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油气井井下切割技术发展现状及趋势 被引量：2
1
作者 蔡灿 曾浪 +4 位作者 刘家炜 樊康康 曹文洋 周圣文 曾薪 《西安石油大学学报（自然科学版）》 北大核心 2024年第1期89-96,113,共9页
油气开发后期,退役井数量急剧增加,完井修井作业中套管磨损、卡钻等问题突出,退役经济耗费显著增加。为最大限度减少卡钻和退役经济耗费,有必要开展新型套管切割技术及装备的研发与应用。首先,总结了现阶段井下管柱切割技术的主要类型... 油气开发后期,退役井数量急剧增加,完井修井作业中套管磨损、卡钻等问题突出,退役经济耗费显著增加。为最大限度减少卡钻和退役经济耗费,有必要开展新型套管切割技术及装备的研发与应用。首先,总结了现阶段井下管柱切割技术的主要类型、工作原理和配套装备,包括机械切割、磨料射流切割、聚能切割、化学切割、电弧切割以及激光切割;对比机械切割、磨料射流切割以及特种切割方式的技术发展现状和趋势,分析上述切割方式的工程应用及优缺点;在此基础上,提出面向高效套管切割工程需求的主要切割技术及工具。结合目前切割技术及工具的发展现状,对未来井下管柱切割技术给出优化割刀性能、加强磨料射流切割的控制、研制新型切割工具及切割工具智能化等建议。 展开更多
关键词 井下工具 切割技术 机械切割 磨料射流切割 特种切割
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海洋井架腐蚀后力学强度及疲劳性能
2
作者 曾浪 蔡灿 +3 位作者 廖飞龙 谭政博 曹文洋 周圣文 《科学技术与工程》 北大核心 2024年第35期14911-14920,共10页
海洋石油井架长期处于高盐、多负载环境,易发生腐蚀疲劳破坏,严重影响使用寿命。目前关于海洋井架腐蚀疲劳研究尚未有明确定论,据此对井架常用钢材Q345B钢开展加速腐蚀、拉伸及高周疲劳试验,分析探讨不同腐蚀周期试件形貌变化、力学强... 海洋石油井架长期处于高盐、多负载环境,易发生腐蚀疲劳破坏,严重影响使用寿命。目前关于海洋井架腐蚀疲劳研究尚未有明确定论,据此对井架常用钢材Q345B钢开展加速腐蚀、拉伸及高周疲劳试验,分析探讨不同腐蚀周期试件形貌变化、力学强度和断裂规律,并拟合不同腐蚀周期试件的应力-循环次数(S-N)曲线。结果表明:随着腐蚀时间增加,试件表面腐蚀坑数量增多、体积增大、粗糙度增加;对比真实海洋环境和实验的腐蚀动力学模型,二者具有较好相似性,且实验腐蚀的平均速度为海洋腐蚀的15.98倍;21 d腐蚀时间内,腐蚀对试件的屈服强度和抗拉强度影响小;考虑了材料疲劳性能随腐蚀时间的变化,建立的Q345B钢腐蚀后疲劳S-N模型较传统模型更适合海洋井架的工作环境,对于海洋井架腐蚀疲劳寿命评价具有参考意义。 展开更多
关键词 Q345B钢 加速腐蚀 力学强度 疲劳性能 S-N模型
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基于非球形岩屑的高压CO_(2)喷射钻井携岩试验研究
3
作者 杨显鹏 涂杰 +4 位作者 蔡灿 曾琪 魏怀洲 蒲治成 陈浩 《钻探工程》 2024年第S01期90-95,共6页
在非常规储层开采中,欠平衡气体钻井技术克服了传统钻井钻速低、建井周期长和效率低等缺点,而气体钻井技术在深部地层钻进时井底高效携岩是制约上述问题的关键之一。由于气体钻井携岩研究中多采用球形代替真实非球形岩屑,忽略岩屑非球... 在非常规储层开采中,欠平衡气体钻井技术克服了传统钻井钻速低、建井周期长和效率低等缺点,而气体钻井技术在深部地层钻进时井底高效携岩是制约上述问题的关键之一。由于气体钻井携岩研究中多采用球形代替真实非球形岩屑,忽略岩屑非球形轮廓对岩屑运移的影响,致使井底喷射携岩特性不准确。为此,本文采用PDC钻头切削砂岩所得真实岩屑制得非球形岩屑,搭建PDC钻头高压CO_(2)喷射携岩试验平台,探究岩屑球形度φ、喷射压力、钻头转速和岩屑体积对携岩的影响。结果表明:非球形岩屑上升时轴向速度波动大,且其启动速度快于球形岩屑,但速度衰减更快;随着岩屑球形度φ值的增加,岩屑在井筒内的轴向速度先减小后增加,当φ值在0.6~0.65范围内岩屑轴向速度降低导致运移效率变差;CO_(2)喷射压力增加对岩屑轴向速度增加显著,在距离井底35 mm处岩屑轴向速度增幅可达221%;钻头转速增加使得靠近井底段的岩屑运移速度提升显著,当钻头转速在70~80 r/min范围内,平均运移速度稳定在11.88 m/s,携岩效果较好;岩屑轴向速度随岩屑体积的增加呈现先减小后增大的趋势。上述研究系统阐明了PDC钻头喷射钻井携岩特性,为CO_(2)等气体喷射钻井技术应用提供了理论基础。 展开更多
关键词 非常规储层 欠平衡气体钻井 喷射携岩 岩屑球形度 PDC钻头
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单齿冲击作用下破岩机制分析 被引量：19
4
作者 蔡灿 伍开松 +1 位作者 廉栋 袁晓红 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第6期1659-1666,1675,共9页
