刮刀钻头磨损规律的初步研究

本文从刮刀钻头几何学和摩擦功等原理出发,推导出了钻头刀翼高度磨损速度方程。在实验室里,以地面钻井条件做了大量磨损速度的试验工作。实验数据的回归分析表明,试验结果与理论分析基本一致。为了确定钻头寿命,对刀翼磨损形状曲线也作了初步的分析和探讨。     

定向钻井PDC钻头三维钻速预测方法

综合考虑PDC钻头的切削作用、钻具组合的力学作用和地层岩石可钻性各向异性,根据钻头力平衡原理,建立一种新的PDC钻头三维钻速预测方法。在钻头瞬态力平衡计算中,不仅考虑钻具组合的力学作用,还考虑钻头冠部的侧向不平衡力和保径受力对PDC钻头切削作用的影响。结果表明:井眼轨迹的预测结果与实测结果有较高的吻合度,说明方法合理;根据具体的钻头结构参数和地层可钻性各向异性,通过数值计算可获得钻头的轴向和侧向钻速,不需要取得地层法向钻进效率;在钻头瞬态力平衡计算中,钻头侧向不平衡力过大将增大井眼轨迹控制的难度,对PDC钻头布齿参数的进行优化设计可以减小钻头的侧向不平衡力,进而减小钻头漂移角和工具面变化范围,增强井眼轨迹控制能力。     

岩芯微钻头试验放大用于钻速预测

为了配合应用岩石可钻性预测钻速的研究工作,提出了利用经济简便的微型钻头试验方法。在地层岩芯上钻孔收集图板资料,确定地层可钻性,归纳成钻速方程,绘制成岩芯图板。 本文通过对国外文献资料的剖析,找到将岩芯图板放大的方法。该法是确定岩芯图板的交点,求出大小图板钻速钻压之间的比例关系,从而得到大图板的预测方程及图板。根据中原油田部分岩芯的可钻性及变钻压试验数据所表现的岩芯图板因岩石种类少而交点位置变动性大的现象,提出了岩芯图板交点选定的原则,为制作图板提供依据。最后推荐了中原油田钻速预测方程及图板,预计经过现场资料和试验修正后可供设计使用。     

基于旋转侵入理论的牙轮钻头钻速模型

 针对旋转钻井牙轮钻头对井底岩石垂向压入和水平刮切联合作用的特点, 基于牙轮钻头旋转侵入理论, 建立了机械钻速预测模型, 并通过室内实验确定了楔形齿纯滚动多齿联合作用对破岩效果的综合影响系数, 机械钻速预测平均误差为4.1%。研究认为, 考虑钻头旋转引起的水平刮切力时, 侵入深度比只考虑垂向压入时有所增加;摩擦系数和刃尖角较小时两者相差不大, 随着摩擦系数和刃尖角的增大, 两者的相对差值越来越大, 摩擦系数和刃尖角较大时钻头旋转引起的水平刮切作用对机械钻速的影响不容忽视。     

冲旋钻钻速影响因素研究

分析了钻速与泵量,立管压力,冲击频率以及钻柱和液柱共振之间的关系。指出,ＲＯＰ随冲击频率的增加而快速增加,但这种增加并非线性关系,存在一最优冲击频率范围,使钻速保持较高。     

冲旋钻钻速影响因素研究

分析了钻速（ＲＯＰ） 与泵量、立管压力、冲击频率以及钻柱和液柱共振之间的关系．指出,ＲＯＰ随冲击频率的增加而快速增加,但这种增加并非线性关系,存在一最优冲击频率范围,使钻速保持较高．共振对系统振幅有较大影响,因而直接影响到钻速的变化,既有利,又有弊,使得钻速的变化呈波动状．泥浆性质（粘度、密度,弹性） 对冲击频率有一定影响,它会降低冲击频率,研究认为,尽管有诸多影响冲旋钻钻速的因素,但冲旋钻的钻速比常规钻速要提高很多,是有前途的高效快速钻井方法．     

