国家自然科学基金(50804040)
- 作品数：37 被引量：309H指数：9
- 相关作者：祝效华童华刘少胡贾彦杰汤历平更多>>
- 相关机构：西南石油大学中国石油化工集团公司中国石油更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金油气藏地质及开发工程国家重点实验室开放基金四川省教育厅自然科学科研项目更多>>
- 相关领域：石油与天然气工程机械工程建筑科学自动化与计算机技术更多>>
- 分体轴承式减扭防磨工具设计与安全性分析被引量：7
- 2010年
- 在大位移井和狗腿度超标的深直井中,钻柱接头或本体与套管或岩石产生摩擦与碰撞,钻柱承受大的摩擦扭矩,长时间工作后钻柱局部壁厚减薄而导致钻具断裂失效,套管也会发生过量磨损,降低油井寿命。为解决该问题,设计了一种销栓连接分体轴承式减扭防磨工具,工具的轴承及复合套可分别减少扭转和轴向的摩擦阻力,且可吸收横向振动。对φ139.7 mm(51/2英寸)规格工具的主要承载件及易损件进行了安全性分析。结果表明,本体、钢球和螺栓工作安全性高,该工具可用于大位移井和深直井的钻井作业。
- 廖前华祝效华刘少胡石昌帅杜鹃刘洪
- 关键词：安全系数有限元
- 气体钻井稳定器设计及结构参数对工具性能的影响被引量：1
- 2011年
- 针对气体钻水平井中岩屑在下井壁滞留和聚集的问题,设计了一种气体钻井专用稳定器,所设计的新型结构可避免稳定器处发生沉屑卡钻或减少其发生几率。基于气-固两相流理论和数值模拟技术,提出了稳定器工作性能优劣的评价指标,并研究了稳定器结构参数(流道入出口径、槽深、窄流道位置、螺旋度、螺旋棱轴向长度、螺旋棱形状)对稳定器工作性能的影响。研究表明:在气体循环介质条件下,结构参数对稳定器的工作性能影响很大,燕尾槽形的流道入出口和零端面厚度的螺旋棱导流坡面复合结构可以有效解决稳定器入、出口端的岩屑粒子反射和沉降问题。直径为215.9mm稳定器可用于气体钻井,特别是气体钻水平井中,提出的工作性能评价方法和研究结论可指导其他规格气体钻井稳定器的设计。
- 祝效华孙超刘少胡
- 关键词：气体钻井结构参数
- PDC钻头流场数值仿真与水力结构优化被引量：11
- 2010年
- 针对φ311.15mm(121/4英寸)井眼采用复合钻进时存在的岩屑量大,钻头处存在重复破碎等问题,在前人研究的基础上,对某区块常用的φ311.15mmPDC钻头进行了水力结构分析与优化。通过数值模拟,得到了钻头表面速度矢量图、喷嘴中心剖面速度矢量图及刀翼表面速度矢量图,并在此基础上确定了水力结构优化方案。仿真结果表明,改进后涡心与射流区的距离增加,漩涡边界流体切入到漫流层中并附壁上返,漩涡强度减弱,漫流区厚度与速度增加,携岩能力提高,清洗与冷却能力增强。
- 祝效华邓福成贾彦杰童华许建民
- 关键词：PDC钻头喷嘴CFD
- 气体钻井防沉屑工具分流继能机理与可行性研究被引量：5
- 2009年
- 气体钻井机械钻速快,能有效防止水敏性泥页岩坍塌,减少井漏。然而,气体钻井易形成岩屑沉积,钻进中易发生卡钻等井下复杂情况和事故。为提高沿程环空流体对岩屑的推举能力,介绍了一种具有分流继能作用的防沉屑工具。阐述了其机理,对不同开孔尺寸防沉屑工具分流量和分流流体动能进行了数值模拟,推荐了计算井眼条件下的开孔尺寸,并分析了工具结构的安全性。计算分析表明,防沉屑工具具有分流继能功能,可有效提高对岩屑的推举能力,工艺适应性强;合理的结构设计可确保其工作的安全性,可用于中深直井、水平井空气钻井中。
- 祝效华刘少胡
- 关键词：气体钻井
- 压裂液流速差对井口八通注入头冲蚀磨损影响被引量：1
- 2016年
- 对页岩气井进行"井工厂"拉链式压裂,施工压力高、排量大。井口八通注入头有6根注入管线,在高速压裂液的冲刷作用下,极易发生冲蚀磨损。基于液-固两相流模型和冲蚀理论建立井口八通注入头冲蚀模型,研究了流速差对井口八通注入头冲蚀速率的影响。研究表明:井口八通注入头的最大冲蚀速率主要发生在注入管线与注入头主管线相连的部位;在一定速度差范围内,流速差越大,井口八通注入头的冲蚀速率越大,可以通过注入管线的连通来降低流速差,达到减小井口八通注入头冲蚀速率的目的。研究结果为减少井口八通注入头的冲蚀磨损提供了一定的参考。
- 邹凤彬邱亚玲祖宝华
- 关键词：页岩气冲蚀磨损
- 静压、压差与泊松比对定子衬套变形的影响被引量：10
