学特性和安全性能。研究结果显示:安装扶正器能显著降低旋转导向钻具组合的横向振动;柔性节的长度对旋转导向钻具组合的安全性能影响很大,合理的长度能显著降低横向振动,反之则会起到相反的效果;增加钻压会增加底部钻具组合的横向位移,工程上不建议在使用旋转导向工具时采用高钻压提高钻井速度。研究结论可为旋转导向工具研究和应用提供理论支撑。

关键词：钻具旋转导向动力学特性柔性节扶正器钻井参数

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相邻扶正器间抽油杆柱纵横耦合振动特性仿真

石油机械 2022年第5期50卷 106-112,133页

作者：智勤功中国石化胜利油田分公司石油工程技术研究院

作为杆管防偏磨设计的主要措施,扶正器配置方案的优化设计一直是油田关注的重点,而对抽油杆柱振动力学的研究是杆管防偏磨设计的基础。鉴于此,将两相邻扶正器之间抽油杆柱纵横耦合振动问题简化为具有初弯曲的简支梁在交变轴向载荷激励... 详细信息

作为杆管防偏磨设计的主要措施,扶正器配置方案的优化设计一直是油田关注的重点,而对抽油杆柱振动力学的研究是杆管防偏磨设计的基础。鉴于此,将两相邻扶正器之间抽油杆柱纵横耦合振动问题简化为具有初弯曲的简支梁在交变轴向载荷激励下的纵横耦合振动问题。在交变轴向载荷激励下,基于纵横弯曲梁理论,建立了两相邻扶正器之间抽油杆柱纵横耦合振动仿真的力学与数学模型。采用空间离散——时间连续与数值积分相结合的方法进行数值求解,实现了两相邻扶正器之间抽油杆柱纵横耦合振动的仿真模拟。仿真分析结果表明:相对于静力学模型仿真结果,动力学模型仿真结果的杆柱横向变形更大;杆柱的轴向载荷激励与杆柱的初弯曲是影响杆柱横向位移动力放大系数的主要原因。研究结果可为油井的杆管防偏磨设计提供思路。

关键词：扶正器抽油杆柱纵横耦合振动防偏磨空间离散仿真分析

考虑扶正器作用下连续油管摩阻计算模型与下入能力分析

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钻采工艺 2023年第4期46卷 88-94页

作者：谢天涯张文远王新赵继斌乔东宇李富强许得禄徐小喧中国石油西部钻探工程有限公司工程技术研究院中国石油西部钻探工程有限公司工程技术处中国石油西部钻探工程有限公司井下作业公司

超长水平段连续油管作业过程中,连续油管由于质量轻、刚度小、挠度大、径向尺寸小,在上提、下放过程中容易发生屈曲甚至自锁,下放摩阻大,制约了超长水平段连续油管作业效率。为此,开展了考虑扶正器影响的水平井连续油管受力分析及摩阻... 详细信息

超长水平段连续油管作业过程中,连续油管由于质量轻、刚度小、挠度大、径向尺寸小,在上提、下放过程中容易发生屈曲甚至自锁,下放摩阻大,制约了超长水平段连续油管作业效率。为此,开展了考虑扶正器影响的水平井连续油管受力分析及摩阻计算研究。基于纵横弯曲连续梁理论,建立了三维空间内考虑扶正器作用的连续油管侧向力及摩阻计算模型,并以某油田J-3井开展了验证试验。结果表明:安放扶正器后,连续油管的下入能力增加,表现在管柱屈曲消失、下放井口轴向力增加、下放摩阻降低;同时,连续油管的安全性也有所提升,表现在上提井口轴向力降低、最大Mises应力降低。本文所建立的考虑扶正器作用下的连续油管受力数学模型和研究结果可为水平井连续油管作业扶正器安放及优化设计提供理论依据和设计参考。

关键词：扶正器水平井连续油管摩阻计算优化设计

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扶正器限位部件设计

石油石化物资采购 2023年第2期 224-226页

作者：曹卫东中石化经纬有限公司中原测控公司

为了避免扶正器在某些情况下不易进入井内,在扶正器上加装一个可以自动开启的限位部件,限位部件可以让支撑臂在下井时处于收拢状态,进入到井内一定深度后自动开启。下面对此限位部件的工作原理和受力情况进行了介绍和分析。

