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2024年11期

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钻井技术与装备 | 宽刃齿微钻头设计及破岩机理研究

钻井技术与装备 | 宽刃齿微钻头设计及破岩机理研究

Hu Li，Kuang Yuchun，Long Wei，et al.Design and rock-breaking mechanism of micro-bit with wide edge cutter1-11 常规PDC钻头在钻进塑性地层时，存在吃入困难、机械钻速低等现象。为增强钻头吃入岩石的能力，提出一种新型PDC钻头——宽刃齿钻头。基于侧向力平衡布齿理论，完成微钻头的结构设计；基于有限
钻井技术与装备 | 我国页岩气钻完井关键技术现状及发展趋势

钻井技术与装备 | 我国页岩气钻完井关键技术现状及发展趋势

Bi Kaiyuan.Current status and trend of key technologies for shale gas well drilling and completion in China12-20，28 页岩气作为一种重要的非常规天然气资源，其开采对能源行业和全球供需格局有着深远影响，深入研究钻完井技术体系是加快页岩气规模效益开发的关键。在概述全球及国内页岩气勘探开发
钻井技术与装备 | 三棱形PDC齿破岩特性数值模拟研究

钻井技术与装备 | 三棱形PDC齿破岩特性数值模拟研究

常规PDC钻头在研磨性地层中面临磨损严重、吃入困难、机械钻速低等问题。三棱形PDC齿较常规平面PDC齿具有更好的破岩效果，但是关于三棱形PDC齿的布齿参数、齿形参数的优选缺乏依据。为此，通过有限元仿真分析软件建立了破岩仿真模型，开展了三棱形PDC齿破岩机理研究，剖析了在垂向压入和刮切破岩时三棱形PDC齿的力学特性和破岩规律。研究结果表明：垂直压入破岩时，在相同压力作用下，三棱形PDC齿吃入岩石的深
钻井技术与装备 | 内置钻头多维冲击器仿真与室内试验研究

钻井技术与装备 | 内置钻头多维冲击器仿真与室内试验研究

冲击器是解决硬地层钻速慢难题的有效方法之一。现有冲击器在与钻头配合使用时，会增加钻头到稳定器之间的距离，从而降低常规定向钻具组合的理论造斜率和钻头侧向力，导致无法在钻井造斜段使用，对造斜能力的影响十分明显。为此，对井下冲击器的动力学进行了分析，设计了一种结构简单的内置钻头多维冲击器，建立了多维冲击器流体仿真模型，分析了钻井液排量和密度对多维冲击器性能的影响，并借助清水试验验证了工具的可靠性及理论分
钻井技术与装备 | 低渗透油藏套损井非金属大段贴堵技术研究

钻井技术与装备 | 低渗透油藏套损井非金属大段贴堵技术研究

对于低渗透油藏139.7 mm套管因腐蚀发生大段连续套损问题，通常采用88.9 mm小套管进行二次固井，但治理后依然存在二次套损隐患，同时其76 mm的内径也不便于后期生产维护。为此，开展玻璃纤维增强树脂基非金属大段贴堵管的结构设计、实物静水压试验及窄间隙高强韧性固井材料优选。研究结果表明：试验管在不同温度下的承压性能、管体和螺纹接头的密封性均能够满足现场需求，设计的固井材料抗压强度达到62 MP
钻井技术与装备 | 分体式自适应分支井主井眼支撑系统研制

钻井技术与装备 | 分体式自适应分支井主井眼支撑系统研制

分支井主井眼支撑工具是满足分支井窗口支撑与分支井眼钻井的核心工具，包括可回收式斜向器、打捞钩、定向锚定封隔器及定向插头等。针对常用配套工具存在的锚定性能差、地面定向难度大、斜向器可取性差等问题，研发了分体式自适应分支井主井眼支撑系统。该系统以大通径锚定封隔器作为井下定位单元，具备轴向及周向锚定功能，可取式钻井导向器可在井下实现自动找正对接，从而建立牢固的窗口支撑系统，配套打捞钩具备定向打捞功能；该
海洋石油装备 | 海上嵌岩钢管桩内卷边切割机器人的设计研究

