大港油田井下作业模拟井喷井组设计论文
井下作业论文--柴国强
井下作业论文结合我们在华北油田采油三厂作业大队的实习与上课所学知识，我对井下作业有了一些认识，以下就是我对井下作业的总结与分析。
井下作业是油田勘探开发过程中保证油水井正常生产的技术手段。
埋藏在地下千米或几千米的石油和天然气，是宝贵的地下资源，是国家现代化建设和人民物质文化生活与人类文明发展所不可缺少的重要资源。
地下的石油宝藏，是通过花费相当代价钻凿通地下油层通到地面的岩石通道开采出来的。
而油、水井在长期的生产过程中，不停顿地受到油气流的作用，受到为了维护正常生产所进行的修井作业，以及为了提高采收率进行的工艺改造措施的作用，使油井每时每刻都在发生着变化，逐渐老化，出现各种不同类型的故障，导致油水井不能正常生产，甚至停产。
因此，必须对出现问题与故障的油水井进行井下作业，使油水井恢复正常生产。
井下作业是在野外进行，流动性大，环境艰苦，并且是多工种协作施工；石油、天然气、硫化氢等又是易燃、易爆的有毒物质，生产过程中事故隐患较多，危险性较大，如果防护措施跟不上，不仅影响生产进度和降低施工质量，还可导致职工体质下降，生命受到威胁。
因此“安全第一，预防为主”，抓好安全生产是各级生产管理者的重要管理内容之一，应引起高度重视，层层落实安全生产责任制，严格执行各项规章制度和井下作业技术操作规程，加大井下作业安全监督机制，把事故隐患消灭在萌芽状态。
严守岗位，紧密配合，确保施工人员人身安全、设备安全和作业施工安全。
油水井在采油、注水的过程中，因地层出砂、出盐，造成地层掩埋、泵砂卡、盐卡，或因管柱结蜡、泵凡尔腐蚀、封隔器失效、油管、抽油杆断脱等种种原因，使油水井不能正常生产。
油水井维修的目的，是通过作业施工，使油水井恢复正常生产。
油水井维修包括：水井试注、换封、测吸水剖面；油井检泵、清砂、防砂、套管刮蜡、堵水及简单的井下事故处理等修井作业。
抽油泵在井下工作过程中，受到砂、蜡、气、水及一些腐蚀介质的侵害，使泵的部件受到损害，造成泵失灵，油井停产。
井控知识与应急条件下的关井(05)
罗家16H井溢流原因：坐岗制度不落实，起钻 灌泥浆不及时，最长时间为9柱灌一次泥浆；没有发
现泥浆灌不进去。
中4—72井溢流原因：起钻时没灌满泥浆，实 际灌入量为1.2m3，而起出的钻杆体积为2.54m3，导 致井内液柱压力与地层孔隙压力失去平衡。 板904×2井溢流原因：起钻铤时没人坐岗，没发现泥
浆灌不进去。
就决定起钻。
大港油田集团第二钻井工程公司 第一部分 溢流（井涌）产生的原因
案例2 中4—72井井喷失控事故 溢流原因： (2)在油层井段采用高速起钻， 在起钻速度快和钻具中带扶正器的 联合作用下，造成起钻抽吸，诱发
井喷。
大港油田集团第二钻井工程公司 第一部分 溢流（井涌）产生的原因
三、泥浆密度低 原因:一是实际泥浆密度低于 油、气、水层压力；二是泥浆补 充胶液、水或混原油过快、过多， 造成密度下降。
三是起钻过程中钻杆内、外溢泥浆，未 采取任何措施就继续起钻； 四是钻具中没有安装回压阀。
井下作业技术论文（2）
井下作业技术论文(2)井下作业技术论文篇二浅谈井下作业的技术与发展【摘要】近年来，井下作业持续发展，技术也在逐渐改进，井下作业技术为油气勘察和研究开发起着重大作用。
而越来越复杂的勘探开采环境也促使井下作业技术不断发展。
本文介绍了我国井下作业技术的现状以及未来的发展方向并结合自己的工作经验提出了相关看法，对井下作业有一个较全面的认识。
【关键词】井下作业技术国内现状发展1 井下作业的发展近年来，井下作业持续发展，技术也在逐渐改进，井下作业技术为油气勘察和研究开发有重大作用。
埋在地下的油气对国家的发展以及人们的生活都有重大影响。
而地下的这些宝贵资源则是通过花费巨大的人力物力凿通地下油层通到地面的岩石通道开采出来的，由于油田勘探的特殊性，导致油井在长期的开采过程中出现了不同类型的故障，为了保证油田的正常生产，就必须对出现问题的油水井进行井下作业。
2 国内井下作业的现状目前，我国国内的井下作业技术主要包括以下几个部分：(1)井下作业所需机具设备的安装;(2)作业采用的工艺技术;(3)作业的施工方案设计;(4)施工过程中的安全和管理;(5)确保作业安全实施的具体保证措施。
在近年来的一些井下勘探开发中，企业为了追求更大的经济效益，开始对工程装备与作业技术进行更新与提升，并且在科技的创新与应用方面投入较大的资金。
在技术方面，企业引入了国外的先进技术，加上企业自己的创新研发，使企业的井下作业技术水平得到极大的提升，同时企业的服务管理能力也有了明显的改善，加快了油气田勘探开发的速度，满足了一定的需要。
然而，我国的井下作业技术在工艺方面与外国还有很大的差距，这些差距包括设备的先进程度、工具配备的全面程度以及生产数据的信息化处理能力与管理方面。
3 井下作业技术发展趋势目前，井下作业技术水平发展良好，基本上能够满足现有供给关系上生产需要，但是，随着勘探开发难度的不断加大，开采环境的多样性和复杂性，对井下作业技术又提出了新的更高要求，从作业装备和作业技术两个方面，在加强对现有大修侧钻等新技术的整合、配套完善和推广应用的同时，发展提高单井产量作业技术等6项重点技术。
采油工程技术的修井作业研究论文[推荐五篇]
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采油工程技术的修井作业研究论文[推荐五篇]第一篇：采油工程技术的修井作业研究论文摘要：随着采油技术的不断发展与完善，采油工程对技术质量越来越重视，而且好的采油工程技术质量对于提高采油率，确保油井开采质量的好坏对油井使用寿命有至关重要的影响意义。
修井作业对于保障油井生产的安全性和运行的稳定性非常重要，它可以对油井进行维护，防止油井事故发生，同时对于延长油井的采油寿命有很大的积极作用。
关键词：采油工程；技术质量；修井作业；研究采油工程对于石油企业的发展以及采油水平的提升有着直接的联系，采油工程技术质量的高低直接影响着油田的生产速率和生产效率，在我国多数油田进入高含水难开采阶段，采油技术水平的提升对于降低采油难度，加大对储油层石油的开采有很大的促进作用，所以在石油需求量越来越大，开采难度也越来越大情况下加强采油工程技术质量的把控对于提升采油率非常重要。
1采油工程技术质量分析1）水力振动采油技术。
这种采油工程技术主要是借助脉冲波驱动水力作用于储油层，然后对油层内的原油进行处理，将井底的泥浆杂质等转化成沉淀物，加强对沉积岩的破坏，使储油层产生裂缝，提高储油层的渗透性，将封存在油层内不能被采集的石油被采集到，从而提升油井的采油量。
2）纳米材料采油技术。
该技术在采油工程中应用主要是利用纳米级的驱油膜来实现对原油的驱动，提高原油的采油率。
并且该技术相对于其它的采油技术来说比较先进、环保，由于纳米材料的特殊质地，能够有效的加强驱油膜的韧性和坚固性，降低了原油的黏附能力，降低了岩层中滞留的原油，不仅使油井的采油量增加，也足够大的对储油层进行的采油处理。
3）热超导采油技术。
热超导采油技术的应用对温度的要求比较严格，因为它是在一定温度下进行的，它可以通过对采油设备以及管道进行热处理然后加速原油的流速，降低原油采集过程中的粘附力，避免了原油采集过程中结蜡现象的发生，不仅可以防止采油设备和管道被腐蚀还能提高原油的采集量，这对于提高采油效率，减少储油层原油的滞留量有很大的促进作用。
石油井下作业井喷风险预警分级模型探讨论文
资料范本本资料为word版本，可以直接编辑和打印，感谢您的下载石油井下作业井喷风险预警分级模型探讨论文地点：__________________时间：__________________说明：本资料适用于约定双方经过谈判，协商而共同承认，共同遵守的责任与义务，仅供参考，文档可直接下载或修改，不需要的部分可直接删除，使用时请详细阅读内容石油钻井安全论文：石油井下作业井喷风险预警分级模型研究【摘要】：结合石油井下历史事故资料和井下高危作业风险辨识资料,依据SMART原则,从企业应用角度,建立井喷风险预警分级评价指标体系,评价指标包括固有风险频率、事故严重度、监控与监测措施3方面;对各指标给出相应的权重和分值,并在风险原理的基础上设计风险评价分级数学模型,建立石油井下作业井喷风险预警分级标准。