关键词：扶正器限位部件自动开启

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大斜度井电泵举升管柱扶正器间距的计算

石油学报 2013年第6期34卷 1189-1194页

作者：孙浩刘清友西南石油大学机电工程学院四川成都610500

电泵举升管柱加装扶正器可保持油管和套管之间的合理间隙,防止电泵电缆遭到挤压和磨损。扶正器的安装主要依靠经验判断,缺乏理论依据和计算方法,既增加了生产成本,又增大了井下事故的风险。在综合了井眼轨迹、油管柱内外液体密度、扶正... 详细信息

电泵举升管柱加装扶正器可保持油管和套管之间的合理间隙,防止电泵电缆遭到挤压和磨损。扶正器的安装主要依靠经验判断,缺乏理论依据和计算方法,既增加了生产成本,又增大了井下事故的风险。在综合了井眼轨迹、油管柱内外液体密度、扶正器和套管内壁摩擦、管柱自重、油/套管几何参数等因素对管柱受力和变形影响的基础上,结合现场生产实际工况,运用微元法建立了大斜度井三维井眼电泵举升管柱力学模型,实现了不同工况条件下油管柱的受力与变形分析计算;结合两扶正器之间油管横向变形计算模型,建立了油管扶正器间距的计算模型,并开发了计算机辅助分析计算软件;通过实例验证了油管扶正器间距计算模型的可靠性。研究结果对于扶正器现场安装具有一定的理论指导意义。

关键词：大斜度井扶正器合理间距模型建立软件开发

在旋流扶正器作用下环空流场旋流衰减规律研究

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天然气工业 2005年第9期25卷 57-60页

作者：舒秋贵西华师范大学国土资源学院

在油气井固井注水泥顶替技术中,传统的一维轴向流顶替方式不能有效替净环空被顶替液;而使用旋流扶正器不仅提高套管居中度,还能使环空流体改变流速剖面而做螺旋运动,这使轴向驱替的同时增加一周向剪切驱动力,从而有利于将环空窄间隙滞... 详细信息

在油气井固井注水泥顶替技术中,传统的一维轴向流顶替方式不能有效替净环空被顶替液;而使用旋流扶正器不仅提高套管居中度,还能使环空流体改变流速剖面而做螺旋运动,这使轴向驱替的同时增加一周向剪切驱动力,从而有利于将环空窄间隙滞留泥浆和井壁附着虚滤饼驱替干净,提高固井质量。文章对旋流扶正器本身结构、流体性能、施工排量与旋流发展之间的关系进行了较为全面的研究,研究得出的旋流周向速度的经验公式,计算精度较高,对计算边壁剪切应力,设计旋流扶正器的间距具有重要的意义。

关键词：旋流扶正器螺旋流衰减固井顶替注水泥环空流体扶正器旋流规律研究

三维井筒套管柱居中度设计——以川渝油气田为例

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石油地质与工程 2024年第3期38卷 102-107,112页

作者：郑渊云鲜明邹祥富杨若愚龙远盛黄凯然中国石油川庆钻探工程有限公司井下作业公司四川成都610052 国家能源高含硫气藏开采研发中心四川成都610052 中国石油西南油气田分公司勘探事业部四川成都610041

套管居中度对固井质量存在较大影响,合理设计套管居中度将极大改善套管环空流场分布,提高环空顶替效率,确保水泥环质量,为后续钻进和储层改造奠定基础。通过对现有主流套管柱居中度计算模型的局限性分析,提出因三维井筒中套管柱所受重... 详细信息

