大位移井摩阻和扭矩分析及其对钻深的影响_王秀亭

钻具摩阻与扭矩(仅供参考)

1、管柱的摩阻和扭矩钻大位移井时，由于井斜角和水平位移的增加而扭矩和摩阻增大是非常突出的问题，它可以限制位移的增加。管柱的摩阻和扭矩是指钻进时钻柱的摩阻和扭矩，下套管时套管的摩阻和扭矩。（1) 钻柱扭矩和摩阻力的计算为简化计算，作如下假设： * 在垂直井段，钻柱和井壁无接触； * 钻柱与钻井液之间的摩擦力忽略不计； * 在斜井段，钻柱与井壁的接触点连续，且不发生失稳弯曲。计算时，将钻柱划分为若干个小单元，从钻柱底部的已知力开始逐步向上计算。若要知道钻柱上某点的扭矩或摩阻力，只要把这点以下各单元的扭矩和摩阻力分别叠加，再分别加上钻柱底部的已知力。钻柱扭矩的计算在弯曲的井段中，取一钻柱单元，如图2—1。

该单元的扭矩增量为 F r R M =? （2—1）式中 △M — 钻柱单元的扭矩增量，N·m R — 钻柱的半径，m ； Fr — 钻柱单元与井壁间的周向摩擦力，N 。该单元上端的扭矩为式中 M j — 从钻头算起，第j 个单元的上端的扭矩， N·m ； Mo — 钻头扭矩（起下钻时为零），N?m ， △ M I — 第I 段的扭矩增量，N.m 。钻柱摩阻力的计算（转盘钻）转盘钻进时，钻柱既有旋转运动，又有沿井眼轴向运动,因此，钻柱表面某点的运动轨迹实为螺线运动。在斜井段中取一钻柱单元，如图2-2。图2中，V 为钻柱表面C 点的运动速度V t ，V r 分别为V 沿钻柱轴向和周向的速度分量；F 为C 点处钻柱所受井壁的摩擦力，其方向与V 相反；Ft ，Fr 分别为F 沿钻柱轴向和周向的摩擦力的分量，即钻柱的轴向摩擦力和周向摩擦力。

连续油管水平井酸化工艺技术在伊拉克AHDEB油田的应用(最终)

连续油管水平井酸化工艺技术在伊拉克 AHDEB油田的应用作者：滕龙杨平春王能成张治武晓帅单位：四川安东国际分公司摘要：阐述了连续油管水平井酸化工艺的特点及原理，介绍了连续油管气举参数优化和连续油管酸化在伊拉克AHDEB油田施工情况及实施步骤，分析了连续油管酸化效果，对酸液体系与钻完井液以及原油做了配伍实验，证明该酸液体系有较好的配伍性，并提出了改进意见和建议。主题词：连续油管水平井酸化伊拉克AHDEB油田引言酸化技术是油气层改造常用的技术之一，它是通过酸液溶蚀岩石孔隙中的堵塞物或基岩本身的某些矿物成份，从而改善岩石内部孔道的连通性，解除地层的污染，提高油水井的生产能力。连续油管是相对于常规螺纹连接油管而言的,它是一种缠绕在大滚筒上、可连续下入或起出油气井的一整根无螺纹连接的长油管。连续油管作业几乎触及到所有的常规油管作业范畴, 例如连续油管气举、替喷、酸化、冲砂、解卡等工艺。同常规油管作业相比, 连续油管酸化工艺的主要优点有：连续油管作业可进行过油管作业不需起出生产管柱,作业时间短、作业安全可靠；连续油管可以带压下入井内,避免采用压井液所产生的附加的油气层伤害；避免油气层与环空液体接触；作业过程中不需设置封隔器及起出管柱,避免了起下作业时对井口及井下压力密封所产生的损害；消除了管壁杂质或其它不可溶岩屑通过生产管柱或作业管柱进入完井井段,避免了完井管柱与酸液接触所造成的不必要的腐蚀,减少了溶解垢物及铁锈替置到地层的几率；具有很高的可实施性及安全性,尤其是在不了解生产管柱状况的情况下,也能用连续油管进行酸化作业。

一、伊拉克AHDEB油田基本情况（一）伊拉克AHDEB油田地理位置 AHDEB油田位于伊拉克首都巴格达东南180km。油田东西长约25km，南北宽约10km。伊拉克AHDEB油田属背斜构造油气藏，构造面积200km2，最大含油面积为（K2层）133km2。井位图见图1。 Khasib组为该油田的主力层系：岩性为含生屑～生屑泥屑灰岩。岩石结构为泥屑结构，成份为方解石。生物有棘皮、腕足、有孔虫、介形虫、蜓、藻类等碎片，棘皮类局部集中分布。生物碎屑约占30%左右。含少量砂屑，孔隙以粒间溶孔为主，少量为生物体腔孔。储层物性：孔隙度平均为17.3%，渗透率平均为25md，属于中高孔低渗透储层。图1AHDEB油田井位图（二）AHDEB油田地质基本情况 1.地层孔隙压力及破裂压力其油藏压力系数为1.10～1.17，破裂压力系数为1.80～1.95。