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。     

随钻地震的钻头震源研究

对随钻地震技术中的钻头震源进行了理论研究,重点分析了钻头冲击井底岩石产生的张性波和体波．纵波主要沿着井轴传播;横波主要沿着垂直于井轴的平面传播．现场考察了各种波（包括次生波）在随钻地震剖面上的特征．这些由钻头产生的波具有不同的延迟时间,它是井口偏移距和钻头深度的函数,建立了时距曲线方程．研究这些波的类型可为随钻地震技术的野外井场施工提供一定的依据,对钻头产生波场解释是很有必要的．     

岩石可钻性钻速模式研究

地层是钻井工程最直接的研究对象,地层是影响钻速的最重要因素。本文主要讨论如何寻求地层可钻性钻速模式。试验与计算结果表明,在标准化条件下,方程V=bw~a的系数a、b主要受地层的微可钻性级值的影响,它们都是可钻性级值Kd的函数,且这种函数有区域性。通过对地质单元上的a、b值变化规律的研究求出了五个油田统一的可钻性钻速模式。     

PDC钻头侧钻现场应用

介绍了当前侧钻井的状况,随着油田的持续开发,原油储量越来越少,为了加大勘探开发力度,滚动评价井、探井相对较多,钻遇油气层的风险越大,侧钻作业增多,为了减少侧钻费用,就要对常规的侧钻方法进行改进,采用PDC钻头侧钻是一种有效的途径。分析了PDC钻头侧钻的难点,有针对性地提出了解决难题的方法和技术要点;通过现场应用,侧钻成功率百分之百,井身质量合格。证明了PDC钻头侧钻的可行性,形成了一套PDC钻头侧钻的方法,以及解决技术难题的措施,为侧钻井施工提供了参考依据和技术支持。PDC钻头侧钻缩短了钻井周期,提高了生产时效,大大降低了工程施工成本,取得了良好的经济效益,具有一定的实用价值。     

高速钻削碳纤维复合材料的钻头温度测量研究

以钻削碳纤维复合材料为基础,研究碳纤维复合材料在高速钻削过程中切削速度和进给速度对钻头后刀面温度的影响.采用嵌入式人工热电偶的方法对硬质合金钻削刀具进行测温试验,并用LabVIEW软件获得所需的温度数据和温度曲线.测量结果表明:当进给速度恒定时,刀具的后刀面温度随主轴转速的增加而上升.当主轴转速恒定时,刀具的后刀面温度随进给速度的增加而降低.     

基于多元回归分析的钻速预测方法研究

在钻井过程中,优化钻井技术可以降低钻井成本和减少施工事故,而钻速预测是优化钻井的基础。目前的钻速预测方程繁多,所考虑的钻速影响因素各有侧重,大多数方程做了诸多简化,预测精度不能满足现场需要;少数方程即便考虑比较全面,但由于结构复杂,可操作性差,实用性受到一定限制。以Bourgoyne&Youngs方程作为理论基础,从元坝地区钻井数据库抽取300组录井数据,利用多元回归分析方法进行钻速方程系数的求解,针对不同地层得到的回归系数也不相同。采用同区块井的钻井数据进行验证,发现其预测钻速与实际钻速基本相符,平均相对误差小于13%,说明所建立方程能满足钻井施工需求。该方法提高了钻速方程系数的求解精度,且计算过程相对简单,所用数据易于得到,对优化钻井技术的推广具有重要意义。     

水平井侧钻过程中钻柱振动规律的研究

当前在水平井的侧钻过程中,钻柱处于复杂的运动状态,钻柱的强烈振动是引发钻柱失效的主要原因,钻柱的振动形式一般可以分为钻柱的轴向振动、侧向振动和扭转振动,还可能存在各种振动的耦合,通常近井底钻柱振动较为强烈.以洼38区块洼38-东H2水平井为例,分析了钻井工程中侧钻水平段情况下的钻柱的振动,建立了各种振动的模型,获得了各种振动的规律.该分析为水平井钻井工程避免钻柱共振提供了可靠的理论依据.     