- 2010年
- 静压、压差及橡胶泊松比对螺杆钻具的输出性能和机械效率有至关重要的影响。以用量最多的5/6头螺杆钻具的定子衬套为研究对象,利用有限元软件,分析了静压及静压与压差同时作用时定子衬套的受力状态、变形规律以及橡胶泊松比对衬套变形规律的影响。结果表明,静压的改变不影响变形规律,但对变形幅值影响很大,会影响密封性能;压差作用会引起衬套变形规律与变形幅值的变化,随内压增加,压差对衬套变形的影响有所减小;橡胶泊松比的微小变化即会对定子衬套变形规律产生非常大的影响,因此,应严控橡胶质量,尽量增大定子橡胶的泊松比。研究结论可用于指导衬套过盈量的选取及线型的优化设计,以提高螺杆钻具工作效率。
- 祝效华石昌帅童华
- 关键词：有限元优化设计
- 气体钻井用钻杆磨损后剩余强度分析被引量：5
- 2011年
- 针对气体钻井钻杆偏磨较为严重的问题,基于气体钻井钻杆磨损数据调研,建立了磨损后钻杆有限元模型,对钻杆接头和本体均匀磨损、一侧偏磨和两侧偏磨后剩余强度进行了数值模拟。通过对5FH-72S钻杆磨损后剩余强度计算分析后,得出如下结论:钻杆接头和本体均磨、一侧偏磨和两侧偏磨后应力峰值较大,与之对应的钻杆接头剩余强度降低较快,钻杆本体剩余强度比接头剩余强度降低更严重。建议油田加强钻具管理,制定钻杆磨损后合理使用的标准。该项研究工作对揭示气体钻井钻杆失效机理和科学使用磨损钻杆具有指导意义。
- 祝效华刘少胡陈绍安闫明明
- 关键词：气体钻井钻杆磨损数值模拟
- 气体钻井钻铤磨损后的安全性分析被引量：2
- 2011年
- 气体钻井中,由于缺少钻井液润滑,钻铤与井壁容易发生剧烈摩擦碰撞,导致钻铤快速磨损,严重时造成钻具失效。首先,分析了钻铤磨损形貌,发现主要有均匀磨损、一侧偏磨和两侧偏磨3种情况。然后,针对气体钻井钻铤磨损较为严重的问题,基于川东北地区LJ-1井NC61-90钻铤磨损失效数据和剩余强度、剩余强度率、强度校核、安全系数方法,建立了磨损后钻铤的有限元模型,对钻铤均匀磨损、一侧偏磨和两侧偏磨后的剩余强度、剩余强度率和安全系数进行了计算分析。结果表明:钻铤磨损后剩余强度降低较快,磨损较严重钻铤的强度和安全系数较低,其原因为磨损钻铤壁厚局部变薄,且在钻井过程中承受非均匀载荷。建议气体钻井采用低转速的空气锤钻井工艺,也可适当使用气体钻井专用稳定器,并加强对磨损钻铤的管理。
- 祝效华刘少胡陈绍安单代维闫明明
- 关键词：气体钻井钻铤磨损强度校核
- 偏轴钻具在窿9井轨迹控制中的应用分析
- 2012年
- 针对偏轴钻具在窿9井中的轨迹控制问题,采用非线性动力学分析方法,综合考虑钻具与井壁的不确定性边界条件、井底对钻头的反向激励、钻柱的屈曲等力学要素,建立了偏轴钻具组合的动力学模型,对模型进行了求解,获得了钻头运动轨迹。计算结果表明,原有钻井参数下,偏轴钻具组合的钻头多在第四象限运动,使切削该方位井底岩石的力度加大,即钻头将朝向该方向偏斜,从而使井斜增加;调整钻井参数后,显著提高了偏轴钻具的防斜能力,也提高了钻头运动的平稳性。
- 吴立新陈平祝效华张文华周光华贾彦杰
- 关键词：窿9井非线性动力学钻井参数
- 气体钻井钻杆冲蚀规律研究被引量：28
- 2010年
- 针对气体钻井岩屑造成钻柱严重冲蚀的问题,基于气-固两相流和冲蚀理论,建立了环空岩屑运移模型。在Eulerian坐标系下求解气体连续相流场,在Lagrangian坐标系下对离散相岩屑粒子进行了碰撞求解,采用Grant和Tabakoff公式求解岩屑粒子冲蚀速率,借助实验数据验证了仿真模型。利用该模型研究了气体钻井中钻杆居中以及不同钻杆偏心率、井径扩大率、注气量和机械钻速下环空岩屑粒子运移规律和钻杆冲蚀特性。研究表明,岩屑对钻杆接头及下坡面本体的冲蚀比钻杆本体及接头上坡面严重;钻杆偏心和井径扩大都使局部冲蚀速率峰值增大,且偏心越严重,井径扩大越大,局部冲蚀速率峰值增速越大;机械钻速增大,导致钻杆局部冲蚀速率峰值近乎线性增加;在工程常用注气量范围内,注气量对冲蚀速率峰值和冲蚀速率平均值的影响很小。根据冲蚀规律提出如下建议:减小钻杆斜坡坡度可减少钻杆接头及下坡面的局部冲蚀;采用低转速的空气锤钻井工艺可减缓因偏心引起的局部冲蚀;井眼扩大较大时,增大注气量,通过改变岩屑粒子轨迹,可减少岩屑对钻杆本体的多次冲蚀。
- 祝效华刘少胡童华
- 关键词：气体钻井岩屑运移冲蚀钻杆计算流体动力学数值模拟
