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地面钻柱扭摆导向钻井的理论建模及应用研究
1
作者
丁恒
易先中
+4 位作者
周元华
马苏南
陈志湘
张玺亮
王利军
《石油机械》
北大核心
2024年第10期37-46,共10页
在滑动导向钻井中,钻柱的扭摆可以将钻井过程中井眼与钻柱的静摩擦改为滑动摩擦,可有效减少钻探摩阻,并缓解滑动钻井中普遍存在的“托压”情况。基于滑动钻井技术,分区域构建了钻柱扭摆运动控制方程,通过理论模型研究扭摆角度(100°...
在滑动导向钻井中,钻柱的扭摆可以将钻井过程中井眼与钻柱的静摩擦改为滑动摩擦,可有效减少钻探摩阻,并缓解滑动钻井中普遍存在的“托压”情况。基于滑动钻井技术,分区域构建了钻柱扭摆运动控制方程,通过理论模型研究扭摆角度(100°~600°)和扭摆速度(20~80 r/min)对扭摆深度、钻压及工具面变化的影响,并利用钻柱扭摆试验装置进行了试验。研究结果表明:随着扭摆角度、扭摆速度的增加,扭摆深度不断增加,钻压趋于平稳,扭摆减阻效果更好;过度增加扭摆角度、扭摆速度会造成工具面波动,影响钻井效率。现场应用结果表明,工具面平稳度高符合率达到96%,防“托压”效果明显,能够满足现场作业要求。研究结果可为钻柱扭摆导向钻井技术提供技术参考。
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关键词
地面钻柱
扭摆导向钻井
导向控制模型
扭摆角度
扭摆速度
减阻
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职称材料
井下钻柱系统的振动与调控特性研究
被引量：
3
2
作者
马苏南
易先中
+4 位作者
周元华
张华
何璟彬
王宴滨
马
西旗
《石油机械》
北大核心
2022年第10期20-28,共9页
黏滑振动严重影响钻柱系统的寿命,延长钻井周期,危及工作人员的安全。针对在钻井工程中由线性扭矩负载和摩阻负载共同作用引发的黏滑振动问题,从影响参数着手分析黏滑振动的抑制规律。首先根据钻柱系统二自由度集中质量模型,考虑钻头与...
黏滑振动严重影响钻柱系统的寿命,延长钻井周期,危及工作人员的安全。针对在钻井工程中由线性扭矩负载和摩阻负载共同作用引发的黏滑振动问题,从影响参数着手分析黏滑振动的抑制规律。首先根据钻柱系统二自由度集中质量模型,考虑钻头与地层间相互作用,建立钻柱系统运动微分方程;然后根据运动微分方程,结合Simulink计算框图,讨论了扭矩、转速、钻头摩阻扭矩以及刚度系数对钻柱黏滑振动特性的影响;最后设计试验平台,在其他参数不变的情况下,针对转速、钻柱与井壁间的摩擦阻力(钻头扭矩)、钻柱刚度系数(钻柱长度)对黏滑振动的影响展开试验,进一步验证理论研究和计算机模拟的正确性。研究结果表明:转速、钻柱与井壁间的摩擦阻力(钻头扭矩)和钻柱刚度系数(钻柱长度)为黏滑振动的主要影响因素;增大顶驱转盘转速、增加钻柱刚度系数、减小钻头摩阻扭矩,可以抑制黏滑振动现象。研究结果对抑制钻柱黏滑振动有一定的借鉴意义。
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关键词
井下钻柱系统
黏滑振动
抑制规律
运动微分方程
MATLAB数值模拟
试验平台
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职称材料
高温高压封隔器实验室防护墙的抗爆性分析
被引量：
1
3
作者
易先中
任路
+4 位作者
王含阳
马苏南
姜永奎
罗涛
胡佩艳
《石油机械》
北大核心
2021年第8期107-117,共11页
井下封隔器的地面测试试验在高温高压工况下进行,若防护墙的抗爆性不足将会造成重大事故,为此需要对防护墙的抗爆性能进行分析。运用解析计算和有限元计算两种方法,分别计算了试验间在4种典型工况下发生爆炸后,8种常规爆炸飞出物和6种...
