涡轮钻具的研究进展

涡轮钻具由于其耐高温、高转速的特点,使其在高温和硬岩地层的钻进过程中发挥着重要的作用,并成为干热岩钻井和高温油气井钻井等领域的研究热点之一。本文从涡轮钻具的发展历程出发,对涡轮钻具的特点进行了系统地总结,从涡轮钻具的结构优化、涡轮叶片的设计与加工、轴承节的性能提升、减速涡轮钻具的研发、钻进新工艺的探索等5个方面对国内外涡轮钻具的研究进展进行了综述,发现总结了涡轮钻具研究过程中存在的一些问题,并结合我国在相关领域的实际需求,对未来我国涡轮钻具的重点研究方向提出了建议。     

超短高能涡轮钻具研制及应用

针对超深层强研磨、高硬度地层机械钻速慢的问题,研制了一种超短高能涡轮钻具,并对其进行了参数校核和现场应用。该涡轮钻具创新设计了多曲面3D转子叶片,基于流体力学CFX软件,优化了转子叶片空间形态布局,使叶片的水力能量转化效率提高45%,扭矩增加了43.55%;通过将装有叶片的动力端和装有止推轴承的轴承端合二为一,使分体式的涡轮芯轴改进为一体式结构,长度由进口涡轮钻具的15 m缩短至8.3 m,大幅提高了涡轮钻具的可下入性和安全性,缩短了划眼和通井作业时间;最后采用有限元仿真对涡轮钻具产生的扭矩和丝扣连接强度进行了校核测试。该涡轮钻具先后在博孜、元坝等区块石英砂岩、火成岩、砾石层地层的48口井中成功应用,应用混合钻头后机械钻速平均提高100%,为我国深层超深层钻井提供了有力保障。