套管居中度对固井质量存在较大影响,合理设计套管居中度将极大改善套管环空流场分布,提高环空顶替效率,确保水泥环质量,为后续钻进和储层改造奠定基础。通过对现有主流套管柱居中度计算模型的局限性分析,提出因三维井筒中套管柱所受重力和轴向载荷不位于单一平面内,将发生非平面挠曲变形,侧向受力和径向偏移受到井筒轨迹和浮力变化影响的观点。基于真实井眼轨迹的三维形态,考虑井筒管柱轴向拉力对主、副法向平面挠度以及浮力效应的影响,建立了三维套管单跨梁居中度数学模型,编制了套管柱居中度模拟分析计算模块。通过与实钻井居中度成像测井数据对比表明:①该计算模式模拟结果与IBC套后成像测井实测居中度数据的平均整体误差仅7.6%;②通过增大直井段扶正器外径、尾管段替入清水实现漂浮效应减弱套管柱径向偏移量、合理加密安置上部直井段刚性扶正器间距等优化措施,能够显著提升管柱整体居中度至70%以上并改善水泥环质量。该设计模式能够有效指导川渝油气田高压气区套管居中度设计,对于提高复杂井筒环空封固质量有重要意义。

关键词：居中度三维井筒法向平面扶正器径向偏移成像测井

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水平井套管下入载荷计算及扶正器减阻分析

中外能源 2023年第1期28卷 59-64页

作者：胡浩波钟震杨凯长江大学石油工程学院湖北武汉430100 新疆油田公司工程技术研究院新疆克拉玛依834000

页岩油水平井由于深度深、水平段长,使得套管下入过程中摩阻过大,导致套管难以顺利下入,根据水平段的井斜角大小分为勺型井和大斜度井,不同井型套管下入摩阻不同,因此需要选择较为准确的摩阻预测模型。现场通过安放扶正器来减小套管下... 详细信息

页岩油水平井由于深度深、水平段长,使得套管下入过程中摩阻过大,导致套管难以顺利下入,根据水平段的井斜角大小分为勺型井和大斜度井,不同井型套管下入摩阻不同,因此需要选择较为准确的摩阻预测模型。现场通过安放扶正器来减小套管下入摩阻,不同扶正器组合对勺型井、大斜度井的减阻效果又是不同的,因此需要对比出减摩效果最好的扶正器组合。采用纵横弯曲梁与软杆模型拟合了勺型井和大斜度井有无扶正器时套管下入大钩的载荷,并与实际值进行了对比;结合纵横弯曲梁模型分析了不同扶正器组合对套管下入的减阻效果。结果表明:考虑扶正器的纵横弯曲梁模型计算出的摩阻、钩载更符合实际,勺型井与大斜度井采用弹性/刚性扶正器组合时减阻效果最好,勺型井套管下入摩阻最大降低了79%,平均减阻70.3%,大斜度井套管下入摩阻最大降低了35.5%,平均减阻20.6%,由此可见勺型水平井比大斜度水平井更需要对扶正器组合进行优选。

关键词：水平井软杆纵横弯曲梁钩载扶正器减阻

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水平井带扶正器套管接触方式及其对摩阻影响

西南石油大学学报（自然科学版） 2020年第2期42卷 158-165页

作者：胡锡辉李维徐璧华马旌伦袁彬中国石油西南油气田分公司四川成都610017 油气藏地质及开发工程国家重点实验室·西南石油大学四川成都610500

下套管作业过程中,由于重力与井眼轨迹影响,将导致套管发生弯曲,与井壁发生接触,从而产生附加摩阻,当摩阻较大时会影响套管顺利下入。尤其是水平井为保证顶替效率和固井质量,下套管时加入了大量扶正器,扶正器的加入将增大套管的摩阻系数... 详细信息

下套管作业过程中,由于重力与井眼轨迹影响,将导致套管发生弯曲,与井壁发生接触,从而产生附加摩阻,当摩阻较大时会影响套管顺利下入。尤其是水平井为保证顶替效率和固井质量,下套管时加入了大量扶正器,扶正器的加入将增大套管的摩阻系数,从而给水平井下套管作业带来了更大的困难。针对这一问题,首先,提出套管与井壁有3种接触方式,即自由状态、点接触与线接触;并指出不同接触方式下产生的摩阻不同。然后,通过建立了套管在下入过程中的扰曲受力方程,以及套管与井壁接触方式判断模型;并根据该模型分段计算方式准确地计算出不同接触方式下套时的管摩阻。通过现场示例分析表明,该方法能准确预测摩阻,对现场计算摩阻具有很好的指导意义。

关键词：水平井下套管接触方式扶正器摩擦阻力