井下封隔器的地面测试试验在高温高压工况下进行,若防护墙的抗爆性不足将会造成重大事故,为此需要对防护墙的抗爆性能进行分析。运用解析计算和有限元计算两种方法,分别计算了试验间在4种典型工况下发生爆炸后,8种常规爆炸飞出物和6种极端爆炸物(弹头状)垂直撞击防护墙壁面的侵彻深度。封隔器测试试验中的8种常规爆炸飞出物中,直径15 mm、长20 mm的圆柱体对防护墙的侵彻深度最大为35.1 mm,封隔器测试试验中的5种极端爆炸物中,以15 mm弹头状物体对防护墙的侵彻深度最大。对无玻纤混凝土防护墙的侵彻深度为101.1 mm,达到防护墙的极限,而对含5%玻纤增强混凝土夹层防护墙的侵彻深度为81.7 mm,后者比前者的抗爆性能相对增强22.1%。将解析计算结果与现有的带装甲钢背板钢纤维混凝土靶抗侵彻试验数据进行了对比,误差范围1.5%~20.6%,验证了解析方法的正确性和可靠性。建议选用前后6 mm厚钢板、中间夹层含5%玻纤增强混凝土及总厚度为100 mm的防护墙设计方案。研究结果对封隔器地面性能试验具有参考意义。
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关键词
封隔器实验室
高温高压
防护墙
抗爆能力
有限元分析
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职称材料
题名
地面钻柱扭摆导向钻井的理论建模及应用研究
1
作者
丁恒
易先中
周元华
马苏南
陈志湘
张玺亮
王利军
机构
长江大学机械工程学院
湖北省智能油气钻采装备企校联合创新中心
扬州华元油气技术有限公司
中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司
出处
《石油机械》
北大核心
2024年第10期37-46,共10页
基金
国家自然科学基金项目“地面旋转导向钻井新方法及其控制机理”(51974035)
湖北省重点研发计划项目“智能钻井多维动力集成钻具研发及应用”(2020BAB055)。
文摘
在滑动导向钻井中,钻柱的扭摆可以将钻井过程中井眼与钻柱的静摩擦改为滑动摩擦,可有效减少钻探摩阻,并缓解滑动钻井中普遍存在的“托压”情况。基于滑动钻井技术,分区域构建了钻柱扭摆运动控制方程,通过理论模型研究扭摆角度(100°~600°)和扭摆速度(20~80 r/min)对扭摆深度、钻压及工具面变化的影响,并利用钻柱扭摆试验装置进行了试验。研究结果表明:随着扭摆角度、扭摆速度的增加,扭摆深度不断增加,钻压趋于平稳,扭摆减阻效果更好;过度增加扭摆角度、扭摆速度会造成工具面波动,影响钻井效率。现场应用结果表明,工具面平稳度高符合率达到96%,防“托压”效果明显,能够满足现场作业要求。研究结果可为钻柱扭摆导向钻井技术提供技术参考。
关键词
地面钻柱
扭摆导向钻井
导向控制模型
扭摆角度
扭摆速度
减阻
Keywords
surface drill string
torsion pendulum steering drilling
steering control model
torsion pendulum angle
torsion pendulum velocity
drag reduction
分类号
TE243 [石油与天然气工程—油气井工程]
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职称材料
题名
井下钻柱系统的振动与调控特性研究
被引量：
3
2
作者
马苏南
易先中
周元华
张华
何璟彬
王宴滨
马
西旗
机构
长江大学机械工程学院
中国石油集团渤海钻探工程有限公司工程技术研究院
中国石油集团川庆钻探工程有限公司长庆钻井总公司
中国石油大学(北京)
中海油能源发展有限公司工程技术分公司
出处
《石油机械》
北大核心
2022年第10期20-28,共9页
基金
国家自然科学基金项目“地面旋转导向钻井新方法及其控制机理”(51974035、U1762214、U1262108)
湖北省重点研发计划项目“智能钻井多维动力集成钻具研发及应用”(2020BAB055)。
文摘