井壁接触应力影响下的连续油管屈曲载荷计算方法_刘昕

井壁接触应力影响下的连续油管屈曲载荷计算方法刘　昕1,练章华1,罗宇灿3,谭清明2,房　皓3 (1.西南石油大学,四川成都610500;2.四川石油管理局钻采工艺技术研究院,四川广汉618300; 3.四川石油管理局井下作业公司,四川成都610000)摘　要:在前人对连续油管屈曲问题研究的基础之上,利用拉格朗日乘子函数法建立了斜直井中连续油管与井壁的接触应力数学模型,并且根据最小势能原理和机械能守恒原理,建立了连续油管的弯曲应变能、轴向外载对连续油管所做功和重力对管体所做功的表达式,推导得出斜直井中考虑摩阻作用的连续油管屈曲载荷计算新公式,并对新公式进行了实例计算分析。关键词:连续油管;屈曲载荷;井壁接触;能量法中图分类号:TE24　文献标识码:B 文章编号:1004—5716(2009)04—0116—04 自世界上第一台连续油管作业机问世至今,连续油管作业技术已经过了40多年的发展历程,它以其占地面积小、作业成本低和使用范围广等优势,得到了迅速发展,并广泛应用于钻井、完井、试油、采油等各个油气井作业领域。在连续油管的应用工程设计中,很重要的一项工作便是弄清楚连续油管能安全下入的最大深度,而确定连续油管作业深度范围的很重要的一项理论基础便是连续油管井下屈曲临界载荷理论[1] 。目前对该理论的研究大部分局限于将常规井下管柱屈曲问题的研究结果直接用于连续油管,没有考虑井壁接触应力所产生的摩阻作用对其屈曲载荷的影响,这使得得出的结论与现场实例之间出现较大的偏差[2] 。在前人对连续油管屈曲问题研究的基础之上,利用拉格朗日乘子法建立了连续油管与井壁的接触力数学模型,得出了带有残余应变的连续油管在井下的螺旋屈曲载荷公式。1　基本假设 (1)讨论斜直井中的在斜直井中连续油管屈曲载荷计算,连续油管没有屈曲之前,初始结构形态为正弦形态; (2)连续油管受到外载屈曲之后,最终屈曲形态为螺旋屈曲形态;(3)连续油管是躺在井眼低侧,且足够长;(4)井眼形状是圆直的和刚性的。2　连续油管井下形态描述连续油管在井下的形态如图1所示,其初始形态为正弦形态,在如图建立的直角坐标系中可以用下列方程表示[3]: x i =rcos θi (1) y i =rsin θ i (2) 图1　连续油管井下形态示意图 θi =A i sin 2πz p i (3) 式中:x i 、y i ———连续油管截面形心在x 轴和y 轴方向上的位移,m ; r ———连续油管截面形心至井眼轴心的径向距离,m ; θi ———连续油管截面形心初始角位移,弧度;A i ———连续油管初始幅值角,弧度;p i ———连续油管初始正弦波波长,m 。当连续油管在斜直井受到外载发生螺旋屈曲后,其形态在图1所建立的坐标系中可以用下列方程表示[1]: x f =rcos θf (4)y f =rco s θf (5) θf =2πz p f (6)

桩侧负摩阻力

桩侧负摩阻力摘要：基桩负摩阻力是桩基础设计中必须考虑的重要问题之一。本文介绍了有关负摩阻力的一些基本概念、其影响因素、计算等。简要介绍了桩基负摩阻力问题的研究现状, 分析了当前负摩阻力研究中存在的问题, 对今后桩基负摩阻力的研究方向提出建议。关键词：桩基负摩阻力时间效应防治研究问题引言自20世纪20年代以来，国外对桩基负摩阻力开展了大量的研究工作，国内对负摩阻力的研究起步稍晚。但至今国际上对负摩阻力的研究尚不深入，许多问题尚待解决。理论研究方面：比较经典的是有效应力计算负摩阻力方法，但计算结果往往偏大。1969 年Polous 提出了基于Mindlin解的镜像法计算桩的负摩阻力大小，但该方法仅用于端承桩。1972 年在上述基础上并根据太沙基一维固结理论，导出了单桩负摩阻力随时间变化的关系。影响负摩阻力的因素很多，精确确定负摩阻力难度很大，因此很多学者从有效应力法出发，提出经验公式。目前多根据有关资料按经验公式进行估算。原位测试方面：李光煜利用滑动测微计成功地量测了一根钢管桩的负摩阻力，并用有效应力法进行了一些探讨。陈福全、龚晓南等通过现场试验，给出了中性点的深度。随着计算机的发展，利用有限元计算桩基负摩阻力已经逐渐运用到工程设计中。但是有限元的计算需要确定大量的参数，且参数不容易确定，同时需要占用较大的计算空间，因此在工程中很难得到广泛应用。 1. 负摩阻力及其成因桩基础中，如果土给桩体提供向上的摩擦力就称为正摩阻力，有利于桩承载；反之，则为负摩阻力，不利于桩承载。桩侧负摩阻力产生的根本原因是，桩周土的沉降大于桩体的沉降。桩土的相对位移(或者相对位移趋势)是形成摩擦力的原因，地基土沉降过大，桩和土相对位移过大地基土将对桩产生向下的摩擦力拉力，使原来稳定的地基变得不稳定，实际荷载可能超过原来建议的地基承载力。一般可能由以下原因或组合造成：

压裂施工管柱摩阻计算-(3)

