充气钻井用穿孔钻杆设计及可行性研究

发布时间：2017-12-20 05:30

  本文关键词：充气钻井用穿孔钻杆设计及可行性研究　出处：《西南石油大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

  更多相关文章： 穿孔钻杆 钻杆强度 充气钻井 储层保护

【摘要】：欠平衡钻井能让钻井液等流体不进入或少进入产层,减少储层污染,从而提高油气井产量。此外欠平衡钻井能适当减少井筒内静液柱压力,减少井漏等工程事故发生,能有效减轻钻井液的压持效应,进而提高机械钻速,所以欠平衡钻井具有很大的优势和研发潜力。在充气欠平衡钻井一类中,钻井液充气钻井不能有效传递水功率,会导致井下马达乏力。另一方面寄生管注气由于充气点高、充气量大,导致岩屑运移困难,下寄生管工程施工困难等问题。在充分了解钻井液充气钻井寄生管注气钻井以及同心套管充气钻井的优缺点、钻井现场钻具使用实际情况,以及现有钻具制造能力条件下,提出用5in加重改造的穿孔钻杆。在本体穿了2个或多个孔,并对公母扣进行了两次台阶密封,使其气路在经过公母扣仍然保持通畅,保证了钻井液和气体有不同的压力系统。本文依据所设计的钻具,对钻具薄弱的公母扣建立了 3D模型,并讨论了双台阶密封问题。结合材料和有限元的相关知识,使用ANSYS软件对本体进行了穿孔形式的优化研究,并对公母扣接头进行静力学分析,讨论了分析结果,证明设计的穿孔钻杆能够达到使用的强度要求。本文使用钻具材料的SN曲线和强度分析的结果,运用Designlife软件计算出该钻杆接头在特定循环应力条件下的疲劳损坏次数,表明设计的穿孔钻杆能够达到使用的疲劳条件。本文利用气液两相流H-K模型和Mathcad软件模拟计算了一口井,以岩屑能够运移为条件将钻井液中含气量设限,分析了穿孔钻具下深、注气量、油气运移的关系,表明如何使用穿孔钻杆进行充气欠平衡钻井。对充气钻井的注气环进行优化设计,利用注气口气泡形态力学分析和经验公式来说明原因,并校核了设计的孔能否通过设定的通气量。本论文完成了穿孔钻杆的使用条件分析、3D模型建立、强度及疲劳分析,以及穿孔钻杆充气使用分析,完成注气口优化,证明该钻具是可行的,为该钻杆设计制造和使用提供了理论参考。
【学位授予单位】：西南石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TE921.2

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本文编号：1310926