电遥测钻柱信号传输的建模分析与信道特性改善

电遥测钻柱信息遥测系统由多节布线钻杆级联形成,用于井下随钻测量数据的高速率上传。由于信道传输的高频电压信号衰减严重,目前每隔约300米需要中继器进行信号续传,因此如何延长中继距离成为系统性能改善的关键。布线钻杆由布有同轴电缆的杆体及电磁耦合器构成,高频下布线杆体的同轴电缆可看做传输线,电磁耦合器可等效为高频变压器,将二者结合建立了布线钻杆的等效电路模型及电遥测钻柱信道的电压传输函数数学模型;通过外置补偿元件使传输线达到阻抗匹配以确立布线钻杆的电磁参数;通过改变补偿元件参数在传输线终端产生反射电压来加强传输线上的信号幅度,使信道的信号传输能力得到有效改善。研究表明,适当增大补偿元件电阻值可以大幅度提高信道的电压传输函数值,在目前信道带宽及信号检测灵敏度条件下中继距离可提高1倍,达到大幅度延长中继距离的目的。本文的研究可以为布线钻杆的电磁设计及电遥测钻柱信息传输系统的性能改进提供理论指导。     

深水钻井隔水管段大尺寸环空压耗数值模拟

深水钻井过程中海水段隔水管环空中的水力学特性与常规井有较大差别。运用理论分析的方法对海洋深水钻井隔水管段大尺寸环空中的压力损失进行了研究,分析了环空泥浆返速、钻杆旋转速度、钻井液性能和环空尺寸等对压耗的影响,并与常规井眼环空压耗进行了对比。研究结果表明:在大尺寸环空中,对于幂律流体,在层流状态下环空压耗随钻杆转速的增加而减小;随着环空尺寸的增大,环空压耗急剧降低;随钻井液流变指数和稠度系数的增加,环空压耗呈指数增大和线性增大。本文可为研究隔水管环空螺旋流携岩规律提供帮助。     

智能钻杆磁感应传输技术及其信道特性分析

分析感应耦合原理并制作耦合器,将仿真与实测相结合,在高频变压器模型基础上建立单个耦合器的准确电路模型。然后对多节耦合器连接的电路特性进行分析,得到每增加一个耦合器就增加了一个谐振回路的规律,进而得到磁感应传输信道的电路模型。针对多级信号传输的衰减问题,采用电容补偿的方法,增加谐振频率点的幅值以提高信号传输效率。最后,建立用于随钻信息磁感应传输的实验系统,验证磁感应信道电路模型的有效性。选取模型中的两个谐振点作为通信频点,在20节的传输系统中实现了115.2kbit/s的通信速率。     

富县浅层水平井钻柱摩阻影响因素分析

目前,大位移水平井、丛式井、分支井等特殊结构井在各个油田已普遍应用,成为提高采收率最直接有效的方法,因此对特殊结构井的研究也不断深入,特别是钻柱摩阻问题已成为长水平段顺利延伸的主要研究问题之一。对于陕北富县区块,由于储层埋深浅,施工水平井存在诸多困难,因此从加重钻杆放置角度、钻具组合、钻柱屈曲等影响摩阻因素出发,结合FZF47P1井设计施工情况,对钻柱进行摩阻受力分析,获取浅层水平井钻柱摩阻规律。为今后鄂南浅层水平井施工提供参考,同时也为后期压裂、采油施工提供指导和依据。     

气动钻杆卡瓦的有限元分析

气动卡瓦以结构合理,操作简单,工作安全等优点取代了传统卡瓦作业方式,应用越来越广泛。本文首先阐述了气动卡瓦的结构,工作原理。对处于工作状态下的卡瓦体和钻杆进行了有限元分析,结果表明气动钻杆卡瓦能够很好的卡紧钻杆而又不压溃钻杆,卡瓦体体本身变形量也很小,不会损坏,验证了气动卡瓦工作的安全可靠性。     

顶部驱动钻井系统背钳装置研制

针对顶部驱动可靠性及工作环境要求以及现有顶驱背钳夹持范围小,夹紧性能不稳定,。安全性差,人工参与较多,易出现打滑,磨损钳牙、钻杆等问题,研制了一种新型顶部驱动系统背钳装置。该装置采用全液压驱动技术,具有结构简单,功能齐全,现场使用维护方便,自动化程度高等特点。结果表明:该装置完全满足钻井作业中上卸扣功能,并且具有良好的针对性和实用性,各项技术指标均达到设计要求。     

ARO型四臂锚杆钻车用新型干式吸尘钻杆的研发

针对ARO型四臂锚杆钻车所需的国产Ф22×5-2200、2500 mm干式吸尘回转钻杆的弹性不足、质量波动大、出现早期断裂和弯曲的问题,经多次现场试钻调查和残体分析,并结合所积累的信息和经验,从Ф22×5 mm管坯以及钻杆的几何结构参数、钢种、钢质标准、钢管冶轧工艺、钻杆制造工艺(含机加工、热处理、表面强化)和使用技术等6个方面,进行了系统地创新和改进,机械性能与质量稳定性全面提升.     

轴力及重力作用下钻杆最大弯曲应力计算

在考虑了钻杆接头、轴向力、钻杆重量以及钻杆本体与井壁接触等因素的前提下 ,应用平面弹性梁理论建立了钻杆在轴向拉力、轴向压力和轴向力为零时钻杆的最大弯曲应力计算模型。运用该模型计算出的钻杆最大弯曲应力远大于按井眼曲率计算的弯曲应力 ,这说明钻杆接头对钻杆弯曲应力的分布有较大的影响。在计算钻柱强度时 ,应考虑接头对钻杆弯曲应力的影响 ,以实现安全钻井。     

钻杆反转运动及其弯曲频率分析

根据塔里木油田井身结构尺寸、钻井参数,详细地分析了塔里木油田钻杆反转转速、弯曲频率和其环隙比与反转运动的关系。钻杆内不但存在自转转速,而且还存在反转转速,其弯曲频率为钻杆自转转速与其反转转速之和。在钻杆自转转速一定时,钻杆的反转转速与环隙比值β有关。研究结果表明,预防塔里木油田钻杆刺漏失效措施可用:(1)转盘转速控制在(44.5~92.0)r/min;(2)在钻杆尺寸不变的情况下,可以增大套管结构尺寸,来降低钻杆的弯曲疲劳应力频率;(3)采用井底动力钻具。研究的结果为深井、超深井合理的钻井参数选择提供了理论依据。     

圆弧形三棱抽放钻杆在大众煤矿的应用

大众矿属煤与瓦斯突出矿井,典型的＂三软＂煤层,煤层瓦斯含量高。工作面在回采过程中,因煤体瓦斯抽排效果不好导致工作面、回风流及采面上隅角瓦斯经常超限,造成正常采煤频繁停止,对产量限制极大。而煤体瓦斯释放效果不好的原因之一是本煤层瓦斯抽放钻孔打不深,钻孔密度小,工作面沿走向中部煤体内存在钻孔空白带,瓦斯得不到有效抽排,对安全生产构成极大威胁。结合大众矿现阶段瓦斯抽放情况,选用圆弧形三棱抽放钻杆,对该矿本煤层瓦斯实施钻孔抽放,有效地解决了钻孔成型浅,抽放效果不好的问题,取得了良好效果。