压裂施工管柱摩阻计算苏权生摘要：压裂施工管柱摩阻计算对压裂施工过程中压力波动判断和压后净压力拟合具有重要意义。目前对压裂液在层流状态下的摩阻计算比较成熟，计算结果可信度高，但对压裂液在紊流状态下性质还未找出一定的规律，摩阻计算结果误差较大。本文以降阻比法为基础进行压裂管柱摩阻计算，通过理论计算与现场实测数据进行对比分析，提高计算精度。关键词：管柱摩阻紊流降阻比计算精度压裂管柱摩阻计算是压裂施工过程中压力变化判断的基础，是进行井底压力和裂缝净压力计算的关键。在实际压裂设计中经常采用经验估计法对管柱摩阻进行粗略计算，往往不能准确地预测实际管柱摩阻。本文以降阻比法为基础，分别对HPG 压裂液的前置液、携砂液沿程管柱摩阻进行理论计算，并结合胜利油田现场施工井的实际数据进行对比分析，对影响管柱摩阻计算的影响因素进行修正，提高理论计算和现场施工数据的一致性，形成适合胜利油田压裂施工管柱摩阻计算的相关计算程序。 1、降阻比管柱摩阻计算 Lord 和MC Gowen 等人在前人研究的基础上提出了HPG 压裂液前置液，携砂液摩阻计算的新方法，称为降阻比法，其基本原理是在相同条件（如排量、管径、管长相同）下，压裂液摩阻与清水摩阻之比称为降阻比，用公式表示为: w f p f P P )()(??= δ (1) 式中：p f P )(?：压裂液摩阻，Mpa ；w f P )(?：清水摩阻，Mpa ；δ：降阻比系数,无单位。 1.1 清水摩阻计算从公式（1）可以看出，降阻比法要首先计算清水摩阻，且其值的准确性对压裂液摩阻计算有较大的影响，水力学中伯拉休斯清水摩阻计算式: L Q D P ***10*779.775.175.461--=? (2) 式中： 1P ?：清水摩阻，Mpa ； D ：管柱内径，m ； Q ：施工排量m 3 /s ； L: 管柱长度，m ；

钻具摩阻与扭矩

钻具摩阻与扭矩 This manuscript was revised by the office on December 22, 2012

1、管柱的摩阻和扭矩钻大位移井时，由于井斜角和水平位移的增加而扭矩和摩阻增大是非常突出的问题，它可以限制位移的增加。管柱的摩阻和扭矩是指钻进时钻柱的摩阻和扭矩，下套管时套管的摩阻和扭矩。（1)钻柱扭矩和摩阻力的计算为简化计算，作如下假设： *在垂直井段，钻柱和井壁无接触； *钻柱与钻井液之间的摩擦力忽略不计； *在斜井段，钻柱与井壁的接触点连续，且不发生失稳弯曲。计算时，将钻柱划分为若干个小单元，从钻柱底部的已知力开始逐步向上计算。若要知道钻柱上某点的扭矩或摩阻力，只要把这点以下各单元的扭矩和摩阻力分别叠加，再分别加上钻柱底部的已知力。钻柱扭矩的计算在弯曲的井段中，取一钻柱单元，如图2—1。该单元的扭矩增量为 F r R M =?（2—1）式中△M —钻柱单元的扭矩增量，N·m R —钻柱的半径，m ； Fr —钻柱单元与井壁间的周向摩擦力，N 。该单元上端的扭矩为式中M j —从钻头算起，第j 个单元的上端的扭矩，N·m；

Mo —钻头扭矩（起下钻时为零），N?m ， △ M I —第I 段的扭矩增量，N.m 。钻柱摩阻力的计算（转盘钻）转盘钻进时，钻柱既有旋转运动，又有沿井眼轴向运动,因此，钻柱表面某点的运动轨迹实为螺线运动。在斜井段中取一钻柱单元，如图2-2。图2中，V 为钻柱表面C 点的运动速度V t ，V r 分别为V 沿钻柱轴向和周向的速度分量；F 为C 点处钻柱所受井壁的摩擦力，其方向与V 相反；Ft ，Fr 分别为F 沿钻柱轴向和周向的摩擦力的分量，即钻柱的轴向摩擦力和周向摩擦力。由图2-2 V V F V F r t s t t 22/+=(2-3) V V F V F r t s r r 22/+=(2-4) F s =fN(2-5) 式中F S —钻柱单元的静摩擦力，N ； f —摩擦系数； N —钻柱单元对井壁的挤压力，N 。 [])sin ()2 2sin (θθθφW T T N +?+?=(2-6) 式中T —钻柱单元底部的轴向力，N ； W —钻柱单元在钻井液中的重量，N ； θ,△θ,Δφ—钻柱单元的井斜角，井斜角增量。减小管柱扭矩和摩阻的措施

