石油钻具缺陷的磁记忆检测试验研究

在石化企业中,如果使用的钻具有缺陷,就会出现钻具断裂和刺穿的现象,给油田带来了一定的经济损失。为了确保石油钻具能够正常的使用,需对钻具缺陷进行一定的检测。而常用的磁粉探伤、射线检测都有一定的不足。而磁记忆检测的方法,可以对钻具缺陷进行更灵敏的检测,并能够开展寿命预测和等级判别。本文就此对石油钻具缺陷的磁记忆检测进行研究,阐述了钻具缺陷的形式、检测钻具缺陷方法的缺点。并对石油钻具缺陷开展了具体的磁记忆检测试验。     

浅谈滑动导向钻井过程中钻具的选择与配置

对滑动导向钻井过程中常用钻具在使用过程中表现出的特点进行了总结,得出牙轮钻头造斜效果较好,定向施工过程中工具面稳定,PDC钻头造斜效果相对较差,工具面不易稳定,且稳斜过程方位飘动严重;动力钻具上部及本体的稳定器关系到造斜效果、稳斜效果及钻进摩阻,配置时需要根据现场条件进行选择;在能满足造斜率要求的情况下,一般应尽量使用弯角较小的动力钻具;无磁钻铤应尽量安装在靠近钻头位置的结论.     

磁增注机理

从磁处理对垢溶解度、粘土膨胀、油水界面张力、机械杂质含量和细菌繁殖抑制等方面的影响研究了磁增注机理.研究表明,磁处理可提高某些垢的溶解度,抑制粘土膨胀,减少机械杂质含量,因此有利于提高注入水量.磁处理虽可降低油水界面张力,但降低幅度很小,不起主要作用.细菌试验证实,在通常条件下,磁处理对细菌繁殖无抑制作用.     

基于应力分析的钻具设计方法优化

钻具钻进过程中不断振动,其产生的交变应力促使钻具发生疲劳失效。钻具组合设计时多是考虑轴向应力对钻具的影响,很少考虑到振动的影响,考虑因素单一。为提高钻具钻进过程的安全性,基于钻柱所受轴向应力,考虑钻柱振动时所受动态应力,结合疲劳失效原理,建立了一种应力安全分析模型,并通过室内试验验证模型的合理性,进而分析钻柱整体在不同钻进条件下的安全系数和存在的危险位置,总结提出钻具组合优化方法。结果表明：转速对钻具的安全系数影响较大,钻压的影响程度较小;除了钻具井口位置,加重钻杆底部、钻铤底部均存在疲劳失效的可能;钻具优化方法可以提高钻具整体安全性。本文从应力方向角度分析了钻具的安全情况,提出了优化方法,为以后的钻具设计提供了参考。     

底部钻具组合动力学模型及涡动特性仿真

根据转子动力学理论,把底部钻具组合(BHA)简化成Jeffcott转子模型,同时考虑不同钻压形式对BHA的作用建立BHA的动力学模型,并对BHA的动力学特性进行数值仿真.结果表明:钻压的形式只影响恢复力项,对动力学模型的一般形式无影响;在不同钻压形式的作用下,BHA的动力学特性总体上保持一致;钻压为常数时BHA主要体现为经过一段时间的波动后转为规则向后涡动的特性,钻压为波动值时底部钻具组合也主要体现为向后涡动的特性,但BHA更容易贴着井壁运动.     

气体钻水平井稳定器安放位置与井斜控制研究

针对XS–001H 气体钻井水平井段的井眼轨迹控制问题,建立了全井段水平井井斜控制的有限元模型,该有限元模型可以任意调整水平段钻具组合参数和稳定器的安放位置来进行井斜控制的力学机理研究。重点研究了钻铤钻具组合、无磁抗压缩钻杆钻具组合、稳定器不同安放位置与井斜控制的力学机理和关系,并得到了相应钻具组合下,钻头侧向力与稳定器间距的定量关系曲线,不同钻具组合在水平段的最大挠度与稳定器的变化关系曲线,这些结果为气体钻水平井段的井斜控制提供了定量的理论数据,并得到了现场应用。     

钻具接头磨损和紧扣扭矩对其使用寿命的影响

钻具螺纹失效在整个钻具失效事故中占有较大比重.在钻具质量合格的前提下,这种失效多数是由钻具接头磨损和入井上扣扭矩过大或过小所致.根据钻具接头磨损对其抗扭强度和上扣扭矩的分析,阐述了减轻钻具接头磨损和采用最佳上扣扭矩对其使用寿命的重要性,并提出了相应措施.     

