三牙轮钻头的计算机仿真模型

本文将牙轮钻头上各牙齿置于易于描述的坐标系下．通过坐标变换方法,实现了各牙齿的空间位置交换．在钻头几何学和运动学的基础上,建立了随钻运动的牙轮钻头的计算机仿真模型。该仿真模型可真实反映牙轮钻头钻进过程中牙轮上各牙齿的形状、大小,钻头上各牙齿的布置及钻头钻进过程中各牙齿间的相互位置关系。该项研究不但是钻头与岩石互作用仿真研究的核心问题之一,也是分析研究牙轮钻头工作行为的基础。     

复合钻头钻进过程的有限元模拟

设计了一种新型的“2+2”型牙轮PDC复合钻头（包括CL型和BL型两种结构）,并采用显式动力学有限元分析方法对两种结构的钻头钻进凝灰岩和花岗岩的物理过程进行了数值模拟。结果表明,CL型钻头适合于钻进较硬的地层,而BL型钻头适合于钻进较软的地层;两种钻头钻进硬岩时的牙轮切削齿轴向力均比钻进软岩时的牙轮切削齿轴向力大,在相同岩石中钻进时,CL型钻头比BL型钻头的牙轮切削齿轴向力大;PDC切削齿轴向载荷沿钻头径向的分布形态与刀翼的冠部形状相似,位于锥顶的切削齿轴向载荷最大;钻压在牙轮和刀翼上的分配与钻头的结构类型相关。     

试论牙轮钻机在兰尖铁矿采场中穿孔效率提高的途径

本文通过对牙轮钻在兰尖矿中应用情况的介绍，提出了提高牙轮钻穿孔效率的途径。     

冲击诱导损伤岩石的切削特性

为了提高硬岩矿山开采时牙轮切削钻孔效率,降低钻具磨损,提出冲击诱导切削复合破岩新方法。在Walsh模型的基础上,建立冲击诱导孔周围岩石损伤区的裂纹模型,推导岩石损伤区的牙轮钻齿侵入系数方程及牙轮钻速方程,分析裂纹密度和扰动频率分别对岩石弹性模量、钻齿侵入系数和钻齿切削力的影响。研究结果表明:随着裂纹密度增大,岩石的有效弹性模量减小,侵入系数逐渐减小;在一定内摩擦角范围内,随着裂纹密度增大,牙轮钻速显著提高;在相同轴向载荷条件下,随着冲击扰动频率增大,牙轮钻齿切削力逐渐减小。     

欠平衡下牙轮钻头牙齿侵入系数及钻速研究*

欠平衡条件下,钻井机械钻速大幅度提高,但钻头牙齿的侵岩机理至今尚不清楚。以岩石侵入理论为基础,在考虑欠平衡钻进条件下,针对牙轮钻头侵岩、破岩问题展开研究,推导了欠平衡钻进井底条件下牙轮钻头牙齿的侵入系数方程,并进一步建立了欠平衡钻进条件下的钻速模型。岩石侵入系数不受牙齿载荷和侵深的影响,是一个描述岩石抗侵入能力的基本参数。以徐深气田为例,理论和实验分析了内摩擦角和刃尖角对侵入系数和机械钻速的影响。结果表明,随井底有效法向应力的增大侵入系数增大;随内摩擦角和刃尖角的增大侵入系数呈指数增大;随有效法向应力的增大机械钻速明显减小;随内摩擦角和刃尖角的增大机械钻速呈线性减小。     

底部钻具组合参数设计的评价方法

考虑钻具的设计参数对钻进趋势的影响,提出了钻进趋势角的概念,以此作为底部钻具组合设计效果的评价指标。结合底部钻具的力学分析方法与钻头和地层各向异性理论,建立了一套钻具参数设计效果的评价方法。该方法可分析钻具结构参数、地层参数、钻井施工参数等对钻进趋势的影响规律,从而可以为适应不同井眼条件对钻具性能的要求,提供合适的钻具结构设计参数和操作参数。理论及应用研究表明:(1)钻头侧向力等于零的位置并不是钻具钻进趋势发生改变的位置;(2)如果稳定器位置安放合适,钻压也可以在一定范围内改变钻具的钻进趋势;(3)在直井防斜作业中,使用牙轮钻头比PDC钻头可以起到更好的防斜效果。     