水平井钻柱摩阻、摩扭分析

水平井钻柱摩阻、摩扭分析张宗仁一、文献调研与综述在水平井中，由于重力的作用，钻具总是靠着井壁（或套管）的，其接触面积就比直井大很多所产生的摩擦力和扭矩将会大大的增加。对管柱的摩擦阻力和轴向拉力研究计算，保证钻井管柱（钻柱或则套管，油管）的顺利上提和下放。如今，国内外已经有很多关于磨阻计算的力学模型，主要分为两大类：一类为柔杆模型，另一类为柔杆加刚性模型。 1．1约翰西克柔杆模型：约翰西克(Johansick)在1983年首次对全井钻柱受力进行了研究，为了研究的方便，在研究过程中.他作了以下几点假设: (1)钻柱与井眼中心线一致； (2)钻柱与井壁连续接触: (3)假设钻柱为一条只有重量而无刚性的柔索； (4)忽略钻柱中剪力的存在: (5)除考虑钻井液的浮力外忽略其他与钻井液有关的因素。在此假设条件下，建立了微单元力学模型，根据单元的力学平衡，推导出如下的拉力、扭矩计算公式: 12 22 cos [(sin )(sin )]t T W N M Nr N T T W αμμθααα?=±?==?+?+ 式中： T:钻柱单元下端的轴向拉力，N ； Mt:钻柱扭矩，N.m ； N:钻柱与井壁的接触正压力，N ； W:钻柱在钻井液中的重量，N ； u:钻柱与井壁的摩擦系数； r:钻柱单元半径； a,△a,△θ:平均井斜角，井斜角增量，方位角增量;起钻时取“+”，下钻时取“-”。 1．2二维模型: Maida 等人对拉力、扭矩进行了平面和空间的分析，建立了应用于现场的二维和三维的数学模型。他建立的二维模型和三维模型如下: 111211111 **[(1)(sin sin )2(cos cos )] 1exp[()](exp[()](Ai Ai B i i B i i B B i i B i i i i i qR F A F C a A a C a A a A a a A a a l l a a μμμμμ-------=+--+-+=-=---i 起钻)下钻)R= 式中B μ为摩擦系数，li 计算点井深，FAi 为计算点轴向载荷，C1、C2为符

压裂施工中摩阻计算

压裂施工中摩阻计算-标准化文件发布号：（9556-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII

*川西地区压裂施工过程中管柱摩阻计算摘要：以降阻比法为基础，分别对有机硼交联(HPG) 压裂液的前置液、携砂液的沿程管柱摩阻计算方法进行分析，结合川西地区部分井压裂施工现场的施工数据，对管柱摩阻计算公式进行修正改进后，提高了压裂施工设计和数值模拟中摩阻参数计算的准确性；同时用计算机程序实现了施工过程管柱沿程摩阻的计算，可用于模拟压裂施工全过程的摩阻计算。对四川川西地区以油管方式注入井的水力压裂施工设计及现场施工过程中井底压力的分析具有重要意义。关键词：压裂施工；降阻比；管柱摩阻；公式；计算前言压裂施工管柱沿程摩阻值的准确性直接影响到压裂工艺的设计过程，是确定井底压力的必要数据，也是压裂施工成功与否的主要因素。在实际压裂设计中，大多数采用经验估计法对管柱的摩阻损失进行计算，往往不能准确地预测实际摩阻，尤其不能模拟压裂施工整个过程的实际摩阻值。管柱的摩阻计算单纯的从流变学和水力学的角度去计算，目前还不能被实际应用。文章以降阻比法为基础，分别就HPG压裂液、相应的携砂液沿程管柱摩阻计算方法进行分析对比，并结合川西地区大部分压裂井的现场施工数据，对压裂液的沿程摩阻有关计算公式进行改进，实现压裂施工全过程摩阻计算的计算机程序化。实例计算表明，改进后的摩阻计算公式以及压裂施工过程摩阻计算结果与现场实际数据有较高的符合率，可以用于川西地区压裂施工过程摩阻的模拟计算。 1 压裂液摩阻的计算 Lord和MC Gowen等人[1,2]利用其他人的实验资料提出了计算溶胶及混砂液摩阻的方法。采用延迟交联技术，使交联HPG与HPG溶胶在井筒中的摩阻相差不大，因此，Lord等人仍用溶胶的数据提出了一个降阻比（δ）的概念：（1）式中：(△Pf)0为清水的摩阻损失，MPa；(△Pf)P为压裂液的摩阻损失，MPa。清水的摩阻损失可以用经典水力学雷诺数与摩阻系数关系进行计算，或者同样采用Lord等人提出的回归公式：（2）式中：D为压裂油管柱的内径，mm；Q为施工过程泵注排量，m3/min；H为油管长度，m。在实验数据处理中认为，降阻比δ是压裂液平均流速υ、稠化剂浓度CHPG、支撑剂浓度CP的函数，通常表示为δ＝f（υ、CHPG、CP）。通过对1 049个实验数据的线性回归，结合实际矿场条件，提出了实用于HPG压裂液降阻比的计算经验关系式：（3）式中：CP为支撑剂的浓度，kg/m3；CHPG为稠化剂HPG的浓度，kg/m3。从本质上讲，降阻比就是牛顿流体与非牛顿流体的不同流变特性在摩阻方面的表现，其值大小主要受物料来源及交联特性的影响[3]。因此，由上述公式计算所得到的压裂液摩阻与现场实测数据还有很大的误差，必须利用获得的实际压裂液的摩阻损失值进行现场校正，以便更为真实地反映压裂液的摩阻值。前置液摩阻计算

