绳索取心复合钻柱的动力学行为研究

绳索取心复合钻柱在岩心钻探“满眼钻进”过程中,钻杆易出现不同程度的划痕、压痕及磨痕等情况。本文利用非线性有限元方法,采用三维管单元对绳索取心复合钻柱拉压两处截面的涡动轨迹、涡动速度、横向振动、纵向振动规律进行了分析。结果表明：转速的增加和钻压的增大会显著增加钻柱与井壁的碰撞次数;在相同钻压条件下,随着钻柱回转速度的增大,钻柱与井壁的碰撞机率增加、接触轨迹增长,致使钻柱与孔壁的滑动摩擦机会增多;钻柱的涡动速度均值将随钻压和转速的增加而增大,转速大于钻压的影响;转速的增加则会加大钻柱的横向振荡频率,钻压的增大会增加钻柱横截面的纵向振荡幅值。     

基于涡轮-转阀驱动的小直径水力振荡减阻器设计研究

小直径水平钻井在钻探中应用广泛,可以有效提高效率,降低成本。但钻柱与井壁之间存在较大的摩阻,导致出现托压现象,影响钻压传递,进而严重影响钻进效率。本文研究了一种基于涡轮-转阀驱动的小直径水力振荡减阻技术,通过振荡器的轴向振动,降低钻柱在钻井过程中所受阻力,提高钻进效率。文章从振动减阻器的研究现状、结构设计和实验结果等方面做了系统分析,得到实验结论:当泵排量相同时,振动频率越小,振幅越大,此时转速对压降影响较小。在转速保持不变的情况下,泵排量越大,振幅越大,且压降明显增加。这一研究成果可为该技术的发展提供一定参考。     

浅海伸缩套管钻探工艺研究

浅海取心钻探中钻遇易坍塌地层时,需要下放套管封隔地层,保证泥浆循环,换径继续钻进。现有常规下套管方法为使用带有钻台层甲板和套管层甲板的钻井船进行下放套管作业,部分无套管层甲板钻井船在遇到必须下套管的工况时,需临时搭建套管层平台进行下放套管作业,但受钻机和钻具体积及质量的限制。为解决无套管层甲板的钻井船在海洋钻探取心时需要下入套管的难题,设计了一种海洋钻探下入多层套管的工艺方法,利用可伸缩套管及相关设备,在海底井口与小型钻井船之间建立泥浆上返通道,封隔不稳定地层,实现泥浆回收循环及钻具升沉补偿。在钻井过程中,伸缩套管还可以起到导向定位的作用,防止潮差水流流速变化影响钻具下入,为浅海钻井节省时间和成本。     

深井超深井钻机自动送钻研究探讨

自动送钻的目的是使钻头对井底的钻压保持设定的恒压值,实现最优化钻井的目的。当前深井超深井钻机自动送钻是通过绞车、天车、游动滑车、钢丝绳、大钩来进行的,由于绞车、游动系统存在动载,钢丝绳振动,大钩送钻速度明显不均匀,使井底钻压不稳定,难以实现较准确送钻。阐述了绞车游动系统送钻的工作原理和液压盘式刹车自动送钻、辅助电机自动送钻方法。提出精确自动送钻的理想方案是采用液压缸送钻系统,采用无绞车液压缸升降式钻机,液压缸系统自动送钻并担负起下钻具任务;也可用绞车起下钻具,液压缸自动送钻方案,彻底消除绞车、游动系统对自动送钻的干扰。     

莫116井区水平井钻井设计优化与应用

莫116井区在水平井钻井施工过程中,面临着“缩、卡、塌、漏、喷、硬”等难题,为避免井下复杂事故、缩减钻井周期、降低作业风险,在该区开展了水平井优化设计与轨迹优化控制技术研究工作。通过井区已钻井资料论证分析,针对性地对井身结构和井眼轨迹控制提出了优化方案;根据前期实钻情况和钻柱力学分析,优化了水平井钻井钻具组合和钻井参数;通过优化泥浆体系,解决定向作业井段了井壁稳定性差、定向施工摩阻大、粘附卡钻几率高等问题。通过对上述研究成果的现场应用,实现了水平井优快钻井目标,二开定向段和三开井段平均机械钻速相比优化前水平分别提高27%、30%,其中M614等井实现了“一趟钻”完成了水平段钻进目标。     