黏滑振动严重影响钻柱系统的寿命,延长钻井周期,危及工作人员的安全。针对在钻井工程中由线性扭矩负载和摩阻负载共同作用引发的黏滑振动问题,从影响参数着手分析黏滑振动的抑制规律。首先根据钻柱系统二自由度集中质量模型,考虑钻头与地层间相互作用,建立钻柱系统运动微分方程;然后根据运动微分方程,结合Simulink计算框图,讨论了扭矩、转速、钻头摩阻扭矩以及刚度系数对钻柱黏滑振动特性的影响;最后设计试验平台,在其他参数不变的情况下,针对转速、钻柱与井壁间的摩擦阻力(钻头扭矩)、钻柱刚度系数(钻柱长度)对黏滑振动的影响展开试验,进一步验证理论研究和计算机模拟的正确性。研究结果表明:转速、钻柱与井壁间的摩擦阻力(钻头扭矩)和钻柱刚度系数(钻柱长度)为黏滑振动的主要影响因素;增大顶驱转盘转速、增加钻柱刚度系数、减小钻头摩阻扭矩,可以抑制黏滑振动现象。研究结果对抑制钻柱黏滑振动有一定的借鉴意义。
关键词
井下钻柱系统
黏滑振动
抑制规律
运动微分方程
MATLAB数值模拟
试验平台
Keywords
dounhole drill string system
stick slip vibration
suppression law
kinematic differential equation
MATLAB numerical simulation
test platform
分类号
TE921 [石油与天然气工程—石油机械设备]
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职称材料
题名
高温高压封隔器实验室防护墙的抗爆性分析
被引量：
1
3
作者
易先中
任路
王含阳
马苏南
姜永奎
罗涛
胡佩艳
机构
长江大学机械工程学院
中国石油集团渤海钻探工程有限公司工程技术研究院
长江大学非常规油气湖北省协同创新中心
出处
《石油机械》
北大核心
2021年第8期107-117,共11页
基金
国家科技重大专项“钻井协同自动控制系统研发”(2016ZX05022006-004)
“复杂结构井、丛式井设计与控制新技术”(2017ZX05009-003)
国家自然科学基金项目“页岩和致密油气田高效开发建井基础研究”(U1762214,51974035,U1262108)。
文摘
井下封隔器的地面测试试验在高温高压工况下进行,若防护墙的抗爆性不足将会造成重大事故,为此需要对防护墙的抗爆性能进行分析。运用解析计算和有限元计算两种方法,分别计算了试验间在4种典型工况下发生爆炸后,8种常规爆炸飞出物和6种极端爆炸物(弹头状)垂直撞击防护墙壁面的侵彻深度。封隔器测试试验中的8种常规爆炸飞出物中,直径15 mm、长20 mm的圆柱体对防护墙的侵彻深度最大为35.1 mm,封隔器测试试验中的5种极端爆炸物中,以15 mm弹头状物体对防护墙的侵彻深度最大。对无玻纤混凝土防护墙的侵彻深度为101.1 mm,达到防护墙的极限,而对含5%玻纤增强混凝土夹层防护墙的侵彻深度为81.7 mm,后者比前者的抗爆性能相对增强22.1%。将解析计算结果与现有的带装甲钢背板钢纤维混凝土靶抗侵彻试验数据进行了对比,误差范围1.5%~20.6%,验证了解析方法的正确性和可靠性。建议选用前后6 mm厚钢板、中间夹层含5%玻纤增强混凝土及总厚度为100 mm的防护墙设计方案。研究结果对封隔器地面性能试验具有参考意义。
关键词
封隔器实验室
高温高压
防护墙
抗爆能力
有限元分析
Keywords
packer lab
HTHP
protective wall
explosion resistance
finite element analysis
分类号
TE931 [石油与天然气工程—石油机械设备]
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职称材料
题名
作者
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被引量
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1
地面钻柱扭摆导向钻井的理论建模及应用研究
丁恒
易先中
周元华
马苏南
陈志湘
张玺亮
王利军
《石油机械》
北大核心
2024
0
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
井下钻柱系统的振动与调控特性研究
马苏南
易先中
周元华
张华
何璟彬
王宴滨
马
西旗
《石油机械》
北大核心
2022
3
在线阅读
下载PDF
职称材料
3
高温高压封隔器实验室防护墙的抗爆性分析
易先中
任路
王含阳
马苏南
姜永奎
罗涛
胡佩艳
《石油机械》
北大核心
2021
1
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职称材料
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