根据分级模型得到的风险分级结果可以对石油井下作业井喷风险进行有针对性的防范和控制,避免井喷事故的发生。
【关键词】：井喷; 风险; 指标体系; 预警模式; 预警分级0 引言井喷是一种地层中流体喷出地面或流入井内其他地层的现象,大多发生在开采石油天然气的现场。
石油天然气开采过程中一旦发生井喷,往往伴随着H2S等有毒气体的泄漏,威胁人民生命财产安全,破坏生态环境的,在极端条件下甚至产生极其恶劣的影响。
因此,如何控制井喷事故的发生成为石油天然气开采中急需解决的一个问题。
对石油井下作业进行风险预警预控可以有效地控制井喷事故的发生。
风险预警预控是一种过程管理,是在事故发生前,根据实时的风险状况预测、风险状态预报或历史报警记录统计分析,利用评价标准,判别其产生风险级别,对风险状态、趋势的预先警示及警告,继而针对预警预告信息作出风险预先性防控措施,最后削弱和消除风险[1]。
风险预警分级是实现井喷事故有效预警、预控的基础。
企业根据预警分级理论预测出风险大小,继而采取有效措施控制风险。
对于生产作业中的井喷高风险,需要针对其建立专项的预警分级方法,并根据生产实际情况确定动态的分级评价标准,实现重点风险的重点管理。
井喷失控事故案例教育-井筒工程处
浆，使得进入井筒的气体快速上移近300m并膨胀，导致井口溢流，进而
发展为井喷。
中国石油大港油田公司 事故原因——间接原因3
◆执行关井程序不果断，导致井喷失控。 在发现溢流，司钻发出关井信号后， 岗位人员按“四七”动作程序跑位过程中， 司钻上提钻具时被喷出的泥浆击倒，刹把失 控，方钻杆连同钻具自由下落，水龙头、大 钩和游车砸向转盘。跑下钻台准备前去关井 的副司钻和工程技术员，在听到钻台碰撞声 后，不是继续跑向远程控制台实施关井操作 ，或者起码有一个人前去关井，而是两人共 同跑回钻台，从而错失关闭环形防喷器的有 利时机，导致了井喷失控。井喷着火后，由 于井场风向的影响，远程控制台被火焰包围 ，失去了最后的关井机会，致使井口敞喷失 控、着火。
Ⅰ的 829～834 m井段为气水同层；明Ⅱ的997～1006m井段解释为气水同层；明
Ⅱ的1022～1032m井段解释为油气层。结合施工情况推断，井喷的层位是处于钻头 下部的明Ⅱ油层组。根据三维地震资料显示，该井在明Ⅱ3油层组可能存在溶解气 的富集区（底油顶气储层）。
◆起钻时作用到气层的当量泥浆密度降低，使得地层气体大量侵入井筒。根据在两
没有按照要求压井 或没有压稳地层
设计的钻井液 密度偏高或偏低
处理溢流、井涌的 方法不当
中国石油大港油田公司
井控管理制度不健全 存在管理漏洞 井控培训不到位 培训合格证制度不落实 井控装备试压 检修与巡检制度不落实
井控坐岗制度不落实
不同工况下的 防喷演习制度不落实
管理的因素
井控工作监督 检查制度不落实 井控风险识别 分级管理制度—间接原因2
◆判断错误、违章操作，错失关井有利时机。在短起下前，气测曾出现
异常，虽然经循环排除，全烃值降为零，但是此次异常的全烃值高达 21.8%，应该是钻遇油气层的一个重要显示。工程技术员和司钻未对此次
大港油田固井技术论文集（2）
大港油田固井技术论文集(2)大港油田固井技术论文篇二油田固井工程技术优化探讨摘要：固井技术在油田油井寿命和资源保护中起着不可忽视的作用。
随着钻井技术的进一步提高对固井工程提出了更高的要求，本文对固井工程中出现的问题与难点进行简要分析，并针对这些问题提出一些建议，以提高固井质量，增加油气产量，延长油井寿命，保障油田后期顺利的开发和发展，进而提高社会经济效益。
关键词：固井技术难点分析解决对策最近几年来，由于石油天然气勘探开发工作不断深入发展，特殊井不断增加，固井工程日益复杂，因此对固井施工设计与分析提出了更高要求;随着固井工程技术的飞速发展，国家和行业近年来对固井设计与分析的相关标准进行了更新，以便推动固井技术的发展。
我们应基于最新行业标准和理论研究成果，系统的总结固井施工经验，开发一套设计与分析内容丰富、功能齐全、适用广泛的同井设计与分析系统，能够更好满足固井现场施工需要，设计与分析水平，改善固井质量，促进固井技术的发展。
一、固井作业中的技术难题1.水泥返高不够，不能按设计要求封隔地层造成环空流速下降，影响顶替效率胶结质量差。
下套管过程井漏可能造成卡套管事故，套管下不到设计深度。
水泥环质量差层间油层、气层、水层互窜。
水泥浆漏失到产层，污染产层，油气井失控。
固井工程中发生井下漏失，大部分情况将导致固井失败或影响固井质量。
在老油田开发后期，老油区发生固井漏失主要是因为人为产生地层裂缝。
2.水泥浆应用效率不高在深水固井工程中，水泥浆的应用效率不高，可以主要分析为以下几种原因：1)井身结构不合理，给套管居中处理带来难度。
2)对于表面较为松软的地层来说，在钻井时会受到高压砂层或者浅“一气”完流动的影响，影响井身结构，成流体的摩擦阻力加大，紊流顶替作用不易于实现。
3)在深水海底的表层，大多数是没有胶结的松软状态，再加上破压力与地层孔隙压力之间出现狭窄的“窗口”现象，难以实现紊流替或者分级梯度顶替。
4)因为套管结构比较复杂，所以在表层套管和井眼间的空隙较大，井下位置的空隙反而减小。
油田井下作业安全生产管理水平提升策略研究
企业管理 一、油田井下作业安全生产管理的重要性随着社会的不断进步和发展，人们对油田开采的安全管理越来越重视。
从目前油田作业实际来看，石油开采过程艰巨困难，地形错综复杂，并且油田具有易挥发、易燃、易爆和有毒有害的特点，比如，大井喷失控、硫化氢中毒的危害不仅会造成人员受伤甚至死亡，这对油田的开采工作更加加深了难度。
石油的开采过程包括测井、钻井、采油等，在对油田进行勘测和开发后造成的生产风险很大。
井下安全管理是石油开采中最重要的环节，对高压油气井方面加强控制管理，做好预防工作，是非常重要的工作内容。
二、油田井下作业事故产生原因分析１．重视程度不足目前，对于石油企业安全管理力度不够，一些石油开采企业为了追求经济利益，控制与缩减企业费用，导致石油企业安全防护方面的资金使用较低。
员工对安全作业重视程度不足，从而伤害安全生产事故频发，为石油企业的发展带来了一定的阻碍。
２．缺乏安全意识随着不断增加的能源开采计划，导致一些石油企业忽视了对井下作业人员的安全教育和岗前培训工作，未经系统培训，缺乏一定的专业素养，刚刚入职的员工便被安排到了生产工作岗位，由于不了解井下作业过程中潜在的安全风险，在开采过程中发生安全事故的风险性极大。
３．缺乏应急预案，处理突发事故不当某些石油企业对安全不如对生产的重视，宁愿牺牲安全来保障企业利益。
平时也很少组织井下作业人员进行风险演练，一些作业人员对突发的事故应对不明确，反应迟缓，一旦发生安全事故之后，不知道该如何采取措施应对。
除此以外，如果生产管理人员安全意识不够，处理危机的能力不足，不能采取有效的应对措施，就会给井下作业人员带来致命的伤害。
三、油田井下作业安全生产管理水平提升策略１．完善相关设备和设施为了减少由于设备原因引起的安全事故，企业应足够重视设备和设施的完善工作。
一方面石油企业应对立足国情，采取对外开放的战略，引进国内外先进的技术以及装备，积极革新较为陈旧的设备设施并且及时检测和更新，以此来提升设备操作的安全。
新大港油田钻井井控实施细则
