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钻井工程
75 黄志强，黄继亮，李琴，宋嘉宁，杨凤申，徐晓蓉，魏武，许期聪
普光高含硫气田气体钻井钻具断裂损坏机理
针对普光气田气体钻井过程中存在的钻具断裂频繁的问题，在对现场事故统计分析的基础上，从特殊的钻井介质、不同的破岩方式以及钻井过程中钻柱共振等方面定性分析了钻具断裂的原因；通过对钻具断口宏观、微观及材质分析，找到了钻具断裂失效的规律和主要形式——疲劳断裂。提出以下建议：①结合气体钻井情况，研制适合气体钻井工况的专用钻具，制定符合气体钻井钻具的新的API标准；②开展牙轮钻井条件下，钻柱纵振对钻具疲劳断裂的量化影响，尤其应考虑不同钻压下钻柱纵振对钻具疲劳断裂的作用机理研究。以期为预防气体钻井钻具断裂、降低钻井成本、推广应用气体钻井技术提供理论依据。
2010 Vol. 30 (2): 75-77 [摘要] ( 87 ) [HTML 1KB] [PDF 434KB] CEB (296 KB)( 122 )
78 石俊生，古小红，尚磊，刘静，刘均令，王强
普光高含硫气田套管变形井的修井新工艺
普光高含硫气田采气完井方案采用的G3高镍基一体化采气管柱以及永久封隔器等配套工具，因“5·12”汶川大地震诱导下三叠统嘉陵江组膏盐层蠕变，数十口气井的生产套管在较短时间内发生了不同程度“屈曲”或“剪切”变形，先后发现普光201-2等多口井套管严重变形，制约了一体化采气管柱配套的永久封隔等工具下井，投产采气技术难度极大。为此，提出采用滚压整形、井下震击整形等修井技术对套管适度整形，扩径至132 mm以上，使用永久封隔器加遇油膨胀封隔器新型一体化采气管柱作业完井，保证了井筒的完整性和气密封性，同时解决了气井酸压、生产过程中套管防腐问题。该工艺对类似气田套管变形井的修井，为高含硫气田开发工程探索了一条新的技术途径。
2010 Vol. 30 (2): 78-80 [摘要] ( 105 ) [HTML 1KB] [PDF 272KB] CEB (102 KB)( 48 )
81 刘东峰，聂军，兰凯，侯树刚
空气钻井燃爆灭火阀的研制及其在普光气田的应用
空气钻井有效地提高了机械钻速、缩短了钻井周期，但其最大的问题之一就是井下燃爆问题。为了解决空气钻井在钻遇油气层时，发生井下燃爆，造成埋钻具、井眼报废等复杂情况，基于阻断氧气使火熄灭的思路研制出了一种低熔点合金制造的井下工具——空气钻井燃爆灭火阀。该灭火阀连接在钻头上方，一旦环空着火爆炸，温度升高，低熔点合金就会熔化，关闭阀门，切断气源使火熄灭，制止事态的进一步扩大；还开发了空气钻井防燃爆监测系统，可实时监测返出气体组分的变化和井下燃爆隐患，以确保空气钻井安全、实现快速钻进。
2010 Vol. 30 (2): 81-84 [摘要] ( 73 ) [HTML 1KB] [PDF 871KB] CEB (501 KB)( 74 )
85 曾志军，胡卫东，刘竟成，向超，何将宏
高温高压深井天然气测试管柱力学分析
高温高压深井由于地层具有很大的不确定性，测试过程中油气产量、压力、温度等参数变化范围大，使得深井测试中易出现井下工具和管柱变形、断裂等问题。以测试井井筒压力、温度预测计算为基础，结合高温高压深井的特点，分析了压力、温度变化和流体流动引起的活塞效应、螺旋弯曲效应、鼓胀效应和温度效应对井下测试管柱受力和变形的影响，并建立了测试过程中井筒内温度、压力随井深变化的预测模型，编制了高温高压深井的测试管柱力学分析软件。该成果为高温高压深井测试管柱强度设计与校核、施工参数计算等提供了依据。
