用可控偏心器控制井眼轨迹的方法研究

井控轨迹自动控制技术是钻井行业急待解决的最前沿课题,用可控偏心器可以实现井眼轨迹自动控制,提高井眼轨迹控制精度,降低钻井成本。可控偏心器是一种井下可调的、可采用转盘钻进方式的井下寻向工具,它由翼片体转轴、翼片体、翼片和测控总成组成,在钻井过程中,通过随时调节可控偏心器翼片对井壁的作用力或伸缩来实现对井眼轨迹的控制。在使用可控偏心器进行钻井作业时,不需要频繁起下钻就可以在井下实现对井眼轨迹的控制,这对高难度密集丛式井、各种曲率斜井、水平井、加密井和抢险井等在完成各自的钻井目的方面有重大意义和极其宽广的应用前景。     

现代井下钻井工具及旋转导向闭环钻井系统

大位移井和复杂井眼轨迹的控制须实现连续旋转井下闭环导向钻井 ,这一需求推动了井眼轨迹控制手段的提高 ,为此 ,探讨了适用于旋转导向闭环钻井的井下工具的发展概况 ,提出了比较可行的井下钻井工具发展和研究方向。研究结果表明 ,应重视旋转导向闭环钻井技术的发展 ,静态式可调偏量机构是井下闭环控制的主要方式 ,应采用直接侧向力法控制钻头轨迹。     

现代井下钻井工具及旋转导向闭环钻井系统

大位移井和复杂井眼轨迹的控制须实现连续旋转井下闭环导向钻井,这一需求推动了井眼轨迹控制手段的提高,为此,探讨了适用于旋转导向闭环钻井的井下工具的发展概况,提出了比较可行的井下钻井工具发展和研究方向。结果结果表明,应重视旋转导向闭环钻井技术的发展,静态式可调偏量机构是井下闭环控制的主要方式,应采用直接侧向力法控制钻头轨迹。     

涡轮钻井技术发展现状

本文概括了涡轮钻具和涡轮钻井技术的当代成就和发展前景。石油与天然气钻井正由陆地浅层向深层位及近海区发展,定向井、丛式井钻井日益普遍。在开发应用新技术方面,耐高转速、长寿命的PDC钻头和传递高质量信息的随钻随测技术日益普及。所有这些都为发展高速大功率井下动力涡轮钻井和连续控制井眼轨迹定向钻井技术提供了必要性和可能性。目前,涡轮/PDC钻井经济效益显著。“可控直井涡轮钻具井下控制造斜”为连续控制井眼轨迹定向钻井提供了理想的方法,不仅大大增加了定向钻井速度,降低了每米钻井成本,而且为优化钻井和实现钻井作业自动化创造了良好的条件。     

空气雾化钻井环空携岩流动试验研究

在空气雾化钻井中,井眼环空携岩流动是一种典型的气、液、固多相流动,其机理和规律十分复杂。在空气雾化钻井实践中,经常出现钻井生产无法顺利进行的情况,轻则带屑不好,钻井效率低;重则井眼段塞、井壁垮塌、引发卡钻、井下爆炸等事故。显然,井眼环空携岩问题是空气雾化钻井必须解决的基础理论问题。根据满足工程精度的原则,利用空气雾化钻井环空流动试验研究对一维高载荷流动模型进行了验证,研究结果对空气雾化钻井生产实践有重要的指导作用。     

闭环钻井由地面向井下通讯的一种实现方法

认为井眼轨迹井下闭环控制的地质导向钻井技术是集钻井、机械、电子、微电子、传感器、控制等技术于一体的高科技工程项目 ;井下闭环控制必需双向通讯通道 ,从井下到地面的上行通道已有现成的商品 ( MWD) ,而从地面向井下通讯的下行通道却无成熟的商品 .研究探讨下行通道的实现一种方法 :在地面按一定的规律对钻柱施加激励 ,井下检测激励造成的响应 ,通过一定的编、解码处理 ,即构成下行信号 .室内与油田试验证明 ,这种方法在正常的井况条件下可以实现信息传递 .     

