本文關(guān)鍵詞： 大斜度井 套管磨損 實驗研究 預(yù)測軟件　出處：《西南石油大學(xué)》2016年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：本文是在國家“十二五”重大專項“渤海灣盆地黃驊坳陷灘海開發(fā)示范工程一大斜度井井筒鉆井管柱力學(xué)應(yīng)用研究”項目(編號：2011ZX05050)資助下完成的,本文屬該項目的部分研究內(nèi)容。本文對套管磨損原因、機理、影響因素、預(yù)測模型和軟件開發(fā)等方面研究現(xiàn)狀進行了分析總結(jié)。通過開展套管磨損實驗探討了接觸力、轉(zhuǎn)速、摩擦介質(zhì)、套管材質(zhì)、磨損時間等因素對套管磨損的影響規(guī)律,得到了計算摩擦系數(shù)和磨損系數(shù)的大量實驗數(shù)據(jù),開展了大斜度井套管磨損過程有限元數(shù)值模擬分析。在前人研究的基礎(chǔ)上,建立了用于大斜度井的考慮了工具接頭作用的三維井眼套管磨損量計算模型,分析了磨損后套管的剩余強度,實現(xiàn)了大斜度井套管磨損預(yù)測并開發(fā)了預(yù)測軟件。主要研究內(nèi)容和取得成果如下：(1)調(diào)研和收集了套管磨損比較嚴重的125口井資料,分析得知,大斜度井鉆完井過程中將不可避免地發(fā)生套管磨損,第一、二級技術(shù)套管和全角變化率大的井段套管磨損較嚴重,磨粒磨損、粘著磨損、切削磨損和疲勞磨損是套管磨損的主要類型。(2)根據(jù)磨損實驗的需要,在現(xiàn)有設(shè)備基礎(chǔ)上對磨損實驗機進行了改造和維護,設(shè)計加工了套管和鉆桿實驗樣品241個,開展了P110和N80兩種材料套管樣品在不同接觸力、不同轉(zhuǎn)速、不同介質(zhì)條件下的大量摩擦磨損實驗,獲得了大量磨損實驗數(shù)據(jù),開展了大斜度井套管磨損過程有限元分析,探討了磨損主要影響因素與磨損量之間的關(guān)系,為大斜度井套管磨損預(yù)測提供了參考方法和實驗數(shù)據(jù)。(3)在現(xiàn)有套管磨損計算模型理論基礎(chǔ)上,充分考慮了鉆柱工具接頭的重要影響,基于接觸力、磨損體積和滑移距離的計算方法和磨損系數(shù)的取值方法,建立了大斜度井套管磨損預(yù)測模型,提出了套管磨損量計算方法和磨損方位判斷方法,分析了套管磨損后剩余強度計算方法,形成了大斜度井套管磨損預(yù)測技術(shù)。(4)開發(fā)了大斜度井套管磨損預(yù)測的實用軟件,該軟件綜合考慮了旋轉(zhuǎn)鉆進、滑動鉆進、起下鉆和倒劃眼等各種作業(yè)工況對套管的磨損,能直接調(diào)用實際鉆井參數(shù)和鉆井日志,快速準確地計算出任意井深下全井段鉆柱軸向力、接觸力和扭矩,預(yù)測全井段套管磨損程度并分析其剩余強度。該技術(shù)和軟件已通過現(xiàn)場應(yīng)用驗證,具有很好的可行性和準確性。
[Abstract]:This paper was completed with the aid of the national "12th Five-Year Plan" project, "A large inclined well bore drill string Mechanics Application Research Project, Huanghua Depression Beach Development demonstration Project, Bohai Bay Basin," (No.: 2011ZX05050). This article is part of the research content of this project. This paper analyzes and summarizes the reasons, mechanism, influencing factors, prediction model and software development of casing wear, and discusses the contact force and rotational speed through the casing wear experiment. The influence of friction medium, casing material, wear time and other factors on casing wear is studied. A large number of experimental data are obtained to calculate the friction coefficient and wear coefficient. The finite element numerical simulation analysis of casing wear process in high inclination wells is carried out. Based on the previous studies, a 3D casing wear calculation model considering the role of tool joints is established for large inclination wells. The residual strength of casing after wear is analyzed, the casing wear prediction is realized and a prediction software is developed. The main research contents and results are as follows: 1) the data of 125 wells with serious casing wear are investigated and collected. Casing wear will inevitably occur during drilling and completion of high-angle wells. First, the casing wear in the second stage and the section with a large rate of change in all angles will be more serious, with abrasive wear and adhesion wear. Cutting wear and fatigue wear are the main types of casing wear. A large number of friction and wear experiments were carried out for casing samples of P110 and N80 materials under different contact forces, different rotational speeds and different media conditions. A large number of experimental data were obtained, and finite element analysis of casing wear process in large deviated wells was carried out. The relationship between the main factors of wear and wear quantity is discussed, which provides a reference method and experimental data for casing wear prediction in large inclination wells based on the existing casing wear calculation model. Based on the calculation method of contact force, wear volume and slip distance and the value method of wear coefficient, a casing wear prediction model with high inclination is established. The calculation method of casing wear quantity and the method of judging wear bearing are put forward, and the calculation method of residual strength after casing wear is analyzed, and the casing wear prediction technology of high inclination well is formed. The practical software for casing wear prediction in high inclination well is developed. The software synthetically considers the wear and tear of casing under various operating conditions such as rotary drilling, sliding drilling, down drilling and reverse drilling, and can directly call the actual drilling parameters and drilling log. The axial force, contact force and torque of drill string are calculated quickly and accurately, and the wear degree of casing is predicted and its residual strength is analyzed. The technology and software have been verified by field application. Good feasibility and accuracy.
【學(xué)位授予單位】：西南石油大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TE931.2