塔河油田PDC钻头泥包原因分析与对策

为了提高机械钻速,减少起下钻次数,避免掉牙轮事故,塔河油田已经普遍使用PDC钻头,但由于PDC钻头没有自洁功能,在某些井段常常出现泥包现象,抑制了PDC钻头优势的发挥,本文从钻井液、地质和工程三个方面分析了PDC钻头发生泥包的原因,提出了解决问题的对策,现场应用结果证明其行之有效,将对塔河油田及与其类似油田的使用PDC钻头全面钻进有一定的指导意义。     

PDC钻头泥包原因分析及对策

为满足快速钻进的需要,钻井工程现场越来越多地使用PDC钻头,提高钻井速度,减少起下钻次数,避免掉牙轮等复杂事故,但在应用中经常有PDC钻头泥包的现象.在分析泥包原因的基础上,从改善钻井液性能、改变钻井参数、精心操作等方面,提出了预防PDC钻头泥包的技术措施,有助于解决PDC钻头泥包的问题.     

三牙轮钻头台架试验与井底模分析

三牙轮钻头地面台架试试验与井底模式的分析是对牙轮钻头设计的合理性进行检验与改进的最简单又较真实的方法。在国外早已采用,国内尚属首次。本论文详细的介绍了成都石油总机厂制造的 “XHP4—1与川,1M—9X型三牙轮钻头在花岗岩、石灰岩与砂岩中钻进时各种参数的测量数据与所钻出的井底模式,并与美国 ”J44,J55R、F3、HP51及J77型三牙轮钻头进行对比研究。本文中有各种井底模式的照片与测得的各种钻进参数值,并对它们进行了理论分析,提出了如何改进 ”XHP4—1型钻头齿面布置及合理使用的改进意见,为我国改进钻头设针及使用提供参考。     

井底牙轮钻头的钻速方程及现场应用

以岩石侵入理论为基础,在考虑井底压力的条件下,建立牙轮钻头的钻速模型。结果表明:在地层由软、中硬到硬地层过渡过程中,钻速方程能够解释不同破岩方式下牙轮钻头的机械钻速问题;随着刃尖角的增大,锥形齿和楔形齿的牙齿侵深都呈指数递减趋势;随着井眼内钻井液柱压力的增大,侵入深度呈指数递减趋势,其中锥形齿递减趋势大于楔形齿;模型理论钻速计算结果与实际钻速数据接近,最小欧式距离为25.8。     

国外无钻机钻井技术的进展

介绍了国外无钻机钻井技术中的超小井眼钻井技术和光能钻井技术,指出无钻机钻井技术是钻井工艺的一次革命。     

激光钻井技术展望

为了适应石油工业发展的需要 ,改变传统的钻井方式 ,根据激光能量密度大等特性 ,说明了利用激光器把其他形式的能转换成光能形成很高的温度 ,熔化、融熔、震碎、蒸发要钻进的岩石进行钻井的基本原理 ;指出激光钻井在降低成本、减少污染方面有很大的潜力 ,有可能使钻井发生革命性变化 ;提出当前应深入探讨激光钻井的原理、激光对地层及今后采收率的影响 ,在我国现有技术及经济条件下激光钻井的可行性及对钻井用激光器的特殊要求 ;回顾了激光钻井技术的发展历程和现状 ;建议我国应积极开展激光钻井技术的研究与开发 .     