附件1大港油田钻井井控实施细则大港油田公司大港油田集团公司二○○六年十二月目录第一章总则第二章井控设计第三章井控装置的安装、试压、使用和管理第四章钻开油气层前的准备和检查验收第五章钻开油气层的井控作业第六章防火、防爆、防硫化氢措施第七章井控应急救援第八章井控技术培训第九章井控管理组织与职责第十章井控管理制度第十一章国际与行业市场井控管理要求第十二章附则附录1 井控装置组合图附录2 钻井队井控岗位职责附录3 井控关井程序规范附录4 防喷演习记录表附录5 坐岗记录表附录6 井控工作检查批准书附录7—1 大港油田集团公司井控管理组织机构附录7—2 大港油田集团公司井控分级管理网络图附录8—1 大港油田公司井控管理组织机构附录8—2 大港油田公司井控分级管理网络图附录9 钻井井喷失控事故信息收集表附录10 “三高井”和“重点井”定义第一章总则第一条根据《中国石油天然气集团公司石油与天然气钻井井控规定》,为了进一步推进大港油田井控工作科学化、规范化，提高井控管理水平，有效预防井喷、井喷失控、井喷着火事故的发生，保证人民生命财产安全，保护环境和油气资源不受破坏，特制定本细则。
第二条各单位要高度重视井控工作，认真贯彻“安全第一、预防为主、综合治理”的方针；要高度树立“以人为本”、“井控是系统工程”、“井喷失控是可以避免的”的理念，坚持“井控与环保联防联治”的原则，对井控工作要常抓不懈，确保“绝无一失”。
第三条井喷是事故，井喷失控是灾难性事故。
一旦发生井喷失控,将打乱人们正常的生产和生活秩序，甚至造成人员伤亡、环境污染、设备毁坏、酿成火灾、油气井报废、油气资源遭到严重破坏。
第四条井控工作是一项系统工程，涉及到甲乙方的勘探开发、钻井工程、质量安全环保、物资装备和教育培训等部门，必须各司其职、齐抓共管。
第五条本细则规定了大港油田的井控设计、井控装置的安装试压使用和管理、钻开油气层前的准备和检查验收、钻开油气层和井控作业、防火防爆防硫化氢措施、井控应急救援、井控技术培训、井控管理组织与职责、井控管理制度、国际与行业市场井控管理要求等内容。
大港油田井下作业井控实施细则
大港油田井下作业井控实施细则大港油田公司二○一○年五月目录第一章总则第二章井控风险识别与管理第三章井控设计第四章井控装备的安装、试压、使用和管理第五章作业过程的井控要求第六章防火、防爆及防硫化氢措施第七章井喷失控的处理第八章井控管理制度第九章附则附录1 井控装置组合示意图附录2 发生溢流时的关井程序附录3 修井（试油）队打开油气层前检查验收批准书附录4 井下作业井喷失控事故信息收集表第一章总则第一条根据《中国石油天然气集团公司石油与天然气井下作业井控规定》,为了进一步推进大港油田井控工作科学化、规范化，提高井控管理水平，有效预防井喷事故的发生，保证人民生命财产安全，保护环境和油气资源不受破坏，特制定本细则。
第二条井控工作是一项系统工程，涉及到公司的油气建设、油气生产、设计、施工等单位和工程技术、安全环保、物资装备、井控培训、工程监督等部门，各有关单位、部门必须各司其职、齐抓共管。
第三条井喷是事故，井喷失控是灾难性事故。
一旦发生井喷失控,将打乱人们正常的生产和生活秩序，甚至造成人员伤亡、环境污染、设备毁坏、酿成火灾、油气井报废、油气资源遭到严重破坏。
第四条各单位要认真贯彻“安全第一、预防为主、综合治理”的工作方针；要牢固树立“以人为本”、“井控是系统工程”、“井喷是可以预防的、井喷失控是可以避免的”、“井喷失控是责任事故”、“做不好井控工作就是失职”的理念；要建立完善“积极井控”长效机制，切实加强井控基础工作，提高岗位员工井控操作技能和应急能力，坚决杜绝井喷失控事故的发生。
第五条本细则规定了大港油田井下作业井控风险识别与管理、井控设计、井控装备的安装、试压、使用和管理、作业过程的井控要求、防火、防爆、防硫化氢措施、井喷失控的处理、井控管理制度等内容。
第六条本细则适用于大港油田油气水井试油（气）、测试、大修、小修、措施等井下作业。
各油气建设（生产）单位要通过合同约定，要求进入所辖地区的所有井下作业施工队伍执行本细则。
大港油田井下作业模拟井喷井组设计研究
具为（ ２ ７ ／ ８ ” ） ７ ３ ． ０ ／ ６ ２ ｍｍ油管 若安装单流阀， 则作用于油管向上的最大 的力 ：
＾
＝
一
２
（ １ ８ ｘ １ ０ ￣ ｇ Ｈ） ｘ ｝ｘ Ｄ
麟 肚 井深 Ｕ —— 喷速 ， ＫＮ
式 中： Ｄ ——油管外径 ｐ 一 密度
．
求解得
Ｈ＞１ ３ ９ ５ ｍ
深度一钻井设 备。喷高一喷速一喷压一气包井最 高压力 、气包井容 量一选择压风机 通过调研分析 ， 选择大环空注气 ， 小环空井喷方案 ， 具体工作 原理
见下 图 ｌ 所 示 另外 ， 本方案亦可以实现从钻杆 内注气 ． 小环空井喷 ！
（ ２ ） 如果从环空中喷出， 气井工作压力 １ ２ ＭＰ ａ 若安装单流 阀， 则作用于油管 向上的最大的力 ：
科技・ 探索・ 争鸣
Ｓ ｃ 科 ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ＆ 技 Ｔ ｅ ｃ ｈ 视 ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ 界 Ｖ ｉ ｓ ｉ ｏ ｎ
大港油 田井下作业模拟井喷井组设计研究
罗永庆 周新 华 张志立 彭 明 昌 董 庆 （ 中油 大港 油 田井下 作业公 司 ， 中国 天津 ３ ０ ０ ２ ８ ３ ）
作者简 介 ： 罗永庆（ １ ９ ６ ９ 一） ， 工程师 ， １ ９ ８ ９ 年毕业 于大港石油学校 ， 中油 大港 油田井下作业公司技 术研 究所， 工程 师， 从事 井下大修、 侧（ 浅） 钻技 术研究与应
用。
’ ５ ８ ｌ 科技 视界 ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ＆Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ 。 。 ｇ ｙ Ｖ ｉ ｓ ｉ 。 ｎ
１ 问题提 出及实现的功能
１ ． １ 搭建井控模拟井控现场培训平 台． 实验井经过打压储能后 ． 可进 行井喷模 拟 １ － ２ 模 拟井 喷教学井 ． 配置全套井控装置和模拟井喷装置 模 拟井喷 为 ： 气侵～—溢流——井涌——井喷等不 同状 态 ． 模拟 井喷高度 １ Ｏ 一 １ ５ ｍ、 持续 时间 ５ － ｌ Ｏ ｍｉ ｎ 。 １ ． ３ 可 实 现 的 具体 功 能 （ １ ） 演示 井控作业 的全过程 ， 即发现溢流——按程序关井 ： （ ２ ） 压井 、 节流管汇 的功能设置及正确操作训练 ： （ ３ ） 控制系统的检查 、 功能设置和特殊情 况下关井 的操作训练 ： （ ４ ） ｈ ｉ ＂ 演练一定条件下 的特殊井控作业 ， 如强行起下油管等 ： （ ５ ） 对现有井控装置的质量 、 性能进行测试 ： （ ６ ） 对部分工具 或仪器进行试验。
井下作业技术论文
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井下作业技术论文篇一浅谈胜利油田井下作业技术【摘要】随着胜利油田勘探开发以及采油工艺的发展、油藏和井况条件日益复杂，作业难度越来越大，同时油水井作业能耗高、易污染。
本文就油水井带压作业和连续油管作业特种作业技术进行了详细论述。
【关键词】带压作业;连续油管作业0.前言随着胜利油田勘探开发以及采油工艺的发展、油藏和井况条件的日益复杂，作业难度越来越大，同时油水井作业能耗高、易污染，为了满足油田开发和节能环保的要求，近几年来，胜利油田在油水井带压作业和连续油管作业领域，取得了长足的发展。
1.带压作业技术1.1概况带压作业技术就是在井口有压力情况下，通过带压作业设备实现不放溢流、不压井起下管柱作业，技术优势是节能减排、防止油层和地面污染。
带压作业井口装置密封防喷系统由半、全封防喷器、球形防喷器、自封等组成;加载控制系统由液压缸、固定卡管器、游动卡管器、加载横梁等组成;液压控制系统由液压站、控制柜及保压装置等组成;工作台系统由工作台架、梯子、逃生滑道、废液漏斗等组成。
1.2设备配套带压作业共试制15套设备。
高压井设备配套为带压能力14MPa、高5.2m装置、350型修井机、32m井架;中压井设备配套为在小修设备基础上配套，带压能力10MPa，高2.2-2.7m装置、通井机、21m 井架、井架车;低压井设备配套直接利用小修设备，滚轮夹卡带压作业设备(带压能力5MPa，高1.8m)、通井机、18m井架;热采井设备配套为高温型防喷器、隔热管夹卡装置、高温防护系统、适合带压作业的热采井口。