研究牙齿冲击下破岩机制是提高冲旋破岩效率的理论基础,目前对牙齿低速冲击下的岩石力学研究主要集中在仿真和试验,因此,有必要研究牙齿低速冲击下的破岩机制。首先分析了单齿冲击下岩石破碎坑的形貌,提出了分区建立物理模型和力学模型... 研究牙齿冲击下破岩机制是提高冲旋破岩效率的理论基础,目前对牙齿低速冲击下的岩石力学研究主要集中在仿真和试验,因此,有必要研究牙齿低速冲击下的破岩机制。首先分析了单齿冲击下岩石破碎坑的形貌,提出了分区建立物理模型和力学模型。考虑到单齿冲击的低速条件和岩石围压效应,得到修正的球形空腔膨胀理论,推导了岩石破碎坑的密实区、开裂区、弹性区3个区域的应力与位移解析解。利用Matlab对各区域解析解进行数值求解,得到了围压、质点运动速度以及岩石物理性质参数等对破碎坑各区域无量纲应力和位移变化的影响,采用仿真试验验证结果的正确性。该模型不仅解释了岩石破碎坑的形成,而且也提供了一种分析牙齿冲击破岩力学模型。 展开更多
关键词 冲旋钻井 球形空腔膨胀理论 牙齿 岩石动力学 数值仿真
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中低应变率下的岩石损伤本构模型研究 被引量：13
5
作者 蔡灿 伍开松 +1 位作者 袁晓红 程少杰 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第3期795-802,共8页
深部岩石的破碎与钻探中,岩石主要处在中低应变率的载荷作用下,而目前的研究还沿用中高应变率推导的动态损伤本构关系。从工程背景和试验角度分析了中低应变率下的岩石动力学特性,提出Maxwell体、Bingham体和损伤体的并联模型,借助拉普... 深部岩石的破碎与钻探中,岩石主要处在中低应变率的载荷作用下,而目前的研究还沿用中高应变率推导的动态损伤本构关系。从工程背景和试验角度分析了中低应变率下的岩石动力学特性,提出Maxwell体、Bingham体和损伤体的并联模型,借助拉普拉斯变换,引入基于岩石孔隙、裂隙劣化的损伤变量,导出了中低应变率下的岩石动态损伤本构模型。利用该模型对泥质砂岩和花岗岩在应变率为87 s-1、382 s-1、673 s-1时的应力-应变试验数据进行拟合,并将拟合结果与实测数值、原文献拟合曲线对比,结果表明该理论模型适用性较好。分析拟合参数可知,该动态损伤本构模型能够主动适应中低应变率两类情况,本构曲线和损伤变量的变化符合实际情况。 展开更多
关键词 岩石力学 中低应变率 损伤 动态本构模型 曲线拟合
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行星减速器润滑油流量分配的计算方法 被引量：4
6
作者 伍开松 廉栋 +1 位作者 陈明 张伟 《润滑与密封》 CAS CSCD 北大核心 2014年第8期99-102,107,共5页
在工程设计计算中,流量分配问题非常复杂,一般需进行大量计算,管路结构尺寸被周围空间限制的系统计算更繁琐。以核电站行星减速器内部流量分配问题为例,提出采用反求法来计算流量分配,即根据约束条件划分求解的顺序,按计算顺序依次进行... 在工程设计计算中,流量分配问题非常复杂,一般需进行大量计算,管路结构尺寸被周围空间限制的系统计算更繁琐。以核电站行星减速器内部流量分配问题为例,提出采用反求法来计算流量分配,即根据约束条件划分求解的顺序,按计算顺序依次进行计算,求得管路直径,最终完成流量的分配问题。这种方法可以有效地解决空间尺寸受约束的管路系统的流量分配问题,同样适用于一般的管路系统。 展开更多
关键词 行星减速器 流量分配 反求法 管路系统
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高压射流辅助钻井技术研究现状及发展趋势 被引量：2
7
作者 蔡灿 曹文洋 +3 位作者 谢全功 曾浪 周圣文 康传哲 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第8期116-126,共11页
随着全球油气资源开采的不断深入,深井和超深井钻井提速技术逐渐成为提高地下油气资源开采能力的重要手段。其中高压射流辅助钻井技术是油气钻井提速的重要技术手段之一,不仅能大幅提高钻进效率,还能延长钻头使用寿命、降低热磨损和增... 随着全球油气资源开采的不断深入,深井和超深井钻井提速技术逐渐成为提高地下油气资源开采能力的重要手段。其中高压射流辅助钻井技术是油气钻井提速的重要技术手段之一,不仅能大幅提高钻进效率,还能延长钻头使用寿命、降低热磨损和增加井底清洗效果。为此,在系统介绍高压射流辅助钻井理论的基础上,重点阐述了高压射流破岩、射流—机械联合破岩和射流辅助携岩机理,探讨了射流辅助钻井技术的发展趋势,并对地面和井下2种主要增压方式及相关设备进行了详细论述,最后结合射流辅助钻井的发展历程,深入分析了脉冲射流、磨料射流、CO_(2)射流等先进射流辅助钻井破岩及携岩的发展趋势。研究结果表明:(1)未来地面增压泵将朝着大泵压、大排量方向发展,井下增压器将会进一步致力于延长寿命和提升可靠性;(2)先进射流辅助钻井虽然存在一定不足,但是其辅助钻井优势突出,有望解决目前地面增压与井下增压的瓶颈。结论认为,对高压射流辅助钻井技术、射流增压装置和先进射流辅助钻井技术现状的回顾和分析,明确了制约当前深层油气优快钻进的关键问题,为钻井提速提效提供了新的研究思路和发展方向。 展开更多
关键词 射流辅助钻井 高压射流 钻井破岩 井下增压器 CO_(2)射流 研究现状 发展趋势
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