基于目标函数的钻压优化模型建模方法

研究了如何把过去由地质人员离线确定优化钻压的模型变为自动送钻中在线实时的钻压优化模型。以综合钻井成本最低为准则,建立了钻井成本目标函数,讨论了影响钻井成本的因素,给出了钻压优化模型的约束条件,在以上基础上建立了钻压优化模型,并给出了钻压优化模型在线实时求解过程中有关参数的确定方法,最后总结了基于目标函数钻压优化模型建模方法优缺点和适用范围。本研究对科学自动化钻井具有参考价值。     

煤矿井下硬岩定向钻进孔底水力加压技术

为解决煤矿井下硬岩深孔滑动定向钻进过程中因钻柱托压效应引起的给进压力大、钻进效率低、钻孔深度受限等问题,提出了采用孔底水力加压方式提高钻头钻压的技术思路。通过借鉴石油钻井领域水力加压器结构并结合煤矿井下近水平孔钻进工况进行了孔底水力加压器结构设计,运用理论计算和数值模拟方法进行了水力参数设计。对样机进行了室内测试,测试结果表明,采用φ12 mm、φ13 mm、φ14 mm活塞水眼在流量200~450 L/min范围内输出轴向压力2~10 kN。在淮南张集矿进行了现场试验,并总结出了一套孔底水力加压和水力辅助加压工艺,试验结果表明,滑动定向钻进方式下钻孔深度由464 m顺利延伸至578 m,深孔钻进时最大钻效由之前托压孔段的1 m/h以下提高至3 m/h以上,试验进尺内平均给进表压较托压孔段降低了23.8%、平均钻效提高了137%。      

控压钻井及其在高温地热勘探开发中的应用

控压钻井包括管理压力钻井、欠平衡钻井和空气钻井。控压钻井可以减少非钻进时间和事故、提高机械钻速、预防漏失、消除压差卡钻、保护低压产层以提高产能。地热井具有温度高、地层硬度高、裂隙发育、地层压力低伴随浅部地层压力变化大等特点。在地热勘探开发中应用控压钻井技术有利于提高钻进速度、预防漏失、提高产能。介绍了控压钻井及其关键技术,同时阐述控压钻井在地热勘探开发中的应用。     

牙轮钻头钻井参数探讨

在水井等钻井工程中,广泛采用牙轮钻头钻进硬岩。为了更好地发挥牙轮钻头高效钻进的优越性,进一步提高钻进效率,延长钻头使用寿命,降低钻井成本,有必要深入讨论牙轮钻头在钻进中的钻压、转速及冲洗液等钻进参数与钻进效率的关系。１　钻压牙轮齿对岩石的破碎作用有３种：即压碎、冲击和剪切。压碎是牙轮在钻压的作用下对岩石的静力压碎作用,其效果主要取决于钻压的大小和岩石的硬度;冲击是牙轮滚动时轮齿交替作用于岩石,而使牙轮轴心产生上下往复振动,冲击作用与牙轮的齿数、转速和钻压有关,冲击力与齿数成反比,与转速和钻压成正…     

井底恒压式与微流量式控压钻井系统控制机理差异分析

随着我国能源需求的不断增加,大量深层和复杂油气藏需要进行开采,伴随而来的各种钻井复杂问题也越来越多,其中钻井安全密度窗口窄的问题就是最为突出的问题之一。控压钻井技术目前是解决该问题最有效的办法。控压钻井技术按照其控制原理又可分为井底恒压式控压系统与微流量控压钻井系统。通过对这2种控压钻井方式的基本工艺流程及装备进行分析,比较2种控压钻井系统区别,为进一步推广控压钻井技术提供建议。     

SLB56／75型“三合一”取心钻进系统

论述了将绳索取心,螺杆站,不提钻换钻头三项技术结合在一起的新型取心钻进系统,介绍了系统的结构,工作原理及其技术性能参数和操作要点。     

钻进过程实时状态监控与诊断系统的设计和研制

论述了一种基于微机的钻进过程时状态监控与诊断系统的设计思想和研制方法，这种系统可以对钻进过程中的卡钻、烧钻等常见事故进行实时在线监控与诊断。试验表明该系统达到了预期的设计目的，并取得了良好的效果。     