连续油管钻井水力参数理论计算

连续油管钻井水力计算实例分析一、计算原始参数 CT 规格：" 78 73 4.8(20.188")3500mm m φ???，级别CT80。滚筒尺寸（底径x 内宽x 轮缘）：260024504200mm φφ?? 采用老井加深工艺，原井筒1500m （5-1/2”和7”套管）加深钻井1000m 和2000m ，参考大量实例，钻头采用4-3/4”和6-1/8’牙轮钻头或PDC 钻头，螺杆马达采用3-3/4”和4-3/4”规格。钻井液采用清水和一种水基泥浆（ULTRADRIL 钻井液），其流体参数为： ρl =1180kg/m 3，n=0.52564，k=0.8213Pa.s n ，粘度为45.5mPa.s 。二、泵压计算 P P P P P P P =?+?+?+?+?+?泵工具CT 直管汇钻头环空CT 盘（一）管内压降计算模型 CT 内流体的摩阻损失通常表示为压力降低的形式，即： 2 2f L v P f d ρ?= 中L 和d 分别是管长和管径，v 是管内的平均速度，f 是范宁Fanning 摩擦因子，它与流体的雷诺数、管壁的粗糙度等因素有关。（二）清水（牛顿流）介质管内摩阻计算 1.雷诺数计算及狄恩数计算 e R d N ρν μ = 式中，N Re 为雷诺数，无量纲； ρ为液体密度，kg/m 3； ν为循环介质在管路中的平均流速，m/s ； d 为模拟连续油管内径，m ； μ为牛顿流体的动力粘度，Pa*s ；狄恩数(Dean)是研究弯管流动阻力的基本无量纲数：

De N N = 其中r 0为连续油管内径，R 为连续油管弯曲半径，N Re 为雷诺数。 2.直管摩阻系数计算模型（1）层流对于直管，范宁摩阻系数可用如下公式计算： Re 16 SL f N = （2）紊流对管内单向流摩阻系数公式进行了分析，当不考虑管粗糙度，在紊流光滑区（3*103

桩基负摩阻力产生的原因及其计算

浅析桩基负摩阻力产生的原因及其计算【摘要】桩周土体由于某种原因发生下沉时对桩身产生相对向下的位移，这就使桩身承受向下作用的摩擦力，这种摩擦力就是桩基的负摩擦阻力。本文针对桩基负摩擦阻力产生的机理及原因，并通过实例计算分析桩基负摩擦阻力。【关键词】桩基；负摩擦阻力；机理及原因；实例计算 rough discuss the reason and count of pile foundation force of negative friction wang zhigang1 liang guankao2 (1.fifth geological mineral exploration and development institute of inner mongolia, baotou 014010, p.r.china;2.inner mongolia geology engineering co.,ltd, hohhot.010010,p.r.china) 【abstract】owing to some reasons ,the soil around pile foundation occur subside will produce displacement downward to pile foundation，so pile foundation will bear downward friction force，this friction force is negative friction force。this paper point at the reason of pile foundation negative friction force and analysis pile foundation negative friction force by living example。【key words】pile foundation; negative friction force;the mechanisation and reason；living example account

压裂近井摩阻分析

压裂近井摩阻分析摘要：压裂施工近井摩阻值的准确性直接影响到压裂工艺的设计，是确定井底压力的必要数据，也是决定压裂施工难易程度的主要因素。该文从压裂近井摩阻的成因、分类、计算方法等方面对国内外压裂近井摩阻进行了整理和归纳，并在此基础上得到了降低近井摩阻的两个工艺：○1支撑剂段塞冲刷工艺作为一种可靠而实用的降摩阻工艺它的作用主要在优化近井筒附近裂缝壁面。在前置液中支撑剂的加入使裂缝的壁面更趋于光滑,可减小裂缝的凹凸面,增大近井裂缝的宽度,减小支撑剂在近井筒砂堵的可能性，也减少了裂缝摩阻。○2定向压裂的实施，沟通了主体裂缝与井筒的连通，这样就大大减少了由于裂缝转向而造成的压裂液流失和压裂液流程，这样就起到了一般压裂不能达到的降低裂缝摩阻的效果。关键词：近井摩阻；水力压裂；支撑剂段塞；裂缝扭曲；多裂缝从80年代以来，人们对近井筒摩阻问题的认识随着实践的发展不断得到深化，对近井筒摩阻的产生机理、影响因素、降低措施等都进行了广泛的研究。众多的学者从室内实验、定性认识、定量计算、检测手段及压裂施工工具等方面，着眼于裂缝起裂位置、裂缝转向扭曲、多裂缝、非平面裂缝、孔眼位置、施工排量等方面，对近井筒摩阻的产生原因、计算方法、影响因素等进行了广泛的研究。 1近井摩阻的成因分析所谓水力压裂的近井筒效应是指由射孔孔眼特性及井筒周围(射孔壁)应力集中作用在近井筒区域所产生的孔眼摩阻、复杂裂缝形态(多裂缝、裂缝面的扭曲、窄高缝、非平面裂缝)以及由此引起的压力损失和早期脱砂现象。水力压裂的近井压力降(损失)主要归因于井筒连通(孔眼)、裂缝面弯曲(裂缝转向和扭曲)、多裂缝等近井筒裂缝的几何形态，这些形态导致有效压力损失和意外脱砂[1]，是影响压裂成功的不利因素。因此，它是分析近井带摩阻产生原因的结构基础和现实依据。根据近井筒问题得出压裂近井摩阻产生的主要原因如下：（1）射孔孔眼相位不一致。因为水力裂缝往往不是沿着射孔方向生成的，压裂液从孔眼到裂缝通常要经过一条或几条曲折的通道。主要是因为孔眼的相位、间距差异比较大，导致射孔与预期裂缝方向并不一致；（2）孔眼连通性差。射孔的质量会直接影响到破裂压力及施工功耗，如果射孔不当，射孔孔眼与裂缝主体连通不好会导致携砂压裂液过早脱砂；（3）近井筒裂缝扭曲。因为随着地层岩石应力分布状况而发生扭曲和转向等问题，裂缝延伸过程中会发生不规则延伸现象。在90 年代初，裂缝扭曲问题就已经被许多专家所关注；（4）多重裂缝。大量的细微裂缝会消耗泵注压力，而且多裂缝问题的产生与储层地应力分布和压裂施工情况密切相关。 2裂缝弯曲对近井筒摩阻的影响国外一些实验室采用大尺寸的真三轴实验设备，模拟现场地应力条件下射孔对压裂的影响。通过实验发现，裂缝从射孔孔眼或是从与最小水平主应力垂直的方向起裂，裂缝起裂取决于射孔方向与最大水平主应力面的夹角。另外，所有裂缝开始转向最大水平主应力方向的位置在距井相当于井筒直径的范围内。而且，尽管裂缝延伸的初始阶段有多条裂缝，却只有一级单缝延伸超过井筒直径的范围。Abass[2]研究得出了射孔方向与最大水平主应力方向成不同角度对缝宽的影响。当射孔方向大于45°时缝宽急剧减小，裂缝弯曲现象明显，而角度在0°～30°时裂缝与孔眼连通良好。所以，射孔方向应在最大水平应力方向或与其夹角小于30°。由于射孔对水力裂缝有影响，定向射孔技术已

