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水平井钻柱-井壁摩擦诱导黏滑振动机理研究 被引量:9
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作者 朱杰然 邹德永 +3 位作者 李光泉 杨宁宁 杨全进 林伟 《石油机械》 北大核心 2021年第7期31-36,共6页
水平井钻柱系统黏滑振动严重威胁井下钻柱及工具的安全性。为了揭示水平井钻柱系统与井壁非线性摩擦诱导钻柱系统黏滑振动机理,基于质量-弹簧-阻尼离散方法及Stribeck摩擦理论,建立了水平井全井钻柱系统非线性动力学模型。对无钻压加载... 水平井钻柱系统黏滑振动严重威胁井下钻柱及工具的安全性。为了揭示水平井钻柱系统与井壁非线性摩擦诱导钻柱系统黏滑振动机理,基于质量-弹簧-阻尼离散方法及Stribeck摩擦理论,建立了水平井全井钻柱系统非线性动力学模型。对无钻压加载条件下的水平井钻柱系统在不同井段和不同钻井工况参数下的动力学响应进行了分析。分析结果表明:钻柱-井壁间的非线性摩擦会诱导钻柱发生周期性黏滑振动,且随着转盘扭矩的增大,直井段转速波动随之增大;造斜段管柱的扭转振动更加剧烈,且造斜段入口管柱的黏滑振动强度明显大于水平段管柱。研究结果可为提高水平井钻井效率和降低作业风险提供理论指导。 展开更多
关键词 水平井钻柱 黏滑振动 非线性摩擦 钻柱系统动力学 动力学响应
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静态推靠式旋转导向钻具静力学特性分析 被引量:8
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作者 毕研涛 柳贡慧 +3 位作者 马清明 杨宁宁 朱杰然 刘建勋 《石油机械》 北大核心 2021年第7期1-7,共7页
为了研究静态推靠式旋转导向钻具静力学特性,考虑心轴-外筒-井壁之间的相互作用,结合Timoshenko梁单元与接触单元,建立了静态推靠式旋转导向系统底部钻具组合(RSBHA)有限元模型,选取Newmark-HHT法作为数值求解算法,采用纵横弯曲梁法验... 为了研究静态推靠式旋转导向钻具静力学特性,考虑心轴-外筒-井壁之间的相互作用,结合Timoshenko梁单元与接触单元,建立了静态推靠式旋转导向系统底部钻具组合(RSBHA)有限元模型,选取Newmark-HHT法作为数值求解算法,采用纵横弯曲梁法验证了所建模型的正确性。以二维定向井为例,研究了井眼曲率、井斜角、导向力和钻压等参数对RSBHA静力学特性的影响规律。研究结果表明:增大井眼曲率、井斜角、导向力和钻压均可使RSBHA产生的造斜力增大,其中导向力的影响最为显著;随着井斜角的增大,RSBHA横向位移相应增大,上切点位置则逐渐下移,RSBHA与井壁之间的接触力逐渐增大;接触区域随井斜角的增大而逐渐扩大,RSBHA磨损最严重区域由下端向上端逐渐转移。研究结果可为RSBHA系统的井眼轨迹预测和力学特性分析提供参考。 展开更多
关键词 静态推靠式 旋转导向工具 导向机构 有限元模型 底部钻具组合 静力学特性
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基于拟牛顿法的随钻方位电磁波电阻率仪器响应实时反演与现场试验 被引量:9
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作者 杨震 于其蛟 马清明 《石油钻探技术》 CAS CSCD 北大核心 2020年第3期120-126,共7页
为了利用随钻方位电磁波电阻率仪器的测量数据确定地层界面方位和距离,给地质导向提供决策依据,须采用准确可靠的反演方法。针对随钻方位电磁波电阻率仪器,建立了地质导向应用模型并模拟了其响应特征,研究了拟牛顿反演算法和流程,反演... 为了利用随钻方位电磁波电阻率仪器的测量数据确定地层界面方位和距离,给地质导向提供决策依据,须采用准确可靠的反演方法。针对随钻方位电磁波电阻率仪器,建立了地质导向应用模型并模拟了其响应特征,研究了拟牛顿反演算法和流程,反演过程中只需要较小的计算量就可以得到Jacobian矩阵,大大提高了反演速度;并利用单界面和双界面地层的反演理论模型,验证了该算法的正确性和准确度。在胜利油田草XX井的现场试验结果表明,实时反演结果与方位电磁波电阻率成像显示及后期完井录井结果一致。该反演方法能满足利用方位电磁波电阻率进行地质导向的要求,为方位电磁波电阻率实时地质导向提供了一种高效、准确的计算方法。 展开更多
关键词 随钻方位电磁波 电阻率测井 地质导向 拟牛顿法 实时 反演 边界距离