1.3技术进展管柱堵塞技术：(a)外压式堵塞技术适应结垢、结蜡、腐蚀不严重管柱的井况，自动坐封、重力投送。
井下作业施工过程中的不压井不放喷作业技术措施
不 压井 作业技 术措 施 ，就 是在带 压 的情况 下 ，实 施井 下 压的条件 下操 作 ，具 有一 定的安全 隐 患，及时 对安全 隐患 问 作业 施工 的技 术措施 。通过 不压井作业 ，节 约压井液 的费用 ， 题进 行处理，才能恢复油 田的正常运行 。
保护 储层 不受污 染 ，提 高储 层的生 产 能力。缩 短修井 作业 的 ２．３ 不压 井不 放 喷的 工序分 析
２．中国石 油集 团大港油田分公 司采油一厂 ，天津 ３００２８０）
摘 要 ：应 用不压井 不放喷作 业技 术措施 ，达到 清洁环保 的作 业条件 ，提 高石 油井下作业 的效率 ，解 决压 井作业的一些技 术难题 ，有效地保护 了环境 ，满足 ＨＳＥ体 系的规定 ，成为新型 的井下作 业技 术措施 。
第４４卷 第１期
２０１８年 １月
钻井 完井
Ｄｒｉｌｌｉｎｇ Ｃｏｍｐｌｅｔｉｏｎ
化 工 设 计 通 讯
Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｄｅｓｉｇｎ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ
井下作 业施 工过程 中的不压 井不放喷作业技术措施
龙文 达 ，李爱华 ，张 维鹏 ，刘 俊 （１．中国石油集 团渤海钻探 工程有 限公 司井下技 术服务分公 司 ，天津 ３００２８０；
Ｐｕｔ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｊｅｔ ０ｐｅｒａｔｉｏｎｓ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｍ ｅａｓｕｒｅｓ
Ｌｏｎｇ Ｗｅｎ—ｄａ， ＬｉＡｆ—ｈｕａ， Ｚｈａｎｇ Ｗｅｉ－ｐｅｎｇ， ＬｉｕＪｕｎ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｎｏｎ—ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｗｅｌｌ ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｍｅａｓｕｒｅｓ ｔｏ ａｃｈｉｅｖｅ ｃｌｅａｎ ａｎｄ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｌｙ
毕业设计--钻井井身结构设计论文[管理资料]
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毕业设计--钻井井身结构设计论文国石油大学北京本科毕业设计第I 页井底钻具组合及水力参数设计的软件开发摘要石油钻井投资大风险高其钻具组合设计的好坏直接关系着施工的效益和成败本论文以单井钻井工程技术为框架包含了三个方面钻柱组合设计机械破岩钻进参数的评价和水力参数论文对目前地层可钻性求取所采用的方法进行了总结和比较采用尹宏锦教授创立的通用钻速方程求对数进行整理后作为求解的模型通过比较杨格 YoungF．S．模式和通用钻速方程模型求取最优的机械破岩钻进参数钻压和转速的方法采用基于通用钻速方程的模型求取最优的机械破岩钻进参数钻压和转速用最优的钻压和转速代入通用钻速方程求解最优条件下的机械钻速与实际钻速对比在水力参数评价方面采用目前已经成熟的最大水马力模式求最优解以最优解条件下的水力效率钻头水功率喷射速度射流冲击力并基于上述模型编写了计算机程序该软件采用面向对象的VC2005 语言开发关键词钻进参数钻具组合水力参数钻井软件国石油大学北京本科毕业设计第II 页AbstractThe petroleum well drilling is great investment and high riskthe resultof Hole Assembly Design has a final say on the efficiency and success of theconstruction This paper studies and evaluates the drilling parameters Basedon drilling time log data and the penetration rate model made by professorYin Hong ji n the drill ability can be calculated out Thus the drilling bit typeselection and evaluation will become possible This paper also discuss bitweight and rotary speed evaluation It depends on the drilling model ofprofessor Yin Hong ji n The drill ability is used in this section The bithydraulics mud pump discharge and bit nozzle is evaluated in the thirdpartThe evaluation program is written in Visual c 2005 computer languageThrough the combination of the theories mentioned above and the latestresearch results the author developed Compound Drilling Fluid HydraulicParameter Optimum Design System using the high level computer languageDelphi with OOP methodKey words drilling parameters drilling assemblyBit hydraulics drillsoftware国石油大学北京本科毕业设计第III 页目录第 1 章前言111 课题背景及目的112 国内外研究现状313 本文主要内容3第 2 章钻井工程设计理论基础421 钻柱组合设计42 11 钻柱尺寸选择 421 2 钻铤长度的确定5213 钻杆柱强度设计622 水力参数设计82 2 1 钻井液循环系统压耗的计算8com 确定最优排量和最优压耗的最水力路线 10 23 下部防斜钻具设计1223 1 井斜的原因分析1223 2 满眼钻具控制井斜1323 3 钟摆钻具控制井斜14第 3 章生产实例1731 地质概况件1732 地层位置预测及岩性173 3 技术指标及质量要求1 933 1 井身质量要求井下复杂情况提示1933 2 地层可钻性分级及地层压力预测19国石油大学北京本科毕业设计第IV 页33 3 井身结构2034 钻井主要设备213 5 钻具组合和强度设计2 136 机械破岩参数2237 水力参数设计2338 钻井参数设计2339 计算过程24第４章软件编制294 1 流程图2 94 2 基本界面304 3 结果31第 5 章结论32参考文献34致谢35附录3 6第 1 章前言第 1 页第1 章前言11 目的意义石油工业是国家的支柱产业之一．