深部地质钻探钻柱失效行为分析

国家的“三深一土”规划确定全面开展深地探测,而在深地探测中钻柱是最重要的连接纽带,其长期在充满钻井液的井眼内工作,受力十分复杂,且受腐蚀、磨损、温度等影响,极易发生钻柱失效事故,造成重大经济损失。研究发现,振动是引起钻柱失效的主要原因,但是深部地质钻探中除了振动引起钻柱失效外,还包括钻柱质量因素、人为因素、钻井质量、套管下入因素、测斜因素以及钻井液因素引起的钻柱失效,本文针对这些影响因素提出了对应的预防措施。同时随着地质钻探井深的不断加深,地质钻探钻柱动力学研究会变得越来越重要,这就需要地质钻探人员在充分考虑地质钻探钻柱失效影响因素的前提下,加大对地质钻探钻柱动力学的研究,以更好地保证深部地质钻探的顺利进行。     

钻柱振动特性的仿真分析

钻进过程中,钻柱振动是不可避免的,而且钻柱产生振动的原因是多方面的。随着研究的深入,人们不仅认识到钻柱振动对钻井作业产生的负面影响,还认识到利用振动可以得到许多井下信息。运用一根钻杆模型,分析了其在不同工作状况下的振动特性,得到了钻杆在横向、纵向、扭转振动的多阶振型,以及对应的应力应变图。对照振型和应力应变图,联系钻井实践中各种钻柱失效形式,以期从中找出一些振动与钻柱失效的关联,更好地利用振动去解决生产问题。     

浏阳永和海泡石在海洋钻井泥浆中的应用

该文介绍浏阳县永和镇海泡石的物化基本分析结果及海泡石粘土加工方法试验、机械分散试验、分散介质试验、造浆性能评价方法以及在南海油田进行实钻试验的情况，认为用永和海泡石开发钻井泥浆材料在技术上是可行的，有着很大的远景市场开发潜力。     

波浪荷载下海洋土孔隙水压力内时模型的研究

作者导出了基于 Gibbs 自由能和应力内时标度基础上的海洋土内时剪胀方程,由此建立了预测均匀和不均匀波浪循环荷载下不排水时孔隙水压力的模型。该模型不仅很好地拟合了实验数据,还能较好地说明了循环荷载作用下孔隙水压力上升的机理,可以很方便地用于波浪循环荷载作用下的液化势分析中。     

钻柱恶性振动识别与抑制技术研究进展

钻柱振动问题在钻井实践中普遍存在,钻柱恶性振动是造成钻头、钻柱失效的重要原因,其会降低钻井时效,增加钻井成本。如何有效识别钻柱恶性振动并加以抑制是一个重要的课题,国内外对其开展了大量的攻关研究和工程实践。本文详细阐述了钻柱耦合振动的理论研究现状及最新发展趋势,对钻柱振动室内实验研究进行了总结,介绍了国内外井下振动监测装置、钻柱振动抑制工具研发与应用的最新进展;最后提出理论研究与室内试验相结合,研发钻柱动力学分析软件及井下振动识别监测工具,配套合适的抑制、减振工具是解决钻柱恶性振动问题的主要方法;同时建议开展振动抑制一体化解决技术的研究。     

“深水战略”的坚实一步——聚焦“海洋石油981”钻井平台首钻成功

“今天是我国海洋石油工业发展史上一个值得纪念的日子,是中国海油发展历程中的一个重要里程碑。”5月9日上午,北京朝阳门中国海油大厦二层多功能厅,“海洋石油981”钻井平台开钻仪式在这里举行。主持仪式的中海油公司总经理杨华言语中充满激动。     

碎裂钻井技术及其在地热钻井中的应用前景分析

地热资源储量丰富,分布广泛,开发前景广阔。但是在现有地热钻井技术条件下进行地热开发的周期长、成本高,所以亟待钻井技术的突破使巨大的地热资源得到经济有效地开发。碎裂钻井技术是一种采用了新的钻井原理的钻井技术,其能够有效地解决常规钻井过程中经常遇到的诸如在坚硬地层中进尺慢等棘手问题,一旦得到商业化应用,将会对地热资源经济有效地开发产生革命性的影响。在分析常规钻井技术存在的问题的基础上,介绍了碎裂钻井技术的工作原理及碎岩机理,阐明了其优缺点,为该技术在地热钻井中的应用研究提供参考。     

深井复合钻柱技术在特深科学钻探中的应用探讨

深井复合钻柱技术是解决特深科学钻探超长钻杆柱可靠性问题的重要途径,其与设备能力、材料性能、钻进条件及管柱力学等息息相关。本文系统总结了复合钻柱技术在我国深部钻探中的发展和应用情况,在复合钻柱强度理论的基础上,探讨了不同复合钻柱的组合方案及其极限下深。研究结果表明,若以?216 mm直径终孔,仅依靠钢质钻柱已无法满足特深钻探13000 m的下深要求,而采用V150钢级?127 mm钻杆配合?127 mm钛合金钻杆及S135钢级?127 mm钻杆配合?129 mm铝合金钻杆可分别满足最大13484 m和18783 m的下深要求,钻柱总重分别仅有360.5 t和324.3 t,均具备可靠的安全性保障。本文对特深科学钻探用复合钻柱的设计和选择具有参考意义。     