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随钻超深电磁波仪器探测深度及响应特征模拟 被引量:10
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作者 黄明泉 杨震 《石油钻探技术》 CAS CSCD 北大核心 2020年第1期114-119,共6页
研究不同天线组合的边界探测深度是研发随钻超深电磁波仪器的基础工作。采用数值模拟方法,研究了轴向天线、水平天线和倾斜天线3种接收天线的探测深度和响应特征,结果发现:随钻超深电磁波仪器的探测深度与线圈距、工作频率及地层电阻率... 研究不同天线组合的边界探测深度是研发随钻超深电磁波仪器的基础工作。采用数值模拟方法,研究了轴向天线、水平天线和倾斜天线3种接收天线的探测深度和响应特征,结果发现:随钻超深电磁波仪器的探测深度与线圈距、工作频率及地层电阻率对比度相关;不同电磁场分量对地层界面响应特征不同,超深探测轴向接收天线测电阻率比常规电磁波更容易受邻层影响;采用水平接收天线时,天线距越小,工作频率越大,定向电动势信号幅度越大;采用倾斜接收天线时,天线距越大,工作频率越大,相对定向信号幅度越大。对于随钻超深电磁波仪器,采用水平接收天线时天线距要小,采用倾斜接收天线时天线距要大;多个频率和天线距的组合可以增大随钻超深电磁波仪器的探测深度和对地层电阻率的适应性;通过降低工作频率、增大天线距,可使随钻超深电磁波仪器的探测深度达到20.00~30.00 m。研究认为,该探测深度能弥合地震和测井之间的差距,使随钻油藏描述成为可能。 展开更多
关键词 随钻测井 超深电磁波仪器 接收天线 探测深度 数值模拟 响应特征
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物性参数差异对钻柱信道声波传播特性的影响 被引量:2
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作者 黄明泉 赵国山 谭哲 《石油机械》 北大核心 2019年第6期17-21,共5页
研究声波在钻柱中传播特性,对声传输系统的研发具有重要意义。将钻柱结构离散为不同均匀圆管组成的管柱结构,针对结构尺寸和物性参数差异,建立钻柱信道传递矩阵法计算分析模型,并依据位移的法向分量和法向作用力连续的边界条件,采用传... 研究声波在钻柱中传播特性,对声传输系统的研发具有重要意义。将钻柱结构离散为不同均匀圆管组成的管柱结构,针对结构尺寸和物性参数差异,建立钻柱信道传递矩阵法计算分析模型,并依据位移的法向分量和法向作用力连续的边界条件,采用传递矩阵法进行信道时频域分析,对声波在钻柱中传输特性进行研究。研究结果表明:结构尺寸和物性参数差异决定了钻柱信道频域特性,纵波声速越高越有利于声波信号的传输;物性参数差异对于信道的频带结构和通频带分布有较为显著的影响,物性参数差异增大会使阻带变宽,钻柱信道声波传输能力下降;随着传输距离的增加,信号衰减程度增大。研究结果可为声波在钻柱中的传播研究提供理论基础。 展开更多
关键词 钻柱 声波 物性参数 传播特性 传递矩阵法 有限元法
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随钻电磁波电阻率温度修正方法研究
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作者 杨宁宁 《石油机械》 北大核心 2020年第1期46-51,共6页
随钻电磁波电阻率测量是实时获取地层电阻率并进行地质导向钻井的主流技术。为了分析温度对随钻电磁波电阻率测量精度的影响,针对自主研发的MRC随钻电磁波电阻率测井仪器,采用吊零刻度与温度标定相结合的方法,通过无磁高温测试装置对仪... 随钻电磁波电阻率测量是实时获取地层电阻率并进行地质导向钻井的主流技术。为了分析温度对随钻电磁波电阻率测量精度的影响,针对自主研发的MRC随钻电磁波电阻率测井仪器,采用吊零刻度与温度标定相结合的方法,通过无磁高温测试装置对仪器刻度标定,对不同温度下的测量结果进行了分段拟合修正。研究结果表明:随钻电磁波电阻率测井仪器测量误差通常包括零点漂移误差和温度漂移误差,修正之后的MRC随钻电磁波电阻率测井仪器在7.5~110.0℃温度范围内,相位差测量误差不超过0.005°,幅度比测量误差不超过0.01 dB,能够有效分辨薄层,准确测量大动态范围的电阻率变化。所得结果可为随钻电磁波电阻率测量方法的优化提供参考。 展开更多
关键词 随钻电磁波 电阻率测量 测井 测量精度 吊零刻度 温度标定 温漂误差