苏里格气田区小井眼二开水平井优化设计

小井眼二开水平井具有周期短、节省钻井成本的优点,但在钻进过程中会出现的井眼轨迹控制难、机械钻速慢、井壁易垮塌和易发生井漏等问题,针对上述问题对小井眼水平井进行井身结构设计、井眼轨道优化设计、钻具组合优选、钻井液配置。井身结构的设计采用自下而上的设计原则,确定井身结构为小井眼二开水平井,二开结构可以减少下钻次数,缩短钻井周期;井眼轨迹设计采用五段制中的“直-增-稳-增-水平”井眼轨道设计,增加稳斜段弥补造斜不足的问题;井眼轨迹的控制应用旋转导向钻井技术,提高井眼轨迹控制准确度;最后对钻井液进行研究分析,优选聚合物钻井液提高井壁稳定性。解决了井眼轨迹控制、机械钻速慢、井壁稳定问题。     

闭环钻井由地面向井下通讯的一种实现方法

认为井眼轨迹井下闭环控制的地质导向钻井技术是集钻井、机械、电子、微电子、传感器、控制等技术于一体的高科技工程项目；井下闭环控制必需双向通讯通道，从井下到地面的上行通道已有现成的商品（MWD），而从地面向井下通讯的下行通道却无成熟的商品，研究探讨下行通道的实现一种方法：在地面按一定的规律对钻柱施加激励，井下检测激励造成的响应，通过一定的编、解码处理，即构成下行信号，室内与油田试验证明，这种方法在正常的井况条件下可以实现信息传递。     

定向井井眼轨迹计算方法探讨

随着油气井钻井深度的加大,钻井技术、井眼设计轨道的多样化,涌现出多种井眼轨迹计算方法和图形表达方式。快速地进行钻前井眼轨迹设计,使钻进过程更加准确、高效、安全。     

深水油气田控制井眼缩径的钻井液密度研究

深水地层上覆岩层压力低,钻井安全泥浆密度窗口窄,发生井下事故的风险更大,需要确定水平井眼的变形规律,减少或避免因疏松砂岩储层蠕变缩径造成的井下复杂情况和事故。荔湾3—1气田是我国第一个即将投入开发的深水油气田,利用分级加载的方式测试了荔湾3—1气田疏松砂岩储层的蠕变变形规律。应用拉格朗日元法进行数值模拟计算,得出了荔湾3—1气田疏松砂岩储层水平井井眼缩径变形随时间的的变化规律和控制井眼缩径率的钻井液密度图版,分析了水深对水平井井眼变形的影响。结果表明,在相同条件下,深水油气田因疏松砂岩储层蠕变缩径而影响水平井安全钻进的风险比陆地和浅水油气田更小。研究结果对确定深水水平井安全钻井周期和开展水平井极限延伸长度的研究具有指导意义。     

地质导向钻井技术的现场应用

地质导向钻井是以井下实际地质特征来确定和控制井眼轨迹的钻井技术。使用这一技术,可以精确地控制井下钻具命中最佳地质目标。新疆油田MBHW04水平井是国内第一口使用地质导向钻井技术的井。重点介绍了地质导向钻井技术的具体步骤及其在新疆油田MBHW04井中的应用情况,包括自然伽马测井资料的解释和应用。应用地质导向钻井技术,该井获得良好的油藏开发效果。     

肯尼亚OLKARIA地热井空气泡沫流体定向钻井综合技术研究

定向钻井技术是在石油钻探中发展起来的,以后引用到地热钻井中来。肯尼亚地热井中由于地层漏失严重,须采用空气泡沫钻井方式,而井下温度又高,这对于地热井定向钻井技术是一种挑战,需要解决钻速低、井眼轨迹控制难度大、地热井测斜工具与方法、耐高温马达等困难,通过长城钻探公司在肯尼亚所打地热井的实践,成功地解决了以上难题,缩短了钻井周期,节约了钻井成本。     

浅谈复合钻井技术在油田的应用

复合钻井技术是采用滑动导向钻具组合进行钻井,可适时变更定向和开动转盘两种工况,连续完成定向造斜、绕障、增斜、稳斜、降斜及扭方位操作,而不用起钻变更钻具组合,就能快速钻出高质量的井眼轨迹,从而减少起下钻次数,提高钻井速度和精度。本论文从复合钻井技术特点出发,结合复合钻井技术在我国安塞油田和长庆油气田的应用现状,认为：（1）复合钻井技术的最大优点就是明显提高了机械钻井速度,采用复合钻井技术,可以使得轨迹控制简化,保证井眼轨迹圆滑,保障井身质量;（2）复合钻井技术能有效控制井斜,并提高井眼控制精度,实现连续控制井眼轨迹。     

井下可控变径稳定器工作机理及力学分析

石油钻井井眼轨迹控制是当今世界性技术难题之一,旋转导向钻井工具可控制井眼轨迹,但日租费昂贵,使用变径稳定器可有效解决该问题。针对目前国内可变径稳定器结构复杂、制造成本高等问题,设计了井下可控变径稳定器,详细介绍了工具的结构组成和工作原理。利用CAE技术对其关键部件进行力学分析;并利用CFD技术计算工具在三种工位时过流压降。综合考虑可变径稳定器受钻井液驱动力、节流套筒及导向体阻力、弹簧弹力等因素,对可调整支撑块进行力学分析,推导出可变径稳定器所受液压压降与工具直径的计算公式,同时实验论证该公式的合理性。该工具与防磨工具配套使用在钻井时可减少钻井时长,大大缩短钻井周期,降低钻井成本。     