石油钻井是石油天然气勘探开发不可缺少和最直接的手段钻井是勘探的继续开发的先导钻井工程的费用约占勘探开发总投入的30-50石油钻井投资太风险高钻井工程设计是实施钻井工程的前提而其钻具组合和水力参数的设计极其重要直接关系着施工的效益和成败应该体现其科学性经济性综合性要实现高水平的钻井工程设计必须解决目前目前很多钻井工程技术人员仍然在使用纸和计算器的问题多年来地质学家地球物理学家和石油物理学家已经把先进的计算能力应用于他们的专业领域在钻井技术研究和工程设计领域引入高级的计算技术包括人工智能技术是解决目前在的问题的重要途径智能钻井系统的研究是当前钻井与掘进技术的最新研究内容之一12 国内外研究现状调研发现国外一些大的石油软件公司在钻井工程设计一体化软件系统方面作了大量的研究和推广应用工作国外为钻井工程设计提供相应软件包的公司有Landmark 公司Schlumberger 公司Maurer 公司等这些软件公司的软件产品应用在钻井过程的各个阶段从地层压力预测到井身结构的优化井眼轨道设计套管设计等直至钻井施工的钻井数据采集与分析帮助客户实现数据工作流程和作业过程的一体化从而在整个企业范围内达到资源的优化配置创造最大的经济效益总之这些石油软件公司已将集成化一体化作为其产品研发的主导思想其中1 Landmark 公司CasingSite 软件实现了套管柱管串设计和强度校核并将设计结果以报表输出WellPlan 软件完成带弯接头底部钻具组合设计固井临界返速分析水力分析卡钻设计摩阻与扭矩防第 1 章前言第 2 页[1]碰分析井控等功能2 Paradigm 公司DirectorGeo 实现了钻井工程师与地质解释人员在一个多学科环境下一起工作完成地质目标选择油井设计和三维可视化Cement-IT帮助钻井工程师分析各种流体泵送情况确定最终多流体结构固井计算程序进行各循环流体的完全水力学分析CaseWell完[2]成套管设计Pump-IT 完成水力计算等3 Schlumberger 该公司产品Drilling Office 是一体化的钻井工程应用软件其功能涵盖了油井生命周期国外软件的优缺点Landmark 和Schlumberger 的优点是软件基于统一的数据平台实现了钻井应用程序模块间一体化界面友好Landmark的缺点是技术先进性一般支持的模型较少相应计算考虑因素还有欠缺Maurer 的优点是功能全面包括欠平衡设计套管磨损及水管磨损连续软管钻井等Maurer 的缺点是软件输出数据图表的规范性和灵活性差数据管理能力不足Paradigm公司的优点是三维显示效果好设计的井身轨迹地震数据地层孔隙压力等可以在三维可视化的环境显示[3]缺点是功能及技术先进性一般总之国外软件虽然采用了先进的钻井工艺技术并很好地将计算机技术与网络技术应用于钻井工程设计统一了数据平台实现了钻井应用程序模块间的一体化但软件的本地化欠缺不符合中国的国情某些计算参数在国内的实际生产很难采集到使得设计软件在可用性和易用性上在一定的不足同时价格昂贵维护不便调研和查新结果表明国内研究和报道钻井工程设计一体化系统的文献相对较少而真正实现钻井工程设计网络化可视化标准化的软件则更少一体化则未见报道多年来国内各石油院校以及各大油田研究院所在引进吸收自行开发的过程中在钻井工程设计软件开发方面做了一定的工作13 本文主要内容本文以钻井工程设计理论为基础介绍了钻井工程软件设计的全过程其中第2 章讲述了钻柱组合设计水力参数设计下部防斜钻具设第 1 章前言第 3 页计第 3 章结合理论基础介绍了在实际生产中的钻井工程设计第四章介绍了本钻井工程设计软件的设计流程图基本界面以及软件的运行方式第 2 章钻井工程设计理论基础第 4 页第2 章钻井工程设计理论基础21 钻柱组合设计钻柱是钻头以上水龙头以下部分的钢管柱的总称它包括方钻杆钻杆钻铤各种接头及稳定器等井下工具钻柱是钻井的重要工具它是联通地下与地面的枢纽在转盘钻井时靠它来传递破碎岩石锁需要的能量给井底施加钻压以及循环钻井液等在井下动力钻井时井下动力钻具是用钻柱送到井底并靠它来承受反扭矩同时钻头和动力钻具所需要的液体能量也是通过钻柱输送到井底的钻柱设计包括钻柱尺寸选择和强度设计量方面内容在设计一般遵循以下两个原则第一满足强度抗拉强度抗挤强度要求保证钻柱安全工作第二尽量减轻整个钻柱的重力以便在现有的抗负荷能力下钻更深的井com 钻柱尺寸选择具体对于一口井而言钻柱尺寸的选择首先取决于钻头尺寸和钻机的提升能力同时还要考虑每个地区的特点如地质条件井身结构钻具供应以及防斜措施等选择的基本原则a方钻杆由于受到扭矩和拉力最大在供应可能的情况下应尽量选用大尺寸方钻杆b在钻机提升能力允许的情况下选择大尺寸钻杆是有利的因为大尺寸钻杆强度大水眼大钻井液流动阻力小且由于环空小钻井液上返速度高有利于携带岩屑入井的钻柱力求结构简单以便于起下钻操作c钻铤尺寸一般选用与钻杆接头外径相等或相近的尺寸有时根据防斜措施来选择钻铤的直径常用的钻头尺寸与钻柱尺寸配合列于下表21 供参考第 2 章钻井工程设计理论基础第 5 页表21 钻头尺寸与钻柱尺寸钻头直径mm in 钻铤外径钻杆外径方钻杆方宽mm in mm in mm in299 113 ／4 203 8 168 658 152 6248-299 934-1134 178-203 7-8 140 512 133152 5146197-248 73 ／4-93 152-178 6-7 114127 4125 108133 414514／4146-216 534-812 146 534 89 312 89108 314 414使用大直径钻铤具有下列优点1可用较少的钻铤满足所需钻压的要求可减少钻铤从而减少起下钻时连接钻铤的时间2提高了钻头附近钻柱的刚度有利于改善钻头工况3钻铤和井壁的间隙较小可减少连接部分的疲劳破坏4有利于防斜com 钻铤长度的确定浮重原则保证在最大钻压时钻杆不承受压缩载荷即保持中性点始终处在钻铤上计算公式Lc S W q K cos a 21n c b式中 Lc 钻铤长度mW 设计的最大钻压kNSn 安全系数考虑附加力动载井壁摩擦力等防第 2 章钻井工程设计理论基础第 6 页止中性点移动较弱的钻杆上一般取115 ～125qc 每米钻铤在空气中的重力kNmKb 浮力系数a 井斜角直井时 0com 钻杆柱强度设计a 强度条件i1 mFt ≤Fa F L q L q L q K 22ti i pi j pj ck ck Bj 1 k 1式中Ft 钻杆柱任一截面上的静拉伸载荷kNFa钻杆柱的最大安全静拉力kN1钻杆在屈服强度下的抗拉载荷钻杆材料的屈服强度所允许的最大抗拉载荷F yAp2301s式σy 钻杆钢材的最小屈服强度MPaAp 钻杆的横截面积cm2Fy 最小屈服强度下的抗拉载荷kN2 钻杆的最大允许拉伸力FpF 0 9 Fy2 4pFp 钻杆的最大允许拉伸载荷kN3 钻杆的最大安全静拉力Fa①安全系数法考虑起下钻时的动载及摩擦力F F St25a p式 St安全系数一般取130②设计系数法考虑卡瓦挤压1sF F ya pst26第 2 章钻井工程设计理论基础第 7 页③拉力余量法Fa Fp MOP 27式中MOP拉力余量一般取200～500KNb 钻杆柱强度设计按最大安全静拉力F a 设计钻杆柱的最大允许下深长度1单一钻杆柱设计强度条件Fa Lqp Lcqc Kb 2 8F a K B L c q cL最大允许下深q p2 复合钻杆柱设计深井思路由下而上所受拉伸载荷逐渐增大强度应逐渐增大故由钻铤上面第一段钻杆开始先选择强度较低的钻杆确定其许用长度再逐段向上选择强度更高的钻杆进行设计这样设计出来的钻杆柱由下而上强度逐级增大以满足抗拉强度的要求i1 m每段钻杆满足强度条件 F L q L q L q Ka i i pi j pj ck ck Bj 1 k 1F q LL a 1 c c1qp 1K B qp 1F q L q LL a 2 c C p 1 p 12qp 2K B qp 2F q L q L q LL a 3 c c p 1 1 p 2 23qp 3K B qp 3F q L q L q L q LL a 4 c c p 1 1 p 2 2 p 3 34qp 4K B qp 3L L L L1 2 3 4 钻铤上面第一二三四段钻杆的长度Fa 1Fa 2Fa 3Fa 4 相应各段钻杆的最大安全静拉力qp 1qp 2qp 3qp 4 相应各段钻杆在空气度重力c 