深水钻井喷射下导管水力参数优化设计方法

王磊, 张辉, 周宇阳, 柯珂, 张进双, 彭兴

王磊, 张辉, 周宇阳, 柯珂, 张进双, 彭兴. 深水钻井喷射下导管水力参数优化设计方法[J]. 石油钻探技术, 2015, 43(2): 19-24. DOI: 10.11911/syztjs.201502004
引用本文: 王磊, 张辉, 周宇阳, 柯珂, 张进双, 彭兴. 深水钻井喷射下导管水力参数优化设计方法[J]. 石油钻探技术, 2015, 43(2): 19-24. DOI: 10.11911/syztjs.201502004
Wang Lei, Zhang Hui, Zhou Yuyang, Ke Ke, Zhang Jinshuang, Peng Xing. Optimal Design of Hydraulic Parameters for Conductor Jetting in Deepwater Drilling[J]. Petroleum Drilling Techniques, 2015, 43(2): 19-24. DOI: 10.11911/syztjs.201502004
Citation: Wang Lei, Zhang Hui, Zhou Yuyang, Ke Ke, Zhang Jinshuang, Peng Xing. Optimal Design of Hydraulic Parameters for Conductor Jetting in Deepwater Drilling[J]. Petroleum Drilling Techniques, 2015, 43(2): 19-24. DOI: 10.11911/syztjs.201502004

深水钻井喷射下导管水力参数优化设计方法

基金项目: 

中国石化科技攻关项目“琼东南深水钻井关键技术研究”(编号:P13010)部分研究内容.

详细信息
    作者简介:

    王磊(1983—),男,辽宁锦州人,2007年毕业于中国石油大学(北京)海洋工程专业,2011年获中国石油大学(北京)岩土工程专业硕士学位,工程师,主要从事深水钻完井技术、岩石力学和地热能源开发成井技术研究.

  • 中图分类号: TE245

Optimal Design of Hydraulic Parameters for Conductor Jetting in Deepwater Drilling

  • 摘要: 针对目前现有深水钻井喷射下导管水力参数设计方法没有较强理论支撑的问题,以射流和岩土力学理论为基础,推导出了导管喷射下入临界出口速度及临界排量的计算公式,并据此提出了深水钻井喷射下导管水力参数的优化设计方法,给出了设计原则和设计步骤.分析了深水钻井喷射下导管常用钻头与导管组合采用不同直径喷嘴时的临界排量,对于φ660.4 mm钻头和φ762.0 mm导管的组合,喷嘴当量直径为24.0 mm时,临界排量为69.5 L/s;喷嘴当量直径为26.0~30.0 mm时,破土直径最大为762.0 mm.在排量一定的情况下,喷嘴当量直径越小,能够破碎地层的强度也越高.对西非深水JDZ区块深水钻井喷射下导管的水力参数进行设计,选用φ14.3 mm喷嘴时,设计排量与实钻排量对比,误差不超过10%,证明该优化设计方法的设计结果合理,可用于深水钻井喷射下导管水力参数设计,指导现场施工.
    Abstract: Considering that there is no strong theory support to the design of hydraulic parameters in conductor jetting in deep water drilling, the calculation formulas of critical jet outlet velocity and flow rate in jetting were derived based on the water jetting theory and rock mechanics, by which an optimal design methods, criteria and procedures were presented, and investigated. The combination patterns of different bits and conductors used in jetting, showing that the critical jet flow rate was 69.5 L/s for the combination of φ660.4 mm bit and φ762.0 mm conductor, with 24.0 mm equivalent nozzle diameter, and the maximum breaking diameter was 762.0 mm when the nozzle diameter was 26.0-30.0 mm. Given constant jet flow rate, the smaller the equivalent nozzle diameter, the greater the breaking strength is. Taking the design of hydraulic parameters in deep water jetting drilling in JDZ Block, West Africa, as example, the error between designed and actual jet flow rates was less than 10% if φ14.3 mm nozzle was used. It proved that this optimal design method was reasonable and it could be effectively used in design of hydraulic parameters in deepwater conductor jetting operations.
  • [1] 徐荣强,陈建兵,刘正礼,等.喷射导管技术在深水钻井作业中的应用[J].石油钻探技术,2007,35(3):19-22. Xu Rongqiang,Chen Jianbing Liu Zhengli,et al.The appliation of jetting technology in deepwater drilling[J].Petroleum Drilling Techniques,2007,35(3):19-22.
    [2] 刘正礼,叶吉华,田瑞瑞,等.南海深水表层导管水下打桩安装 技术适应性分析[J].石油钻探技术,2014,42(1):41-45. Liu Zhengli,Ye Jihua,Tian Ruirui,et al.Adaptability of underwater tamping for deepwater drilling conductor installation in South China Sea[J].Petroleum Drilling Techniques,2014,42(1):41-45.
    [3]

    Jeanjean P.Re-assessment of p-y curves for soft clays from centrifuge testing and finite element modeling[R].OTC 20158,2009.