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井下非接触电能传输装置设计与试验研究 被引量:3
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作者 朱杰然 邹德永 +2 位作者 马清明 杨宁宁 张佳佳 《石油机械》 北大核心 2020年第8期9-15,共7页
推靠式旋转导向钻井系统需要在井下把旋转态的电能传输给不旋转外套,传统接触式传电形式难以适应井下恶劣的工作环境。为此,基于ICPT技术,采用互感模型理论、Maxwell仿真计算并与试验验证相结合的方法,对非接触式旋转电磁机构的耦合性... 推靠式旋转导向钻井系统需要在井下把旋转态的电能传输给不旋转外套,传统接触式传电形式难以适应井下恶劣的工作环境。为此,基于ICPT技术,采用互感模型理论、Maxwell仿真计算并与试验验证相结合的方法,对非接触式旋转电磁机构的耦合性能、传输效率以及初、次级的谐振补偿措施进行了优化设计。研究了非接触电能传输装置的铁氧体形状尺寸、线圈匝数和安装位置的变化引起的该装置传输效率和功率的变化规律。研究结果表明:井下非接触电能传输装置能够满足现有静态推靠式旋转导向钻井工具的传电要求,轴向安装误差对传输效率和功率影响最大;该装置在轴向位移-3 mm位置传输效率和功率最高,并在效率最高点±3 mm范围内均满足电路传输的系统要求。研究结果对非接触式能量传输系统的研制具有一定的指导意义。 展开更多
关键词 旋转导向 钻井系统 非接触 电能传输 耦合系数 传输效率 功率
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柔性短节对静态推靠式旋导工具造斜力的影响 被引量:5
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作者 毕研涛 柳贡慧 +3 位作者 杨宁宁 朱杰然 唐海全 刘建勋 《石油机械》 北大核心 2022年第5期9-15,共7页
针对目前柔性短节对静态推靠式旋转导向(SRS)工具造斜力影响的研究结论不统一问题,基于AutoTrak Curve结构特点,考虑心轴-外筒-井壁的运动约束形式,组合铁木辛柯梁单元与接触单元,建立了静态推靠式旋转导向底部钻具组合(SRSBHA)有限元模... 针对目前柔性短节对静态推靠式旋转导向(SRS)工具造斜力影响的研究结论不统一问题,基于AutoTrak Curve结构特点,考虑心轴-外筒-井壁的运动约束形式,组合铁木辛柯梁单元与接触单元,建立了静态推靠式旋转导向底部钻具组合(SRSBHA)有限元模型,选取Newmark-HHT法进行数值求解,并采用纵横弯曲梁法的算例验证了所建模型的正确性。以二维定向井为例,系统地研究了柔性短节对双扶正器SRSBHA造斜力的影响。研究结果表明:两扶正器之间各跨钻柱宜采用“柔性短节紧靠上扶正器,外径较大的钻柱则靠近近钻头扶正器”的塔式组合,以最大程度发挥SRSBHA造斜能力;在不同扶正器间距条件下,造斜力随柔性短节长度变化规律有所不同;柔性短节长度优化应结合扶正器间距进行。研究结果可为静态推靠式旋转导向系统结构优化提供理论支撑。 展开更多
关键词 静态推靠式 旋转导向工具 柔性短节 导向机构 有限元 底部钻具组合
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交变磁场平行水平井测距定位实验研究 被引量:1
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作者 黄明泉 赵国山 《科学技术与工程》 北大核心 2019年第18期171-176,共6页
随着钻探平行水平井数量的增多,使得磁性导向技术被引入水平井钻井施工中,利用电磁学理论建立了平行水平井形式的磁场正反演计算分析模型,导向定位系统利用磁源产生低频交变磁场,对磁场信号数据进行采集与处理,通过提取有效的交变磁场数... 随着钻探平行水平井数量的增多,使得磁性导向技术被引入水平井钻井施工中,利用电磁学理论建立了平行水平井形式的磁场正反演计算分析模型,导向定位系统利用磁源产生低频交变磁场,对磁场信号数据进行采集与处理,通过提取有效的交变磁场数据,依据反演计算理论模型进行计算,得到磁源与测量装置间的相对距离和方位,建立了地面测试系统,并进行了导向定位实验研究。研究结果表明,反演计算所得数据结果与实际测试数据基本一致,每组数据所得结果较为明显的表现为平行形式,同时验证了数据采集处理方法和反演计算方法的有效性。 展开更多
关键词 平行水平井 磁导向定位 磁场强度 反演计算
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