强度较核1抗外挤强度较核P P S 2 9ac c c第 2 章钻井工程设计理论基础第 8 页式 P ——最大安全外挤载荷MPaacP ——钻杆的最小抗挤压力MPacS ——安全系数一般应不小于1125c2 抗扭强度较核M 967P n 210式中 M - 钻杆承受的扭矩KNmP - 使钻柱旋转所需的功率kWn - 转速rpm3 抗内压强度较核不同尺寸钢级和级别的钻杆的最小抗内压力可在API RP 7G标准查得用适当的安全系数去除它即得其许用净内压力2 2 水力参数设计钻井液水力学的合理设计不仅有利于环空水力参数的优化提高岩屑携带效率而且可以通过优化钻头水眼的水力参数发挥钻井液的高压射流作用提高岩石破碎效率com 钻井液循环系统压耗的计算循环系统压耗由地表管汇钻具内环空和钻头各部分组成目前考虑到实际钻探以及钻探工艺的结合大多数石油水文水井和岩心钻探采用了正循环工艺而且大量地应用了牙轮钻头45 钻头和金刚石钻头在这样的情况下水力参数设计要充分考虑钻头水功率和钻头射流冲击力的影响5种流变模式循环压降计算公式见表2根据水力学原理由能量方程可推出钻头喷嘴压力降的表达式p 4 628 10 4 rQ 2 211bit 2 2C Abit式 Pbit为钻头喷嘴压力降为钻井液密度Q为泵排量C为喷嘴流量系数无因次Abit为钻头水口总面积eckel和bielstein 已通过实验确定了钻头喷嘴流量系数c他们指出流量系数最高可达098 石油大学的夏月泉通过实验验证钻头喷嘴流第 2 章钻井工程设计理论基础第 9 页量com间对于工程应用取流量系数c值为095是可行的为了最大程度地模拟井下情况这里计算井身结构与钻具组合的真实数据并利用计算机分析将井段拆分为连续的部分依次计算由于考虑到有些井段长度过大为防止某些变径井段变化突兀对于长井段判其长度并且将其划分为更小的单位并依次计算出各井段的压降各段压力降P 212p i L iL通过计算得出各段的压力降就可以推算出各个部分的压力并得出井下的压力情况表22 不同流变模式参数计算表流变流变方程层流压降模型紊流压降模型模式牛顿钻杆内钻杆内P 3 2 10 5 m VP P 2 04103 fpV 2 p2t mg L D LD环空环空P 4 8 10 5 m V3 2a p 2 0410 fpV aL D 2 D 1 2 L DD2 1宾钻杆内钻杆内汉 t t 1 5 2 04103 fpV 20 p 3210 m 160t P pP 0塑 10 3 m p g L D2 3D LD性环空环空4P 4810 m V 60t 3 2p a 0 P 2 0410 fpV aL D D 2 3 D D L DD2 1 2 1 2 1幂律钻杆内 3 2 钻杆内P 3910 fpVp 3 2p 3 9 10 fpV pL DL Dt K g n 环空环空P 3 9 10 3 fpV a 2 p 3 9 10 3 fpV a2L D 2 D 1 L D 2 D 1第 2 章钻井工程设计理论基础第 10 页流变流变方程层流压降模型紊流压降模型模式卡森钻杆内钻杆内t 1 2 t 1 2 P 4 10 4 [[ 8 m Vp p 2 10 4fpV p2c L D D L D1 103 m 12 4t c 2 1 2 8t c 2] ]1 2 147 7g环空环空P 4 104 12 m VP 4 2[[ p 210 fpV aL D 2 D 1 D 2 D 13t 2 1 2 6t C 2 L D 2D 1] ]50 5谢尔钻杆内钻杆内巴尓P 6n 2 V4 n p4 2克莱 L 4 10 k [ n ] D p 210 fpV p赫 4 3n 2 4t HB L Dn 10t t K g 2n 1 DHB环空环空P n4 8 4L 410K[ n ] p 210 4 fpV a2n t L D 2 D 1V a 4 8n4 4 HB10 [ ]D D n1 n 1 D D2 1 2 1com优排量和最优压耗的最佳水力路线a 水力功率由于能量是做功的大小泵能W乘以质量流量即可将泵能转化为水力能量即水功率1213N H 8 33 10 pQ式 NH为水功率或水马力△P为压降Q为流量b ．水力冲击力第 2 章钻井工程设计理论基础第 11 页应用物理和力学的动量原理水力射流动量在任一段时间内的变化等于在同一时间内射流作用力Fbit 的冲量通常写作MV bit M pQ V bitF bit [ ]V bit [ ]t t 60 32 17 214又根据喷嘴处速度公式PV C bit 215bit 48047 10 p联立方程并转化为公制可得到水力冲击力公式c 最小排量的确定确定最小环空返速的方法有多种一种方法是根据现场工作经验来确定另一种方法是用经验公式计算通常使用的经验公式为v p v r 0 5 216式中Vp为岩屑的净上升速度msVf为钻井液的上升速度ms研究表明携带比通常应大于05才能有效地携带岩屑净化井眼如果携带比小于05则需要适当调整钻井液性能或适当调整最低环空返速的值以确保携带比VpVf≥com械钻速的影响V a 2 V s V d 217为临界输送速度ms 为岩屑的沉降速度ms 为机械钻速ms最低返速确定以后即可确定携岩所需的最小排量218p 2 2Q a D 2 D 1 v a4000式 Qa为最小排量LSD1为环空外径mmD2为环空内径mm如果是反循环则最小排量为219p 2Q a D v a4000式 D为钻杆内径mm第 2 章钻井工程设计理论基础第 12 页23 下部防斜钻具设计com 井斜的原因分析a地质因素最本质的导致井斜的原因是地层可钻性的不均匀性和地层的倾斜两个因素这种地层可钻性的不均匀性表现在许多方面再与地层倾斜相结合导致井眼倾斜1地层可钻性的各向异性即地层可钻性在不同方向上的不均匀性2地层可钻性的纵向变化地层在沉积过程中由于沉积环境的不同和变化形成了沿垂直于地层层面方向可钻性的变化俗称软硬交错3地层可钻性的横向变化地层可钻性不紧沿垂直于地层层面上有变化而且在平行于地层层面方向也有变化从以上分析可知地层可钻性的各种不均匀性和地层倾斜引起井斜的机理最终体现在钻头对井底的不对称切削使钻头轴线相对于井眼轴线发生倾斜从而使新钻的井眼偏离原井眼b钻具原因钻具导致井斜的主要因素是钻具的倾斜和弯曲影响最大的是靠经钻头的那部分钻具称作底部钻具组合bottom hole assembly简称BHA 钻具的倾斜和弯曲将产生两个后果一个是引起钻头倾斜在井底形成不对称切削新钻的井眼将不的偏离井眼方向二是使钻头受到侧向力的作用迫使钻头进行侧向切削这样也会使新的井眼不的偏离原井眼方向而导致钻具的倾斜和弯曲的原因是第一由于钻具直径小于井眼直径钻具和井眼之间有一定的间隙所以钻具在井眼内的活动余地很大这给钻具的倾斜和弯曲创造了空间条件其次由于钻压的作用下部钻具受压后必将靠向井壁而倾斜当压力超过一定数值后钻柱将发生弯曲弯曲钻柱将使靠近钻头的钻具倾斜更大还有当安装设备时天车游车转盘三点不在一条铅垂线上钻盘安装不平从而引起钻具一开始就倾斜第 2 章钻井工程设计理论基础第 13 页com 满眼钻具控制井斜满眼钻具的结构是在靠近钻头大约20M长的钻铤上适当的安置扶正器以此来达到放斜的目的所谓适当包括扶正器的数量位置和直径这里介绍我国著名石油专家杨勋尧提出的满眼钻具组合简称YXY组合图21 杨勋尧满眼组合力学模型A yxy组合yxy组合一般包括四个扶正器自下而上分别为1 近头扶正器紧装在钻头之上简称近扶近扶直径较大与钻头直径仅差1-2mm 在易斜的地区近扶的长度可加长在特易斜的地区可将两个扶正器串联起来作为近扶近扶的主要作用是依靠其支撑在尚未扩大的井壁上抵抗钻头所受的侧向力有效地防止钻头侧向切削2 扶正器简称扶或二扶扶的位置需要经过严格计算扶的直径与近扶相同扶的作用是保证扶与钻头之间的钻柱不会发生弯曲使这段钻柱不发生倾斜从而防止钻头对井底的不对称切削3 上扶正器简称上扶或三扶安置在扶之上一个钻铤单根处上扶的直径一般与扶相同但要求可以稍松4 