    [4]

    Templeton J S.Finite element analysis of conductor seafloor interaction[R].OTC 20197,2009.

    [5]

    Evans T G,Feyereisen S,Rheaume G.Axial capacities of jetted well conductors in Angola[R].OSIG-02-325,2002.

    [6]

    Akers T J.Jetting of structural casing in deepwater environments:job design and operational practices[R].SPE 102378,2008.

    [7]

    John D H,Rod A C,Robert P H,et al.Batch drilling and positioning of subsea wells in the South China Sea[R].SPE 29909,1995.

    [8]

    Robert P H,Rod A C,John D H,et al.Liuhua 11-1 development-subsea conductor installation in the South China Sea[R].OTC 8174,1996.

    [9] 刘书杰,杨进,周建良,等.深水海底浅层喷射钻进过程中钻压与钻速关系[J].石油钻采工艺,2011,33(1):12-15. Liu Shujie,Yang Jin,Zhou Jianliang,et al.Research on relationship between weight-on-bit and drilling rate during jetting drilling in sub-bottom deepwater[J].Oil Drilling Production Technology,2011,33(1):12-15.
    [10] 付英军,姜伟,朱荣东.深水表层导管安装方法及风险控制技术研究[J].石油天然气学报,2011,33(6):153-157. Fu Yingjun,Jiang Wei,Zhu Rongdong.Installation method and risk control technology of surface conductors[J].Journal of Oil and Gas Technology,2011,33(6):153-157.
    [11] 汪顺文,杨进,严德,等.深水表层导管喷射钻进机理研究[J].石油天然气学报,2012, 34(8):157-160. Wang Shunwen,Yang Jin,Yan De,et al.Research of jetting drilling mechanism of surface conductor in deepwater[J].Journal of Oil and Gas Technology,2012,34(8):157-160.
    [12]

    Luke F E,Stephen C A,Roger N W,et al.Deepwater batchset operations through the magnolia shallow water flow sand[R].SPE 92289,2005.

    [13] 路保平,李国华.西非深水钻井完井关键技术[J].石油钻探技术,2013, 41(3):1-6. Lu Baoping,Li Guohua.Key technologies for deepwater drilling completion in West Africa[J].Petroleum Drilling Techniques,2013,41(3):1-6.
  • 期刊类型引用(35)