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。     

地质钻探自动化移摆钻杆系统的研究

综述了地质钻探移摆钻杆的研究进展,针对全液压地质岩心钻机和钻探工艺,设计地质钻探自动化移摆钻杆系统,设计能完成自动抓取、平移及旋转功能的起下钻自动化系统,对系统进行作业分析,并对移摆钻杆系统的研究进行前景展望。     

深部钻探复合钻杆的研究与应用

绳索取心钻杆在深孔钻探中占重要的地位。本文分析了目前国内钻杆在深孔钻探中的使用情况,同时还对钻杆柱的失效及绳索取心钻杆在钻井内的受力情况进行了简要的分析。设计出了两种复合钻杆：一种是塔式复合钻杆,另一种是同径复合钻杆。将其应用在“中国岩金勘查第一深钻”山东莱州三山岛矿区ZK96-5孔4000m钻孔中,取得了良好的效果。     

松软煤层坑道钻机钻进参数测量系统设计

针对松软煤层坑道钻机施工需要,设计了一种钻进参数测量系统。系统的硬件以车用可编程逻辑控制器(PLC)为控制核心,以控制器局域网(CAN)总线为通信网络,针对煤矿使用要求重点对电路进行设计。采集器底层软件设计利用CoDeSys开发工具,上位机软件界面则基于LabVIEW。实际应用结果表明：该测量系统能准确获取松软煤层坑道钻机施工所需的钻进参数,具有实时性强、准确性和可靠性高,人机交互友好等优点。     

煤矿井下定向钻进配套钻头的选型与使用

合理选配和使用钻头是提高钻进效率和节省钻进成本的关键。结合煤矿井下定向钻孔施工的特点,提出了配套钻头的一般要求。介绍了目前常用钻头的类型和特点,重点介绍了3种不同冠部形状的导向钻头的适用性及选型依据。总结了钻头合理使用的注意事项,为煤矿井下定向钻孔施工合理选择和使用钻头提供了参考依据。     

深部科学钻探钻杆接头优化措施

地球深部探测对提高我国勘探开发深部资源能力和深部地质研究水平及地位是不可或缺的,深部科学钻探是唯一准确地获取深地实物资料的工程方法。钻杆柱作为深部科学钻探技术的核心与关键,其管柱规格组合与钻杆接头选配决定着钻杆在平衡其自重后的剩余强度和应付孔内复杂情况的能力,尤其是作为连接各钻杆柱短节的钻杆接头的性能直接决定着钻杆柱的使用极限深度。本文从产品类型、结构特点等方面对国内外高性能石油钻杆接头进行了梳理,分析了现有钻杆接头存在的不足与失效的原因,提出了钻杆接头结构改进方案,对提高钻杆柱的可靠性与安全性,延长钻杆使用寿命,使其更好地应用于深部科学钻探,具有一定的科学意义与工程价值。     

气举反循环钻进工艺高发钻铤折断事故分析

气举反循环钻进工艺在漏失地层施工具有明显的优势,但是经过几个工地正反循环工艺的对比,发现相比于正循环,反循环钻进有钻具易折断的明显弱点。为了指导施工、充分发挥反循环钻进的优势和摒弃其弱点,对钻具在孔内的受力情况进行了分析,总结了反循环钻具易折断的原因,提出了预防措施,有效地减少了施工中钻具折断的事故。     

特深孔地质岩心钻探钻孔口径及管柱规格研究

针对5000 m地质岩心钻探基础准则与依据缺失,油气钻井与岩心钻探工艺及装备差异大等问题,本文梳理分析了国内外深部地质岩心钻探口径系列及管柱规格,厘定了基本外界条件及相互关联要求,开展了特深孔岩心钻探环空水力学计算与绳索取心钻杆的等强度设计,初步构建了以绳索取心钻进工艺为主体的5000 m特深孔钻探口径系列与钻（套）管柱规格。     

Simulation of axis-symmetric seismic waves in fluid-filled boreholes in the presence of a drill string

A numerical algorithm for simulation of 2-D (axis-symmetric) wave propagation using a multidomain approach is proposed. The method uses a cylindrical coordinate system, Chebyshev and Fourier differential operators to calculate the spatial derivatives along the radial and vertical direction, respectively, and a Runge–Kutta time-integration scheme. The numerical technique is based on the solution of the equations of momentum conservation combined with the stress–strain relations of the fluid (drilling mud) and isotropic elastic media (drill string and formation). Wave modes and radiated waves are simulated in the borehole-formation system. The algorithm satisfies the reciprocity condition and the results agree with an analytical solution and low-frequency simulation of wave-propagation modes reported in the literature. Examples illustrating the propagation of waves are presented for hard and soft formations. Moreover, the presence of casing, cement, and formation heterogeneity have been considered. Since the algorithm is based on a direct (grid) method, the geometry and the properties defining the media at each grid point, can be general, i.e., there are no limitations such as planar interfaces or uniform (homogeneous) properties for each medium.