【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 董小鈞;楊作峰;何文濤;;套管磨損研究進展[J];石油礦場機械;2008年04期

2 胡辛禾;預(yù)測和防止套管磨損[J];石油機械;1999年05期

3 林其偉,馮桂;基于相關(guān)性的套管磨損狀況解釋系統(tǒng)[J];福建工程學(xué)院學(xué)報;2004年02期

4 余磊,張來斌,樊建春,時德;鉆桿渦動引起的套管磨損解析分析[J];鉆采工藝;2004年04期

5 余磊,樊建春,張來斌,樂法國;深井、超深井套管磨損機理及預(yù)測技術(shù)研究[J];潤滑與密封;2004年05期

6 余磊,宋周成,張來斌,樊建春;一種新的深井套管磨損計算方法[J];石油礦場機械;2004年05期

7 樓一珊,孫文化,李忠慧;套管磨損程度分析與套管剩余強度計算[J];江漢石油學(xué)院學(xué)報;2004年03期

8 于會媛;張來斌;樊建春;;深井 超深井中套管磨損機理及試驗研究發(fā)展綜述[J];石油礦場機械;2006年04期

9 于會媛;張來斌;樊建春;陳強;溫東;鄭文培;;套管磨損表面形貌測量及三維圖像恢復(fù)方法[J];石油機械;2007年05期

10 董蓬勃;竇益華;;鉆井期間影響套管磨損的主要因素[J];內(nèi)蒙古石油化工;2007年08期

相關(guān)會議論文 前5條

1 林其偉;馮桂;;基于相關(guān)性的套管磨損狀況解釋系統(tǒng)[A];第十六屆電工理論學(xué)術(shù)年會論文集[C];2004年

2 余磊;樊建春;張來斌;宋周成;;塔里木油田套管磨損預(yù)測方法及其改進[A];第二屆全國工業(yè)摩擦學(xué)大會暨第七屆全國青年摩擦學(xué)學(xué)術(shù)會議會議論文集[C];2004年

3 張來斌;樊建春;余磊;;深井、超深井套管磨損機理及預(yù)測技術(shù)研究的國內(nèi)外動態(tài)[A];第七屆全國摩擦學(xué)大會論文集（二）[C];2002年

4 樊建春;張來斌;余磊;;深井和超深井套管磨損性質(zhì)探討[A];2004年石油裝備年會暨慶祝江漢機械研究所建所40周年學(xué)術(shù)研討會論文集[C];2004年

5 樊建春;余磊;張來斌;宋周成;;深井、超深井套管磨損的系統(tǒng)分析及磨損機理研究[A];第七屆全國摩擦學(xué)大會會議論文集（一）[C];2002年

相關(guān)重要報紙文章 前1條

1 丹;新技術(shù)[N];中國機電日報;2002年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 梁爾國;深井和大位移井套管磨損規(guī)律試驗及磨損程度預(yù)測[D];燕山大學(xué);2012年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前8條

1 馬志攀;大位移鉆井摩阻、扭矩及套管磨損預(yù)測技術(shù)研究[D];東北石油大學(xué);2015年

2 譚樹志;深井、超深井套管磨損預(yù)測及剩余強度分析[D];中國石油大學(xué)(華東);2014年

3 李昆成;大斜度井套管磨損預(yù)測研究[D];西南石油大學(xué);2016年

4 李海洋;深井套管磨損預(yù)測與防磨減摩措施研究[D];西南石油大學(xué);2014年

5 萬立夫;套管磨損對深井套管柱安全可靠性的影響[D];中國石油大學(xué);2008年

6 李樂;高壓油氣井套管磨損對抗內(nèi)壓強度的影響分析研究[D];蘭州理工大學(xué);2012年

7 楊景文;定向井井下套管磨損分析及安全評價[D];西安石油大學(xué);2013年

8 劉志和;套管防磨裝置的研究與應(yīng)用[D];中國石油大學(xué);2008年

，

本文編號：1536950