桩测摩阻计算

利用ABAQUS进行桩侧摩阻力仿真计算 [摘要] 桩侧摩阻力的大小直接确定了桩的实际承载力。因而如何确定桩的侧摩阻力对于桩基设计计算的意义重要。此处借用ABAQUS有限元软件对桩的侧摩阻力进行仿真计算。[关键词] 有限元软件桩侧摩阻力仿真计算一、引言桩基设计的核心问题，不外是沉降和承载力两个方面。在现行的规范中，桩侧摩阻力主要通过原位测试、当地经验值、规范给定值三种方式经过修订而得的。事实上，桩侧摩阻力的值是随着桩顶载荷、地层情况，以及深度等各种因素而变的，而且深度效应较为明显。对于摩擦型单桩，其承载力主要由桩侧摩阻力承担。因此如何正确分析和计算桩侧摩阻力的分布及影响因素至关重要。传统的方法是通过原位贯入试验测得桩的侧摩阻力。通过现场原位试验虽然可以有效的得到设计需要的数据。但是现场原位试验既费工又费钱，而且试验技术有一定的困难。现代计算机技术的飞速发展，因此如何根据室内试验得到的有关资料，利用仿真分析的方法来确定桩侧摩阻力作用情况，进而确定桩侧摩阻力，是值得广泛关注和讨论的问题。二、桩土计算模型在考虑土的非线性、桩周土分层、桩土间非线性相互影响、桩端有存渣、桩端及桩侧注浆加固、桩长及桩直径变化等因素时，有限元法是现阶段最适用的方法，它能解决由于试桩困难及实测费用大的问题。为了方便阐述和演示，本次仿真计算采用了很大的简化。本次计算只考虑桩打入土层之后的摩阻力的变化，土层只取一层。桩取直径0.5米，长度为10米，并简化为弹性本构模型，土水平边界设置为10米，深度方向设置为30米，并简化为弹塑形本构模型。

图1：计算模型三、计算过程在几何模型上，采用大尺寸来模拟半无限空间体系，土体的边界半径去10米（桩半径的40倍），土体深度方向上去30米（桩长度的3倍）。在ABAQUS的Part模块中根据工程条件通过轴对称的方式建立图1的计算几何模型，并将模型分别建成2个part，一个桩的part，一个土的part。在桩的part中只保留桩的部分，在土的part中只保留土的部分。在桩和土接触问题上，要求在土和桩相接触的地方分别建立接触面。在 ABAQUS的Property模块中，分别建立相应的混凝土材料和土体材料，并赋值给相应的部件。

单桩承载力验算(计负摩阻力)

单桩承载力验算一、土层分布情况二、单桩竖向承载力特征值桩端持力层为全风化花岗岩，按《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008），中性点深度比l n /l 0=，桩周软弱土层下限深度l 0=，则自桩顶算起的中性点深度l n =。根据规范可知，该处承载力特征值只计中性点以下侧阻值及端阻值。 kN l q u A q Q i sik p pk 3976)613021.712(1141600uk =?+???+??=+=∑ππkN Q K R uk a 198838942 11=?== 三、单桩负摩阻力

第一层路堤填土和杂填土自重引起的桩周平均竖向有效应力：地下水以上部分：Pa k 93.6594.6192111=??= σ；地下水以下部分：Pa k 06.1396.1)1019(2 194.61912=?-?+?=σ；则kPa 20512111=+=σσσ；第二层淤泥自重引起的桩周平均竖向有效应力： kPa 26.182)54.863.21()105.15(2 16.1)1019(94.6192=-?-?+?-+?=σ；；，故取kPa q kPa kPa q n s n n s 24245.612053.01111=>=?==σξ ；，故取kPa q kPa kPa q n s n n s 121245.3626.1822.01222=>=?==σξ 对于单桩基础，不考虑群桩效应则1n =η；基桩下拉荷载： kN l q u Q n i i n si n n g 1137))54.863.21(1254.824(10.11=-?+????==∑=πη 四、单桩分担面积上的荷载 kN N 720)2520(44k =+??= 五、验算 N R N Q N a n k 1988k 185********g k =<=+=+ 故单桩承载力满足要求。