2010 Vol. 30 (2): 85-87 [摘要] ( 114 ) [HTML 1KB] [PDF 261KB] CEB (107 KB)( 127 )
88 车争安，张智，施太和，涂军军，向亮，刘乃震
高温高压含硫气井环空流体热膨胀带压机理
在高温高压含硫气井中，环空带压值过大将会影响正常生产，一旦超过允许值将诱发潜在的安全事故。针对开采过程中井筒温度升高使密闭环空流体受热膨胀而导致的环空带压问题，建立了高温高压含硫气井环空流体热膨胀带压值的计算模型，并进行了实例计算。结果表明，高温高压含硫气井环空流体热膨胀引起的带压值很有可能会引起生产管柱的失效，给油气井安全生产带来威胁。因此，有必要在井身结构设计、套管强度设计与环空保护液优选时，根据油气井正常开采的工作制度，降低开采过程中环空带压值并开展有效的环空带压管理，确保高温高压含硫气井的长期安全生产。
2010 Vol. 30 (2): 88-90 [摘要] ( 100 ) [HTML 1KB] [PDF 287KB] CEB (103 KB)( 110 )
91 陈颖杰，罗俊丰，曾欣，张杰，袁建波，魏武，许期聪
新型液压滑套式随钻安全接头的研制
海洋深水钻井具有高风险、高投资和高技术的特点，一旦发生井下钻井事故，则损失巨大，如何迅速解除卡钻事故，降低钻井风险和事故损失是当前钻井工作的当务之急。在对钻井事故处理不断探索和总结的基础上，针对现有倒扣式和剪断式安全接头结构上的局限性和缺陷，研制出了一种能很好地处理井下卡钻事故的新型随钻安全接头。其工作原理为：在正常钻井作业中，它连接在钻具易卡部分的上端，当遇卡钻事故时，停钻、停泵，拆下回压凡尔以上工具（钻具内水眼需畅通）向钻具内投入钢球，接上方钻杆，开泵憋压使钢球入座滑套上端；由于泵压的上升，推动中心滑套剪断定压定位螺钉，使中心滑套上月牙键脱离键槽；当泵压下降后停泵，然后正转钻具，使上下反扣接头处分开，提升、取出钻具；然后再进行下一步套铣、打捞工作。对该工具进行了详细的强度分析计算，室内试验和在渤中34-5油田的两口井中使用表明,该安全接头具有安全可靠、操作简单、处理事故快等特点。
2010 Vol. 30 (2): 91-93 [摘要] ( 83 ) [HTML 1KB] [PDF 682KB] CEB (215 KB)( 84 )
94 代锋，李黔，梁海波，胡学明，徐晓蓉，张光华
气体钻井临界携水量计算
地层出水是制约气体钻井顺利实施的一个瓶颈，准确计算一定注气量下的临界携水量对于气体钻井现场安全施工、避免井下复杂至关重要。基于最小动能标准建立了计算气体钻井临界携水量的数学模型，该模型综合考虑了地层出水后环空多相流动状态，利用该模型可确定气体钻井注气量和临界携水量的对应关系。计算结果表明：增加注气量和降低液气表面张力是提高气体钻井临界携水量的有效途径；当增加注气量不能满足携水要求时，必须转换钻井方式，通过降低液气表面张力来提高临界携水量；气体钻井临界携水量计算需兼顾携带岩屑和携水两个要求，当所需的最小携水动能等于最小携带岩屑动能时，液气表面张力达到极值，进一步降低液气表面张力失去意义。实例验证表明，该研究成果能够用于指导气体钻井现场实践，为地层出水后气体钻井转换钻井方式提供了理论依据。
2010 Vol. 30 (2): 94-96 [摘要] ( 83 ) [HTML 1KB] [PDF 226KB] CEB (105 KB)( 98 )
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