立式振动钻床上麻花钻切削性能的研究

利用自行研制的立式振动钻床对麻花钻的振动切削性能进行了系统研究。结果表明，振动钻削可提高麻花钻的切削性能，实现切屑的自主控制，断屑可靠，排屑顺利，麻花钻入的定位精度，孔径尺寸精度，形状精度以及孔的表面质量均得到是明显改善，与普通钻削相比，刀具耐用度提高１．５倍以上。     

浅谈钻井冲洗液在钻探施工中的重要性

介绍了常用钻井冲洗液的类型及适用地层，通过亲自实践总结出钻井冲洗液在钻探施工中的重要性。为今后相关钻探施工工作提供借鉴。     

空气雾化钻井中液滴尺寸及其分布

本文讨论了空气雾化钻井中液滴大小的计算方法,分析了影响液滴尺寸的因素.发现液相和气相的相对速度、液体的衣面张力以及气体中液相的体积百分数足影响液滴尺寸的主要因素。     

提高钻井工程预算精度的研究

钻井工程预算常以标准井为基础，按设计井深与标准井井深的差异大小分段进行调整，这种方法极不合理，在实际应用中误差很大．从统计的观点出发，首次提出了钻井工程预算井深调整系数的概念，并建立了钻井工程预算的基本模型．该方法经实例应用分析表明能极大地提高钻井工程预算的精度，具有一定的科学性和合理性．该方法可望在实际应用中取得良好的效果     

低频振动钻削钛合金深小孔的试验研究

利用自行设计制造的激振装置和小直径内排屑深孔钻 ,成功地实现了对钛合金的轴向振动钻削加工 ,得到良好的加工效果 .在对振动钻削和普通钻削的加工过程和试验结果进行对比分析的基础上 ,得出结论 :振动钻削改变了钻削机理 ,改善了钻削条件 ,从而可明显地提高入钻定位精度 ,控制断屑过程 ,改善孔壁粗糙度和圆度 ,提高孔径尺寸精度 .振动钻削非常适宜于加工小直径深孔 .     

基于深孔钻削噪声信号的钻头磨损特征提取方法研究

采用深孔钻削过程中的噪声信号对钻头的磨损状态进行监测,建立了钻削过程噪声信号采集系统。运用改进的经验模态分解方法对经过广义形态滤波后的噪声信号进行了模态分解,获得了钻削噪声信号的本征模态函数。采用希尔伯特变换对本征模态函数进行处理,获得了与本征模态函数对应的边际谱。研究了谱频段能量和峰值随钻头磨损的变化规律。结果表明,边际谱频段能量和峰值与钻头磨损状态之间存在密切联系,根据噪声信号边际谱特征参数的变化规律可实现钻头磨损状态的监测。     

练好内功外功提高写作能力

提高写作能力有两个方面——“诗外”工夫和“诗内”工夫,还有四个要点——读万卷书、行万里路、勤于写作与乐于修改。     

天然气水合物钻探现状与钻井技术

钻井是天然气水合物勘探发现最直接的手段,也是天然气水合物开发的必要环节。天然气水合物,尤其是海域深水天然气水合物的勘探与开发对钻井技术提出了更高的要求。在总结全球天然气水合物钻探现状和钻井技术的基础上,对天然气水合物钻井面临的挑战和未来发展方向进行了分析。总结认为,全球已在多个冻土区和海域开展了天然气水合物勘探与试采,显示了较好的天然气水合物勘探开发前景;天然气水合物钻探通常与随钻测井(LWD)相结合,并以常规钻探设备、水基钻井液为主;天然气水合物试采井的完井方式各不相同,尚未形成有效的完井技术系列;天然气水合物的温度-压力特征、储层特征、埋深特征和力学特征等决定了天然气水合物钻井面临井筒稳定性、钻井液安全密度窗口窄等方面的挑战。未来,应进一步探索研究控压钻井、欠平衡钻井、套管钻井、隔热竖管钻井、深水浅软地层水平井钻完井、潜式钻探设备组合和经济环保高效型低温钻完井液等技术在天然气水合物钻井中的应用。