大位移井钻柱扭矩摩阻及轴向强度分析

2019年5月第46卷第5期云南化工 Yunnan Chemical Technology May.2019 Vol.46，No.5 doi：10.3969/j.issn.1004-275X.2019.05.045 大位移井钻柱扭矩摩阻及轴向强度分析张燊 (西安石油大学,陕西西安710065) 摘要：井眼轨迹优化技术,井眼清洁技术,减小摩阻扭矩技术等都属于大位移井钻井技术。钻井时效直接受到来自于大位移井钻井的扭矩影响,分析扭矩对把控井眼轨迹的变化大有帮助,也能减少和预防井下事故。关键词：大位移井;钻柱;扭矩摩阻;轴向强度; 中图分类号：TE243.1文献标志码：A文章编号：1004-275X（2019）05-111-03 A n a l y s is o f T o rq u e F ric t io n a n d A x ia l S t re n g t h o f D rill S t ri n g i n L a rg e D is p l a c e m e n t W e ll Zhang Shen （Xi’an Petroleum University,Xi’an710065China） Abstract:Well trajectory optimization technology,wellbore cleaning technology,and friction reducing torque technology are all large-displacement well drilling technologies.According to the research,the drilling aging effect will be directly affected by the torque from the large displacement well drilling.The analysis of the torque will greatly help to control the change of the wellbore trajectory and also reduce and prevent downhole accidents. Key words:large displacement well;drill string;torque friction;axial strength 1扭矩摩阻产生的原因及危害 1.1井眼净化和泥浆不适产生的摩阻 1)地层特性,由于地层的化学成分和颗粒大小等因素,不同的地层岩性具有不同的润滑特征; 2)流体的黏性力会对井眼摩阻产生影响; 3)下钻时由于泥浆填充钻杆产生的流体密度差; 4)井眼净化不佳,由于形成的岩屑床给井眼带来了机械障碍问题,这可能会导致岩屑压实; 5)井眼稳定性差,页岩吸水后膨胀、井眼直径缩小、井壁脱落或垮塌; 6)压差卡钻,这种情况是由于井内压力高于地层的孔隙压力,导致钻杆被推进井壁的泥饼; 7)循环漏失可能会导致泥浆润滑性能下降。 1.2井眼轨迹造成的摩阻 1)钻杆和刚硬的井底钻具组合,井底钻具组合是坚硬而不易弯曲的钻柱,扶正器会与地层相互作用或碰撞,这会产生较高的井眼摩阻,特别是当井底钻具组合处于一个高狗腿井段时; 2)钻柱的重量,使用低重量钻杆可以在超长位移井的钻井作业中发挥良好的效果; 3)钻柱和套管表面的粗糙度,以及钻杆接头的影响; 4)狗腿度。 1.3摩阻扭矩的危害 1)起钻时钻柱承受了大量的负荷,下钻时钻头受到了较大的阻力; 2)滑动钻进时钻压很小,加压受阻,钻头速度过低; 3)钻柱旋转钻进时由于扭矩过大,造成强度被损坏; 4)套管和钻柱之间发生摩擦作用,造成套管的磨擦损伤,严重时会被磨透; 5)套管下入困难,甚至下不到底。 2钻柱软杆模型油田钻井是大风险、高投资、技术要求较高的一项工程。根据经验分析,认为通过建立软模型实现对现场实际大位移井摩阻扭矩的计算是比较好的。软杆模型有以下几条假设前提: 1)钻柱是一条柔软的绳子,轻微的刚性,基本可忽略不计; 2)钻柱的部分形态可以被忽略,比如钻杆的接头等会直接影响到摩阻扭矩; 3)每当受力均衡,钻柱横截面的剪力会产生影响; 4)忽略钻柱动态因素的影响。计算简易,方法可行是软杆模型的突出特点,缺点是使用范围受到限制。计算思路如下: 1)由井眼轨迹来测量分点的数据为对应的计算单元; 111--

连续油管队长考题(1)

连续油管队长题库一、填空题 1.油管下井时一直保持恒定张力，这样便可使注入头平稳地从滚筒上倒走油管。 2.回盘油管时注意要均匀、紧凑地把油管盘绕回滚筒上，必要时可以使用排缆器对油管盘绕进行引导。 3.径向柱塞泵是通过改变转子和定子的偏心距来实现变排量的。 4.控制室内滚筒强制排管控制阀是一个三位六通换向阀。它不能与滚筒上的强制排管控制阀同时使用。 5.连续油管设备使用的液压油的流点是-22℃，即低于-22℃时液压油失去流动性，必须开启加热装置才能保证设备运转。 6.空气压缩机的种类很多，按工作原理分为容积型压缩机和速度型压缩机。 7.入井管柱最大外径与生产管串或钻具最小内径之间大于 4 mm间隙，否则连续油管不能过生产油管变径位置。 8.连续油管设计中的基本数据包括环境及数据、套管程序、井眼数据、生产管柱图。 9.设计中最主要的是井下完井工具的深度、内外径及详细描述。 10.诱喷原理：一是降低井筒流体的密度，二是降低井筒液柱的高度。 11.模拟预知作业深度下油管的过提载荷和下压载荷。 12.模拟和计算液体在泵入过程的摩阻并对照油管内径和井筒压力的关系进而确定需要的油管尺寸。 13.做拉伸试验时无关人员远离，拉力要在油管的安全载荷内。 14.促进连续油管工艺技术快速发展的驱动力主要有两点, 即工艺技术的进步促进了连续油管作业服务范围的快速扩大; 以及连续油管在油气勘探开发工业中新的应用业已被接受。 15.连续油管可安全地进行欠平衡钻井作业，其最大的优势是可以确保井下始终处于欠平衡状态，减少泥浆漏失，防止地层伤害的发生。 16.连续油管不需接单根可以实现连续循环泥浆，减少起下钻时间和作业周期，提高起下钻速度和作业安全性，避免因接单根可能引起的井喷和卡钻事故。