定向井实钻井眼轨迹三维可视化描述

在石油钻井中,实钻井眼轨迹的计算与描述是井眼轨迹监测的重要环节,也是井眼轨道控制的基础.通过测斜数据的处理结合计算机图形学可以更直观地显示井眼轨迹空间形态.通过研究井眼轨迹上某测点邻近的结构形状及其变化规律,在微分几何理论基础上,利用井斜角、方位角与自然坐标系各单位矢量的几何关系推导出井眼轨迹的曲线结构计算模型,并提出了通过对测斜数据进行三次样条插值及多项式拟合数据平滑处理的方法以减小测量离散数据带来的误差;同时,结合面向对象技术和可视化技术,实现了定向井井眼轨迹的三维可视化描述.     

定向井实钻井眼轨迹三维可视化描述

在石油钻井中,实钻井眼轨迹的计算与描述是井眼轨迹监测的重要环节,也是井眼轨道控制的基础．通过测斜数据的处理结合计算机图形学可以更直观地显示井眼轨迹空间形态．通过研究井眼轨迹上某测点邻近的结构形状及其变化规律,在微分几何理论基础上,利用井斜角、方位角与自然坐标系各单位矢量的几何关系推导出井眼轨迹的曲线结构计算模型,并提出了通过对测斜数据进行三次样条插值及多项式拟合数据平滑处理的方法以减小测量离散数据带来的误差;同时,结合面向对象技术和可视化技术,实现了定向井井眼轨迹的三维可视化描述．     

微小井眼电机驱动连续管牵引器系统结构设计

微小井眼连续油管(CT)井下作业技术在钻井、测井、修井、完井、气举采油等方面优势突出,在中国应用前景广泛;但因微小井眼直径小,CT在井眼中不旋转,井下遇阻严重,送进困难,严重影响该项钻井技术的应用与推广。针对国内外牵引器的研究现状,设计了一种微小井眼井下电机驱动的CT牵引器,该牵引器主要包括上牵引器系统、六方中心滑管、下牵引器系统,直接利用四个伺服电机驱动与控制牵引器牵引井下CT进行顺利下入和取出,减少了利用循环液驱动时对液压能的依赖性和利用循环液压阀来控制管路的复杂性,节省了液压管路的空间,使作业过程能正常循环井底液体,可适用于小井眼井下牵引作业,稳定性好、牵引灵活,牵引速度快,解决了因井下CT摩阻较大,下入和取出困难等技术难题,增加了CT在井下能延伸长度,将促进我国微小井眼CT井下作业技术发展。     

高温地热发电钻井技术进展

 超高温钻井技术是高温地热发电的关键技术,钻井技术的突破将有力地促进中国深层高温地热发电产业快速发展。本文分析了高温地热钻井的主要技术难点,包括高温井控、超高温钻井液、高温固井与成井、高温钻井工具与仪器、高温井眼轨道测量与控制、高温条件下破岩效率等。针对这些难点,国内外形成的技术对策包括高温井钻井安全控制、抗高温固井水泥浆、抗高温井下工具、井眼轨道监测与控制、抗高温钻头技术与提高钻速等,最后简单叙述了肯尼亚深层超高温地热钻井实例。     

气体钻井上返岩屑对井斜影响的分析

气体钻井井眼环空的气固流动状态给固体岩石颗粒冲击井壁提供了条件。高速气流携带的岩屑与井壁碰撞的频率和剪切应力较大,因而井壁岩石更易破碎,井径扩大更为严重。井径的扩大导致底部钻具组合(BHA)受力状态发生变化,从而造成控制井眼轨迹的难度增加,引起井斜。同时,井壁岩石颗粒碰撞剥落在下井壁形成岩屑垫层,同样影响底部钻具组合力学特性,造成增斜力,从而影响井斜。为分析气体钻井上返岩屑对井斜的影响,根据气体钻井环空流动模型与颗粒碰撞的能量关系,建立了气体钻井条件下的井径扩大判别模型。实例计算表明该模型准确、有效,可以为气体钻井设计和井径分析提供依据。     

石油随钻测量信号的小波检测方法

钻井中井下测量信号的传输主要以泥浆脉冲方式把井斜角、方位角等参数送回地面系统。为了实时监察井眼轨迹、井下工作状况,地面系统需要实时识别脉冲串以获得各参数信息。本文以石油钻井工程为背景,运用小波检测方法,实现实测信号的脉冲识别、信息解码等功能。实验结果表明该多尺度方法简单、有效,有很强的实用性。