    1. 刘永升,豆子钧,张金成,高德利. 基于地质-工程一体化的纠偏轨道优化设计及产能评价. 中国石油大学学报(自然科学版). 2025(02): 142-150 . 百度学术
    2. 黄明泉. 页岩气三维水平井剖面设计技术. 江汉石油职工大学学报. 2024(01): 45-47 . 百度学术
    3. 邱西. 荆州油区瘦身井螺杆钻具造斜能力影响因素研究. 江汉石油职工大学学报. 2024(06): 30-33 . 百度学术
    4. 赵廷峰,叶雨晨,席传明,吴继伟,史玉才. 七段式三维水平井井眼轨道设计方法. 石油钻采工艺. 2023(01): 25-30 . 百度学术
    5. 王月红,耿浩男. 威远页岩气储层水平井轨迹优化设计与分析. 世界石油工业. 2022(01): 59-63 . 百度学术
    6. 张金成. 第一性原理思维法在页岩气革命中的实践与启示. 钻探工程. 2022(02): 1-8 . 百度学术
    7. 孙凯,刘化伟,明鑫,乐守群. 自201井区页岩气井水平段安全高效钻井技术. 钻探工程. 2022(02): 104-109 . 百度学术
    8. 吴雅娟,周博宇,尚福华,曹茂俊. 水平井井轨迹三维可视化技术研究. 微型电脑应用. 2022(06): 1-3+7 . 百度学术
    9. 吴松,于继良,徐尚,蓝宝锋,李龙,李刚权. 黔北地区窄陡型向斜页岩气水平井地质导向技术对策. 地质科技通报. 2022(04): 309-316+328 . 百度学术
    10. 唐雪平,洪迪峰,高文凯,彭烈新,杨宝斌. 七段制恒工具面角三维水平井轨道设计方法. 石油学报. 2022(09): 1315-1324 . 百度学术
    11. 李继丰,陶丽杰,苑晓静,邵帅,冯晨. T21-H1井钻井设计与施工. 采油工程. 2022(02): 56-61+93-94 . 百度学术
    12. 田逢军,王运功,唐斌,李治君,刘克强. 长庆油田陇东地区页岩油大偏移距三维水平井钻井技术. 石油钻探技术. 2021(04): 34-38 . 本站查看
    13. 刘国振,张帅,卜鸿浩,吴智超. 减摩减扭技术在深井套铣、磨铣作业中的应用. 石化技术. 2021(08): 60-61 . 百度学术
    14. 史配铭,李晓明,倪华峰,石崇东,姜庆波,程华林. 苏里格气田水平井井身结构优化及钻井配套技术. 石油钻探技术. 2021(06): 29-36 . 本站查看
    15. 柳伟荣,倪华峰,王学枫,石仲元,谭学斌,王清臣. 长庆油田陇东地区页岩油超长水平段水平井钻井技术. 石油钻探技术. 2020(01): 9-14 . 本站查看
    16. 吴宏山,曲路路,李青山,黄志强,李文泉,武艺,郝波超,沙庆宁. 新疆玛湖油田水平井低摩阻导向钻具组合优选与应用. 矿产勘查. 2020(05): 1060-1065 . 百度学术
    17. 宋明阶,彭光宇,胡春阳,来传亚. 涪陵页岩气田加密井轨道优化设计技术. 探矿工程(岩土钻掘工程). 2020(05): 11-16 . 百度学术
    18. 牛似成. JPH–411井三维井眼轨道设计及轨迹控制技术. 石油地质与工程. 2020(06): 93-97 . 百度学术
    19. 宋保健,孙凯,乐守群,兰凯,明鑫. 涪陵页岩气田钻井提速难点与对策分析. 钻采工艺. 2019(04): 9-12+6 . 百度学术
    20. 何贵松,何希鹏,万静雅,高玉巧,张培先. 低勘探程度区页岩气水平井地质导向方法与应用——以渝东南地区LY1HF井为例. 科学技术与工程. 2019(27): 124-133 . 百度学术
    21. 索忠伟. ?228.6mm射流冲击器研制及硬地层提速试验. 石油钻探技术. 2019(04): 54-58 . 本站查看
    22. 窦玉玲,唐志军,徐云龙,席镜阳. 涪陵江东区块三维水平井优快钻井技术——以焦页91平台为例. 探矿工程(岩土钻掘工程). 2019(02): 55-59 . 百度学术
    23. 李兵,唐洪林,余中岳,杨春旭,周志刚. 遥控变径稳定器的研制及应用. 石油机械. 2018(07): 1-6 . 百度学术
    24. 闫吉曾. 泾河油田非均质储层三维水平井钻井技术. 石油机械. 2018(06): 13-19 . 百度学术
    25. 李伟,刘文臣,周贤海,倪红坚,于凡,臧艳彬. 涪陵页岩气田三维水平井轨道优化设计方法探讨. 石油钻探技术. 2018(02): 17-23 . 本站查看
    26. 李云峰,徐吉,徐小峰,朱宽亮,吴艳. 南堡2号构造深层潜山水平井钻井完井技术. 石油钻探技术. 2018(02): 10-16 . 本站查看
    27. 祝效华,李柯,安家伟. 水平井钻柱动态摩阻扭矩计算与分析. 天然气工业. 2018(08): 75-82 . 百度学术
    28. 陈小元,曹俊,秦春,王委. 焦页197-4HF页岩气长水平段井钻井关键技术. 复杂油气藏. 2017(04): 65-68 . 百度学术
    29. 李铭巍. 旋转导向技术在石油定向井中的运用. 中国石油和化工标准与质量. 2017(23): 161-162 . 百度学术
    30. 张党育. 深部开采矿井水害区域治理关键技术研究及发展. 煤炭科学技术. 2017(08): 8-12 . 百度学术
    31. 王万庆. 陇东气田水平井钻井技术. 石油钻探技术. 2017(02): 15-19 . 本站查看
    32. 殷子横,索忠伟,张硕坤,杨超,孙鹏,张仁龙. ?228mm射流冲击器在涪陵二开的应用研究. 石油机械. 2017(06): 13-16 . 百度学术
    33. 牛似成,闫吉曾,胥豪. 泾河油田三维水平井井眼轨迹优化设计及应用. 石油地质与工程. 2017(04): 84-87+126 . 百度学术
    34. 陈绍云. 鲁迈拉S型定向井降摩减扭技术. 石油钻采工艺. 2016(04): 446-451 . 百度学术
    35. 李典伟,杨忠福,邸百英,陈绍云,王建艳. 伊拉克鲁迈拉油田S形定向井降摩减扭技术. 石油钻探技术. 2016(05): 22-27 . 本站查看

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出版历程
  • 收稿日期:  2014-07-17
  • 修回日期:  2014-11-19
  • 刊出日期:  1899-12-31

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