第四扶正器简称四扶一般可不安装仅在特别易斜的地区才装安置位置在上扶之上的一个钻铤单根处直径要求与上扶相同上第 2 章钻井工程设计理论基础第 14 页扶与四扶作用在于增加下部钻柱的刚度协助扶防止下部钻柱轴线发生倾斜B YXY组合中扶位置的计算扶位置的计算式满眼钻具设计的核心扶距钻头最优先长度以Lp表示图22是杨勋尧建立的下部钻具受力的力学模型图先不考虑扶正器的在由图知钻头相对于井眼心线的偏移角θθcθq扶距钻头的距离增大则θc减小但θq增大扶距钻头的距离减少则θc增大但θq减小所以在一个最优距离可以使θ最小根据力学模型建立数学模型然后求解即可得到Lp计算公式最后对公式化简得到如下计算式L 025 220LP [ 16C E J qm sin a ]式中 Lp- 扶距钻头的最优长度mC-扶正器与井眼的半间隙C dh-ds 2mDh - 井眼直径mds - 扶正器外径mE - 钻铤钢材的杨氏模量knm2J –钻铤截面的轴惯性钜m4qm-钻铤在钻井液中的线重knma-允许的最大井斜角com 钟摆钻具组合控制井斜a 钟摆钻具组合的原理钟摆钻具原理如图3当钟摆摆过一定角度时在钟摆上会产生一个向回摆的力Gc称作钟摆力Gc Gsina 显然钟摆摆过得角度越大钟摆力就越大如果在钻柱的下部适当位置加一个扶正器该扶正器支撑在井壁上使下部钻柱悬空则该扶正器以下的钻柱好像一个钟摆第 2 章钻井工程设计理论基础第 15 页。
起下钻过程中井喷压井液密度设计新方法
起下钻过程中井喷压井液密度设计新方法任美鹏;李相方;马庆涛;史富全;牛蕴【期刊名称】《石油钻探技术》【年(卷),期】2013(041)001【摘要】钻井起下钻过程中,操作不当容易导致溢流或井喷,而此时钻头不在井底,U 形管原理不能描述此时的井眼状况.针对该种情况,基于气液两相流理论,通过分析钻头不在井底时溢流、关井和压井期间的井筒流体特性,建立了钻头不在井底的Y形管模型.利用Y形管的3个分支结构代表钻头不在井底工况下钻柱、环空和钻头以下井眼3部分,钻柱和环空部分的井筒压力特性可以用典型U形管原理分析,当分析关井和压井期间井底压力等压井参数时,应考虑钻头以下井段的流体特性,即Y形管结构下部分支的流体特性,据此,应用Y形管描述钻头不在井底工况下整个井筒的压力特性.基于该理论,给出了根据关井压力恢复曲线读取关井压力的时机,推导出了钻头以下井段的流体密度计算公式,并给出了压井液密度设计方法.实例计算表明,设计压井参数时,钻头以下井段的含气性对地层压力获取和压井液密度求取具有较大影响,因此,在设计压井参数时应首先分析其含气性.【总页数】6页(P25-30)【作者】任美鹏;李相方;马庆涛;史富全;牛蕴【作者单位】中国石油大学(北京)石油工程学院,北京 102249;中国石油大学(北京)石油工程学院,北京 102249;中国石化胜利石油管理局钻井工艺研究院,山东东营257017;中国石油大学(北京)石油工程学院,北京 102249;中国石油安全环保技术研究院,北京 102206【正文语种】中文【中图分类】TE28+3【相关文献】1.窄安全密度窗口条件下钻井设计技术探讨 [J], 苏勤;侯绪田2.滨里海盆地巨厚盐膏层钻井液密度设计新方法 [J], 张奎林;张华卫3.由量子化学计算快速预测含能材料晶体密度的简易新方法--HEDM的定量分子设计 [J], 邱玲;肖鹤鸣4.一种高密度基因芯片设计的新方法 [J], 孙啸;王晔;赵雨杰;马建明;陆祖宏5.滚镀过程中电流密度在线监控系统的设计 [J], 俞梁英因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
简易井喷模拟装置设计及应用
简易井喷模拟装置设计及应用孙长利; 袁则名; 张帅; 和鹏飞; 苗典远; 陈佩华【期刊名称】《《海洋工程装备与技术》》【年(卷),期】2019(006)002【总页数】4页(P513-516)【关键词】井喷模拟; 井控培训; 模拟井; 注气; 油田【作者】孙长利; 袁则名; 张帅; 和鹏飞; 苗典远; 陈佩华【作者单位】[1]中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司天津300452【正文语种】中文【中图分类】TE3580 引言石油工业是一个资金密集、技术密集和信息密集行业，钻井是石油工业拿储量、上产能的重要手段。
在石油工程中，井喷失控是非常严重的工业事故，为了获得更好生产效率和经济效益，减少人为事故的发生，对钻井现场操作人员和广大钻井工程技术人员的技术培训就显得十分重要。
油田企业对井场操作人员的井控能力的培训和考评是安全生产的必要环节之一，井控培训的教学方式和教学工具的开发也是井控培训的研究热点。
三级井控事故是石油开发行业的最大风险之一，严重的井控事故造成灾难性的环境污染，井喷事故是油气田勘探开发作业中最严重的事故，危害极为严重，海上平台一旦出现井喷事故，有可能造成爆炸和火灾、平台倾覆、船毁人亡、海洋环境污染等恶性后果[1-2]。
因此，需要强化作业人员井控应急训练，配置相应的应急演练井喷模拟装置。
近几年发生的井喷事件，后果严重，特别是深水地平线井喷事件发生后，人们越来越意识到井控工作的重要性。
井控工作的前期开展主要依赖模拟井口，模拟井喷场景[3-6]。
目前国内外现有模拟井喷方式为储气井和一口全尺寸井喷模拟井[7-8]。
模拟井筒内预注满水，通过空压机向储气井内预充高压气体，通过管线连接至井喷模拟井底部，通过阀门将储气井与井喷模拟井连通后，高压气体推动井筒内水高速喷出井口实现井喷。
但受储气井体积的制约，其井喷时间约为十分钟，无法满足持续井喷的要求，另外全尺寸模拟井的建设难度较大，配套费用昂贵，施工周期时间长。
大港港古1605井完井设计
构造：港北潜山港 59 井南断块井别：预探井井型：定向井港古1605井尾管完井设计胜利油田胜机石油装备有限公司油气井工程技术中心设计人：余金陵2016年07月31日目录一、基本数据 (2)二、完井管柱设计 (4)三、尾管座挂的经验计算 (7)四、技术保障措施（仅为建议） (7)五、施工准备（仅为建议） (8)六、施工程序 (9)七、钻塞的推荐做法（仅为建议） (10)八、健康安全环保 (11)九、施工潜在的危险 (11)一、基本数据（依据该井钻井工程设计修改版）1、井身结构：1.1井身结构设计数据表1.2井身结构设计说明1.3井身变化和完井更改内容实际钻井进入奥陶系90多米后漏失无法钻进，讨论决定提前完钻，完井方式采用：尾管（114.3mm）上部悬挂固井+下部打孔筛管（20米左右），最大井斜36度。
套管和打孔套管直径114.3mm钢级N80壁厚6.35mm。
1.4井身结构示意图二、完固井管柱设计1.改后完井固井井身结构及示意图尾管管串：Φ114.3mm引鞋+Φ114.3mm×N80×6.35mm打孔套管（2根）+Φ114.3 mm盲板+Φ114.3mm管外封隔器(+套管一根) +Φ114.3mm管外封隔器+Φ114.3mm 分级箍+Φ114.3mm×N80×6.35mm套管（若干）＋Ф177.8mm×Ф114.3mm悬挂器2.固井附件参数⑴Φ114.3mm管外封隔器2只，最大外径：Φ146mm，内径：Φ101.6mm,打开压力：9－11MPa。
⑵Ф114.3mm压差式分级箍1个，最大外径：Φ170mm，内通径：Φ122mm，长：1.15m，打开压力：15－16MPa。
⑶Ф177.8mm×Ф114.3mm悬挂器1只，座挂压力：6-8MPa 。
⑷Ф114.3mm盲板1个，承受压力：大于25MPa。
3、固井附件施工压力◆Ф177.8mm×Ф114.3mm尾管悬挂器座挂压力6－8MPa。
油井创新设计论文
油井创新设计论文摘要：原油的泄露将会对生态环境造成极坏影响，土壤破坏和废毁，有毒物能进入食物链系统危害人类等。
大平台水泡子油井的设计在道路的路肩下预埋管线槽，水泡内管线防腐形式采用2PE防腐，油井设计了污油的事故流程，每个井口设计井口防渗槽，井场内设计小型收集池，埋地坡度敷设污油回收管线，事故时污油自动流进入小型收集池，杜绝了水体污染的事故。