钻不锈钢小孔及深孔用钻头的研制

不锈钢难于加工业内皆知，特别对于非专业加工单位．本文着重介绍φ10mm以下小孔深孔的加工，用普通钻头加以特殊的修磨，可加工不锈钢工件。论诉设计理念，修磨方法。深入浅出着重实用。     

利用地层可钻性预测钻速

在岩芯上钻孔测得的地层可钻性,可以应用到钻速预测技术方面。这将有利于钻井工程的设计工作。本文引用了钻速钻压关系的诺模图,用统计方法求出了方程的系数,得到了该诺模图的数学模型。文章叙述了用试验方法求出地层可钻性级值K_d与数学模型中系数的关系,从而得到了用地层可钻性级值K_d表达的钻速预测方程。即V=N(2.2W)~a/2.6(1.526)~(K_d)。式中V为钻速,米/时;N为转速,转/分;W为单位直径钻压,吨/英寸;K_d为地层可钻性级值,a=1.173261+0.05005K_d。文章说明了钻速预测方程的使用方法,介绍了在钻井设计、施工、估计压差等几方面的用途。文章最后讨论了提高预测准确性有赖于取得有代表性的地层可钻性资料的问题。     

金刚石钻头参数设计规律

提出了用岩石对钻头金刚石的研磨能力大小(A值)和岩石对钻头胎体的研磨能力大小(B值)来表示岩石可钻性的方法,研究了金刚石锯片切割对比法测定A值的方法,岩石B值是岩石的胶结程度、矿物粒度、矿物成分等因素的综合反映.采用金刚石新陈代谢速度u来表示钻头性能,钻头性能与A,B值及作用在钻头唇面上压力p、钻头线速度u之间的量化关系为u=Aw/Bxp.yvz.确定了钻头的设计程序:根据A和B值,p和v来确定金刚石新陈代谢速度,选定钻头的5个主要参数即金刚石质量、粒度和体积分数及胎体耐磨性、包镶强度.研究结果表明:采用A和B值可表示岩石可钻性;通过测定A和B值,可较准确地量化出岩石的可钻性;u由岩石A,B值及p和v来确定;根据u值设计和选定钻头的5个参数;提高u可以提高钻头时效,降低u可以延长钻头寿命.     

光导纤维测爆速的初步研究

本文简述了国外研究光导纤维测爆速的工作,提出可用于现场的测试装置、方法,以及阶段研究测定结果和进一步研究的建议。     

PDC钻头切削齿磨损规律的试验研究

根据摩擦与磨损原理，研究了两种齿形的ＰＤＣ钻头在不同钻井参数下钻进过程中进行简易取心时岩石的磨损状况，分析了切削齿的磨损速度与岩石的岩性、钻压以及转速的关系，并进一步确定了切削齿的磨损速度与磨损高度的关系。     

PDC钻头切削齿磨损规律的试验研究

根据摩擦与磨损原理，研究了两种齿形的ＰＤＣ钻头在不同钻井参数下钻进过程中进行简易取心时岩石的磨损状况，分析了切削齿的磨损速度与岩石的岩性、钻压以及转速的关系，并进一步确定了切削齿的磨损速度与磨损高度的关系。结果表明，钻头切削齿的磨损速度与钻压、转速成非线性关系，并且磨损速度受磨损高度的影响。根据试验结果，得出了钻头切削齿磨损速度的综合模式。     

牙轮钻单齿破碎岩石的初步研究

本文初步总结了合金柱齿在静载荷下侵入岩石的试验结果。 使用七种形状和尺寸的合金柱,对南芬及大孤山矿的部分岩石和矿石进行93次静压破岩试验。对压力侵入深度、破碎体积、破碎功和功比耗等指标进行了测定和计算,并探讨了相互间的关系。还试验了两至三个齿相继加载时的破岩效果,分析了齿的合理间距。初步探讨了岩石的破碎机理。 本文所介绍的电测方法、自制的转换元件及各种参数的测量方法简单易行,便于推广。本试验结果揭示了牙轮钻头破岩的部分规律,对钻头设计和钻头的合理使用有一定参考价值。