海洋石油装备 | 海上嵌岩钢管桩内卷边切割机器人的设计研究

海上风电桩在基础打桩过程中，容易造成钢管桩下端内卷边，这会增加下插的阻力，须将影响下钻的内卷边切除，提高风电桩插桩效率。现阶段内卷边的处理多是潜水员下水切割，处理过程较为繁琐，难以应对复杂的工况，且有一定的危险性。为解决以上问题，设计了一种用于海上嵌岩式钢管桩内卷边切除的切割机器人。通过对钢管桩内卷边切割现有的施工工艺和施工作业要求进行分析，总结了内卷边切割机器人所需满足的设计要求，提出了适用于切
海洋石油装备 | 南海深水海底管道S形铺设技术

海洋石油装备 | 南海深水海底管道S形铺设技术

南海深水海域环境复杂多变并且频繁有内波流发生，在南海深水海域进行海底管道铺设面临诸多困难。为此，针对南海流花29-1气田深水海管铺设项目，对千米级水深海底管道S形铺设中铺管工艺设计、内波流监测与应对措施、深水铺管精度控制等方面的技术难点进行了研究，并完成了工程应用。工程应用结果表明：深水海管S形铺管工艺能确保海管水下状态完好和铺管精度满足要求；内波流实时监测预警系统实测流速大于1 m/s时，可提醒
海洋石油装备 | Y管压裂生产一体化管柱工艺及配套工具研究

海洋石油装备 | Y管压裂生产一体化管柱工艺及配套工具研究

针对常规压裂管柱压裂后需先起压裂管柱，再下入电潜泵生产管柱，压裂与返排间隔时间过长增加压裂液污染储层的风险，且其无法批量压裂，作业成本高等问题，研究了Y管压裂生产一体化管柱工艺。通过在Y接头内预置密封隔套的方式防止砂液进入电泵，压裂后通过钢丝作业可将密封隔套捞走，不影响后期的启泵。为了压裂时可监测环空压力同时保证电潜泵的顺利运行，研发了液控穿越隔离封隔器，该封隔器在压裂时不坐封，压裂后通过向地面的
油气田开发工程 | 连续管作业气液两相流多模型组合计算方法

油气田开发工程 | 连续管作业气液两相流多模型组合计算方法

目前连续管作业井筒气液两相流压力计算以单一模型为主，该模型难以有效模拟整个井筒的实际流动状况，亟需解决单一气液两相流动模型仅适用于一种流动工况，与实际井筒同时存在多种流动工况两者难以匹配的问题。为此，通过试验数据建立不同流动工况下的最优流动模型，在此基础上形成多模型组合优化的气液两相流计算方法。该方法能够针对不同的流动工况将整个井筒（管内/环空）合理划分为多个井段，每个井段采用对应流动工况下的最佳
油气田开发工程 | 长水平段水泥环应力动态变化及失效评价

油气田开发工程 | 长水平段水泥环应力动态变化及失效评价

页岩油气水平井压裂过程中井筒密封完整性失效问题频发，但当前较少研究可对于温度压力耦合条件下长水平段水泥环密封完整性进行评价。针对此，建立了压裂过程中全井筒瞬态温度场计算模型，以及长水平段瞬态温度-压力耦合作用下水泥环径向应力和周向应力计算有限元分析模型，基于Mohr-Coulomb准则对于水平段不同位置处水泥环完整性的失效进行了分析，评价了水泥环弹性模量、套管内压以及压裂排量对于长水平段不同位置处
油气田开发工程 | 超深气井油套环空泄漏起压机理与规律分析

油气田开发工程 | 超深气井油套环空泄漏起压机理与规律分析

超深气井温压条件苛刻、流体分布复杂，油管柱泄漏后油套环空压力大且起压机理不清，严重影响超深气井的长期安全平稳生产。为揭示油套环空在复杂泄漏工况下的起压机理，建立了基于泄漏驱动、泄漏过程和气液分布的环空压力机理模型，对油套环空起压关键参数开展了对比分析，表征了环空压力、环空液面和环空气体聚集量等关键指标的变化规律。研究结果表明：超深气井油管柱泄漏存在气体泄漏和液体泄漏2种类型以及5种泄漏工况；气体泄
油气田开发工程 | 高速聚结型井下气液分离器多参数组合优化设计