关键词：大庆油田;原油泄露;创新设计1大庆油田低洼地井开发现状随着大庆油田开发的中后期，由于多年的大量开采，虽有注水注浆等措施，但还是存在由于开采而引起的沉降不均在地表面形成了许多水泡子。
以大庆油田葡47区块为例，葡47区块位于大庆地区的南部，库里泡水库区域。
所建油水井分布于库里泡水库内。
库里泡是安肇新河上最下游的一个较大滞洪区，其作用是调蓄安肇新河的洪水并将其泄入松花江，丰水期水深可达4m，一般水深2.4m，同时承担将安达闭流区洪水和大庆矿区生活工业污水外排到松花江的任务。
新建油井处于水泡子中，由4～5口井组成油井平台，油井处于水域之中，一旦发生原油的泄露将会对生态环境造成极坏影响。
2存在问题原油的泄露存在油井生产的各个时期，其中主要为运行期的污染物，有油水井作业、洗井所产生污水，油气集输过程中挥发的烃类气体及工程新建油井所产生的落地油等。
原油泄露的危害主要为以下两个方面：一是油气挥发污染大气环境，表现为油气挥发物与其它有害气体被太阳紫外线照射后，发生物理化学反应，生成光化学烟雾，产生致癌物和温室效应，破坏臭氧层等。
二是输油管线腐蚀渗漏污染土壤和地下水源，不仅造成土壤盐碱化、毒化，导致土壤破坏和废毁，而且其有毒物能通过农作物尤其是地下水进入食物链系统，最终直接危害人类。
因此设计中必须考虑避免落地油污染井场附近土壤及地表水环境。
3大平台水泡子油井的新设计方法低洼地井场的管道敷设的原则需遵循国家标准及相关规范要求：（1）集油管道敷设选线要求：根据《油田油气集输设计规范》中8.1.1油气集输管道选线宜符合下列规定：1宜取直，不破坏沿线已有的各种建（构）筑物，少占耕地。
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大港油田井下作业模拟井喷井组设计研究【摘要】为了适应井控教学要求，模拟井喷井组的建立已成为各油田培训员工井控水平的必备设施，大港油田井下作业公司为建立科学合理的井喷模拟设施，通过理论计算研究优选出了最佳方案。
计算优选了试验井套管结构、井深、管柱结构，计算优选了气包井套管结构、井深，为工程的施实奠定了理论基础。
【关键词】井控；井身结构；模拟井喷；设计研究
0 引言
为了适应井下作业公司修井系统整体发展步伐，加快人才队伍建设，搞好人力资源储备，为井控培训、安全培训、修井队新增人员培训和原有职工分层次、按岗位进行规范化实际操作训练搭建平台，尤其是提高井控培训的有效性和针对性，提高井控培训效果以及应急实战能力，有效防止井喷及井喷失控事故的发生，为实现集团公司科学发展、和谐发展、安全发展、清洁发展奠定坚实基础，建立井下作业井控综合培训教学实验井。
1 问题提出及实现的功能
1.1 搭建井控模拟井控现场培训平台，实验井经过打压储能后，可进行井喷模拟。
1.2 模拟井喷教学井，配置全套井控装置和模拟井喷装置。
模拟井喷为：气侵——溢流——井涌——井喷等不同状态，模拟井喷高度10-15m、持续时间5-10min。
1.3 可实现的具体功能
（1）演示井控作业的全过程，即发现溢流——按程序关井；
（2）压井、节流管汇的功能设置及正确操作训练；
（3）控制系统的检查、功能设置和特殊情况下关井的操作训练；
（4）可演练一定条件下的特殊井控作业，如强行起下油管等；
（5）对现有井控装置的质量、性能进行测试；
（6）对部分工具或仪器进行试验。
2 方案设计思路及优选
2.1 设计思路
预先确定喷高和喷时，喷高—喷速—排量—模拟井容量—模拟井深度—钻井设备。
喷高—喷速—喷压—气包井最高压力、气包井容量—选择压风机。
通过调研分析，选择大环空注气，小环空井喷方案，具体工作原理见下图1所示。
另外，本方案亦可以实现从钻杆内注气，小环空井喷！
3 理论基础及设计计算
3.1 实验井油管（钻柱）长度的计算
（1）如果从环空中喷出，气井工作压力18mpa
若认为井太深，空气压缩机压力大，成本高，可以采用增加钻柱配重的办法，在钻柱底部增加钻挺，降低井深。
基于这一思想，假设采用价格便宜的油管，加钻挺，井深控制在550m，空气压缩机压力10mpa可以马满足要求，则
若安装单流阀，则作用于油管向上的最大的力：
3.2 最小环形间隙摩阻的当量值计算
3.3 实验井井身结构及空气压缩机优选：
为了平衡重量，保证油管安全，因此井身结构为：
实验井套管、油管柱、钻柱组合可以选取：
空气压缩机工作压力可以选取10mpa，以有效降低成本。
3.4 井喷高度和井喷时间设计与模拟
3.4.1 液体井喷喷高计算控制方程
3.4.2 质量流量计算控制方程
3.4.3 气体射流喷高计算：
根据不同的喷射高度，就可以计算环空喷射所需的最小喷速，进而可以计算气体的瞬时质量流量。
通过模拟计算，在2 7/8″-51/2″环空条件下，喷高为15m时，纯气体计算，出口的速度为122m/s。
（a的数据应有试验确定，由于没有条件和时间试验，可能有一定误差）
3.5 储气井体积计算
计算过程：
3.5.1 气包井压力、体积设计
3.5.2 压力
考虑到井深360米，气包井压力在体积膨胀时的降低，气包井压力必须大于360m井底液柱压力。
气包井的压力大小取决于大环空的体积。
假设为等温过程，则
p1v1=p0v0
3.5.3 质量流量
下图1是利用计算机模拟的计算结果，条件是储气井井深300米。
由图可以知道，开始气体质量流量较大，随着时间推移，流量减小，500s时，流量已经达到1kg/s，在考虑到压气机得最多工作压力10mpa难以完全达到，因此，储气井的气体质量流量可能不能满足要求，建议设计两个储气井。
3.5.4 其他要求
由于气体进入井筒后先顶替出水，然后再是气液两相流，因此，喷到最后可能全是空气，此时，看不清井喷，可以在小环空内注入清水，使其随着气流雾化，可以有效模拟井喷过程。
气体从大环空进入小环空可以通过在5 1/2“套管底部接入一段筛管来实现。
3.6 井涌井喷时间模拟
3.6.1 计算方法
叠代求解：
3.6.2 井喷开始前时间计算（最先有气体到达井口时间）t2
水相连续性方程
3.6.3 模拟结果
假设储气井采用5 1/2“套管，井深300米，最大储气压力10mpa，经计算得到质量流量与时间的关系式如下：
垂直点划红色横线左侧主要是水在涌出，右边主要是气体喷出。
模拟结果说明，在闸门全开的条件下，井涌时间大约在4-5分
钟，井喷时间大致为6分钟。
为了延长井涌时间，可以采用节流阀控制过流量的办法来实现。
4 结论
（1）井喷模拟井井身结构：（2 7/8″）73.0油管×493m+（3 1/2″）钻挺×57m+（5 1/2″）？准153.67mm/？准139.7mm/？准127.3mm套管×550m+（7″）？准177.8mm/？准159.4mm套管×550m；
（2）要实现井喷高度15米和井喷时间10分钟，环空设计与模拟 5 1/2″—7″注入，环空2 7/8″— 5 1/2″喷出，需要储气井压力10mpa，井筒体积v>9.35m3；
（3）给出了气体喷射流量随时间的变化模拟结果，可以设计两个储气井，气包井使用？准244.5mm套管，井深300m；
（4）空气压缩机额定工作压力可以选取10mpa（或1500psi），流量越大越好，他决定向储气井充气得时间，流量越大，额定压力越大，成本越大，可以根据投资情况决定；
（5）由于气体进入井筒后先顶替出水，然后再是气液两相流，因此，喷到最后可能全是空气，此时，看不清井喷，可以在小环空内注入清水，使其随着气流雾化，可以有效模拟井喷过程。
注入水的注入泵的工作压力和流量不需要太大，建议在环空井口处注入，额定工作压力大于1mpa，排量没有要求，只要有少许流量就可以。
当然也可以利用泥浆泵小流量运行来完成。
【参考文献】
[1][美]约翰d.安德森（johnd.anderson）.计算流体力学基础及其应用[m].吴颂平，刘赵森，译.机械工业出版社.
[2]李杰，袁骐翼，翟芳芳，钻井及井控模拟装置研制及展望[j].天然气技术，2009年03期.
[责任编辑：王静]。