深直井旋转钻柱空转功率消耗的数学建模

通过对深井旋转钻柱空转功率消耗因素的分析，考虑空转时离心力作用在井壁上引起的摩擦力导致的功率消耗，并将钻井液视为牛顿液体，运用柱坐标系建立了旋转钻柱在深井作业条件下空转功率消耗的分析模型。综合考虑空转功率与钻柱旋转的角速度、钻柱与井眼结构参数、钻井液粘度系数等因素间的关系，即旋转钻柱运动过程中的离心力和钻井液作用在钻柱上的剪切应力对功率的影响，建立了更加符合实际工况的数学模型。     

特深钻探钻柱组合优化设计研究

钻杆柱作为地球深部探测中深地与深水钻探技术的核心与关键,单一规格钻柱许用深度有限,难以满足大陆万米特深孔科学钻探及大洋深水深孔钻探工程的设计要求。本文通过减轻下部钻柱重力及提高上部钻柱强度方案,对其组合设计开展优化研究。以拉伸条件下的强度计算为主,加之一定的设计安全系数和拉伸余量来满足动载荷以及其他复杂情况对钻柱强度的需求,并开发了钻柱组合设计与安全系数计算的软件,可实现不同孔深设计和钻杆结构要求下的钻柱组合设计与安全系数计算。     

TGSD-50型声频振动取样钻机的研制

声频振动取样技术是近年发展速度较快的适用于土壤环境地质取样的新型取样技术,是利用声频振动头（激振器）内对称分布于钻机输出轴两侧的两个激振锤同步旋转产生的高频振动力（50~200 Hz）振动钻杆或外套管钻进。主要介绍了TGSD-50型声频振动取样钻机的结构设计、主要技术参数和特点。     

锚索施工中的事故处理与注浆改进

介绍了锚索施工中埋钻的处理方法，通过改进钻头、反打、侧钻、改进钻杆、保守钻进，针对性地解决和避免了埋钻堵钻情况；还介绍了一些注浆方法的改进，旨在解决严重漏浆情况和使锚固段注浆更充分。     

哈萨克斯坦KKM油田钻具强稳降振提速技术研究

KKM油田下部砂泥岩互层非均质性强导致井下钻具振动剧烈、PDC切削齿寿命低,且井眼易偏斜。目前在用PDC钻头多采用5刀翼或6刀翼16 mm切削齿以降低井下振动保证PDC钻头寿命,但降低了钻头攻击性导致机械钻速较低。针对KKM油田下部地层特点,优选了4刀翼19 mm复合片PDC钻头。该钻头具有较高的破岩效率和攻击性,可大幅度提高机械钻速;同时通过底部钻具组合动力学分析,优化形成了双稳定器+单稳单弯（0.5°）钻具组合,3个稳定器串联具有较强的稳定降振作用,配合小弯角螺杆钻进可有效提高防斜能力,降低了井下振动,配合大尺寸聚晶金刚石复合片PDC钻头实现了三开井段一趟钻完成的目标,机械钻速提高115.35%。     

江西省浮梁县朱溪矿区深孔钻探施工技术研究

详细介绍了朱溪矿区3个深孔钻遇地层、钻探设备、钻孔结构、钻头使用、起大钻、冲洗液使用、护孔堵漏、套管使用等具体情况。重点分析和总结了钻孔结构、钻头使用、冲洗液使用、护孔堵漏等钻探工艺技术,并提出今后深孔施工需慎重配套钻探设备、增大钻头外径、提高钻探效率、重视深孔孔斜尤其是方位超差和灰岩溶洞问题等建议。     

陇东煤田绳索取心钻探的探索和应用

简述了陇东煤田地区地层特点,分析影响钻探施工的主要因素,采取增大钻头外径、优化钻孔结构、优选适岩钻头、完善泥浆体系等配套技术措施,重点阐述了粘附卡钻事故的预防和处理技术。     

井底钻进过程与孕镶金刚石钻头自锐性的关系

孕镶钻头的自锐性是保证钻头能继续有效钻进的基本条件。钻杆柱的纵向振动和钻头底唇面上出刃的随机性使得多个扇形块的高度有差异;并且轴向压力集中在高的扇形块上,故使钻头易于自锐。唇面上的金刚石在交变载荷下的碎裂和液流中的岩粉对胎体的磨逝,使新的金刚石裸露,乃是钻进时的重要井底过程,也是孕镶钻头的自锐过程。