油气田开发工程 | 高速聚结型井下气液分离器多参数组合优化设计

为解决天然气井井下气相夹液及超高气液比气液分离器分离效率低等问题，设计了一种适用于高气液比井下的气液分离装置。通过数值模拟研究及正交试验法确定了分离器较优结构模型，并分析了不同进口速度、气液比以及分流比对其分离效率的影响。研究结果表明：影响分离器分离效率因素的主次程度依次为聚集挡板角度＞聚集挡板间距＞聚集挡板数，在27 m3/d的流量下，75.9 mm内径的井下气液分离装置的最优结构为聚集挡板数1
油气田开发工程 | 外保护套对预充填筛管过流能力的影响研究

油气田开发工程 | 外保护套对预充填筛管过流能力的影响研究

外保护套作为机械筛管的重要组成部件，对筛管过流能力的影响不可忽略。为此，以预充填筛管为例，通过一套小型可视化防砂模拟试验装置研究了外保护套对预充填筛管过流能力的影响规律。试验结果表明：随着外保护套过流面积的增加，预充填筛管的米采油指数呈指数增加；当外保护套上的冲缝槽宽度小于地层原始砂粒径中值的3倍时，砂粒通过冲缝槽时易发生架桥堵塞，导致筛管过流能力大幅度下降；当外保护套上的冲缝槽宽度大于等于地层原
油气田开发工程 | 分流叶片前缘形状对叶片式混输泵性能的影响

油气田开发工程 | 分流叶片前缘形状对叶片式混输泵性能的影响

叶片式混输泵在气液工况下极易产生叶顶泄漏涡和气液分离的情况，这会直接导致泵的性能下降，从而影响泵的输送效率致使生产成本增加。针对上述问题，基于CFD仿真对泵的叶轮引入分流叶片进行改型，并探索分流叶片前缘形状对泵性能的影响。研究结果表明：３种分流叶片前缘形状下的模型扬程均高于原模型，其中以曲率连续方案的扬程最大，为10.85 m，扬程和效率相比原模型分别提高31.83%和2.58%；当分流叶片厚度减
油气田开发工程 | 密闭容器内旋流喷头除砂过程数值分析

油气田开发工程 | 密闭容器内旋流喷头除砂过程数值分析

为探究旋流喷头除砂过程容器内流场分布特性及流场对除砂能力的影响规律，采用RSM和DPM模型对密闭容器内部流场和颗粒运动轨迹进行了数值模拟。研究结果表明，压降从20 kPa增大到45 kPa时，容器内部旋流稳定性逐渐增强，容器中心颗粒质量分数不断增大，逃逸颗粒中大颗粒质量分数逐步增大；压降从45 kPa增大到100 kPa时，旋流稳定性减弱，逃逸颗粒中大颗粒质量分数小幅度下降，压降为45 kPa时旋
石油管工程 | 横向滑坡作用下埋地管道参数敏感性研究

石油管工程 | 横向滑坡作用下埋地管道参数敏感性研究

为研究横向滑坡作用下管道的参数敏感性，通过有限元模拟研究了不同滑坡、管道和土体参数下管道位移和轴向应变的变化特征。研究结果表明：管道力学响应随着滑坡位移和倾角的增大而显著增大，尤其是滑坡倾角大于40°时；埋地管道横向滑坡中受影响的管道长度和位移随滑坡宽度的增大而增大，但当滑坡宽度大于20 m后，管道轴向应变在滑坡区明显减小，管道危险性显著降低；管径、壁厚、管材与埋地管道力学响应呈负相关，内压、埋深
油气与新能源 | 密相CO2柱塞泵动态热流特性数值模拟研究

油气与新能源 | 密相CO2柱塞泵动态热流特性数值模拟研究

为了厘清柱塞往复运动过程中，密相CO2柱塞泵内CO2温度、压力的演变规律，考虑CO2物性参数随温度、压力的变化，建立了密相CO2柱塞泵的全周期三维热流耦合动态数值模型，分析了柱塞和阀的耦合运动特性、泵内CO2温度场和压力场的演变，以及阀弹簧预紧力对阀位移、入口和出口回流的影响规律。研究结果表明：压缩过程是升温、升压过程，余隙容积内残留有高温、高压CO2；吸入阶段，余隙容积内的高温、高压CO2膨胀，

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