管道水力摩阻系数的计算

管道水力摩阻系数的计算 Черникин，A．B． Черникин，A．B．：管道水力摩阻系数的计算，油气储运，1999，18（2）26～28。摘要介绍了计算水力摩阻系数λ的通用公式，在分析现有计算摩阻系数公式的基础上，借助于专门的过渡函数，求出了新的通用式。推荐可实际应用于管道水力计算的公式λ＝0.11［（Z＋ε＋C1.4）／（115 C＋1）］1／4，该公式可完全避免确定液体流动区域的程序，适用于任一雷诺数Re和不同管子相对粗糙度ε，排除了由于自身连续性而导致不同区域边界上λ数值不一致的情况。主题词管道水力摩阻系数计算方程一、管道水力摩阻系数计算的改进完善各种管道(原油管道、天然气管道、水管道等)的水力计算，可以通过提高计算精度或使计算公式通用化等途径来实现。进行水力计算所需重要参数之一，便是水力摩阻系数λ，一般情况下它是以下两个参数的函数：雷诺数Re和管子相对粗糙度ε。依据这些参数的数值，管道内流体流动划分为不同区域(状态)，对于每个区域都有计算λ的公式，以及确定区域边界的所谓雷诺数过渡值。在分析现有计算系数λ的公式和寻求通用计算式的基础上，借助专门的过渡函数，求得以下形式新的通式：（1）这一公式覆盖所有的流动区域，即在管输液体和气体介质时，用于计算任一Re和ε时的λ。公式中的参量具有如下数值：对于液体，α＝0.11，C＝1.4，γ＝68／Re，A＝（28 γ）10，B＝115，n＝4；对于气体介质，α＝0.077，C＝1.5，γ＝79／Re，A＝（25 γ）10，B＝76，n＝5。比较式(1)和常用的斯托克斯公式、Aльтшуль公式、俄罗斯天然气科学研究院公式(做为特例，针对不同流动区域，由式(1)很容易求得这些公式)计算λ的结果，它们完全吻合。最大的偏差(不超过1.7%)发生在层流与湍流过渡区边界上。在其它情况下，偏差甚小。

压裂施工中摩阻计算

管道摩阻损失计算方法说明

管道摩阻损失的计算公式根据《铁路桥涵钢筋混凝土和预应力混凝土结构设计规范》TB10002.3-2005第6.3.4条规定，后张法构件张拉时，由于钢筋与管道间的摩擦引起的应力损失按下式计算： ()1[1]kx L con e μθσσ-=-＋式中 1L σ——由于摩擦引起的应力损失(MPa)； con σ——钢筋(锚下)控制应力(MPa)； θ——从张拉端至计算截面的长度上，钢筋弯起角之和(rad)； x ——从张拉端至计算截面的管道长度(m)； μ——钢筋与管道之间的摩擦系数； k ——考虑每米管道对其设计位置的偏差系数。根据公式推导k 和μ计算公式，设主动端压力传感器测试值为P 1,被动端为P 2，此时管道长度为l , θ为管道全长的曲线包角，考虑公式两边同乘以预应力钢绞线的有效面积，则可得： )(1 )(1 21kl e P P P ＋μθ--=- 即： )(12 kl e P P ＋μθ-= 两边取对数可得： )/ln(12P P kl -=+μθ 令 )/ln(12P P y -=, 则 y kl ＝+μθ 由此，对不同管道的测量可得一系列方程式： 111y kl ＝+μθ 即 0111=-+y kl μθ 222y kl ＝+μθ 即 0222=-+y kl μθ n n n y kl ＝+μθ 即 0=-+n n n y kl μθ

由于测试存在误差，上式右边不会为零，假设 1111F ＝Δy kl -+μθ 2222F ＝Δy kl -+μθ n n n n y kl F ＝Δ-+μθ 则利用最小二乘法原理，同时令21)(i n i F q ΔΣ==有： 2121)()(i i n i i i n i y kl F q -+==∑==μθΔΣ 当 00=??=??k q q μ (3-5) 时，21)(i n i F ΔΣ=取得最小值。可得： 01121111 2 =-+=-+∑∑∑∑∑∑======n i i i n i i n i i i n i i i n i i i n i i l y l k l y l k θμθθθμ 式中：i y 为第i 管道对应的))/ln((12P P -值，i l 为第i 个管道对应的预应力筋空间曲线长度(m)，i θ为第i 个管道对应的预应力筋空间曲线包角(rad)，n 为实测的管道数目，且不同线形的预应力筋数目不小于2。解方程组得k 及μ值。