竖直套管对随钻磁测量参数影响的试验研究

套管磁化磁场干扰定向井随钻测斜仪引起测量参数的失真,容易导致井眼交碰或定向施工无法进行,了解套管磁化磁场对磁测量参数的影响规律是实现受干扰参数修正及指导施工的关键.利用设计出的无磁套管支撑试验台架,在无磁干扰的环境下对不同相对位置时竖直套管磁化磁场对仪器磁测量参数的影响进行试验研究.结果表明:对于确定尺寸的套管,磁测量...     

无磁液压马达伺服系统的长管道效应

针对无磁液压马达伺服系统对无磁环境的特殊要求,需要将能产生电磁干扰的伺服阀和无磁马达通过长管道远距离配置.为了研究长管道对无磁液压马达伺服系统性能的影响,在精确管道模型的基础上建立了有管道效应的阀控马达伺服系统数学模型,利用计算机仿真分析了管道效应对伺服系统频率响应的影响.仿真结果得出了管道长度、直径和其他系统参数对系统的影响规律,揭示了长管道效应会大幅降低阀控马达伺服系统的液压固有频率和液压阻尼比,并通过实验进行验证.采用三闭环反馈控制策略代替传统的简单比例-积分-微分（PID）控制策略,在一定程度上抑制了管道效应带来的不利影响.     

随钻扩眼钻井钻进趋势影响因素

以钻进趋势角作为评价指标,对使用随钻扩眼工具进行钻进时的钻进趋势进行了分析.结果表明:对于偏心扩眼钻头,钻压分配比在一定条件下能够改变钻具的钻进趋势,因此在钻具组合设计中不能按照常规钻头来对待;对于钻具组合设计,将扩眼体位于井眼高边时是否满足防斜要求作为设计依据;对于独立结构扩眼器,钻压分配比的变化通常对钻具钻进趋势的影响较小,独立结构扩眼器的防斜主要依赖于领眼钻头与扩眼器之间稳定器位置的调节.     

空气钻井钻具冲蚀磨损机理的分析

空气钻井技术受到越来越多的重视,针对空气钻井中钻具冲蚀磨损严重的现象,首先从阐释冲蚀本质入手,随后对现有的有影响力的冲蚀磨损理论对比分析,得出适合于空气钻井的3套冲蚀磨损理论,并分别进行详细阐述。这3种理论将从不同角度来解释空气钻井钻具的冲蚀磨损机理。微切削理论适用于解释钻屑粒子低入射角的切削情况;变形磨损理论从变形历程及能量变化角度解释了冲蚀现象;二次冲蚀理论从颗粒破碎后对钻具的二次冲蚀角度,更合理地阐述了冲蚀机理。最后就影响钻具冲蚀磨损的主要外部因素——钻屑粒径、几何形状、冲击速度、冲击角度、井内温度进行了定性分析。     

底部钻具规则涡动轨迹的内摆线描述方法

为了认识和控制钻井过程中的钻柱涡动,基于几何学原理提出内摆线描述方法.该方法将涡动视为规则运动,从分析钻柱外缘固定点的运动特性入手,求解底部钻具(BHA)与井壁的摩擦接触的运动轨迹方程,确定轨迹上各点的速度,分析钻柱自转和公转速度对底部钻具运动轨迹的影响.结果表明:底部钻具的涡动可能造成钻柱以远高于其自转速度的角速度沿...     

石油钻具裂纹缺陷声发射检测方法

分析石油钻具在使用过程中经常出现的裂纹缺陷的产生机制,讨论声发射检测技术的特点以及将其应用到钻具检测中的可行性.提出两种声发射源定位方法,完善声发射信号数据采集系统和钻具加载方案,分析用声发射技术检测石油钻具临界裂纹缺陷的测试及评定方法.对声发射检测技术进行了现场应用检测验证.结果表明,此检测结果与普通无损检测结果一致,验证了声发射技术应用到实际钻具检测中的可行性.     

超磁化条件下超磁致伸缩作动器迟滞现象研究

论述了超磁致伸缩材料的主要物理特性,通过对其迟滞现象的实验观测,指出迟滞现象对超磁致伸缩作动器的精确控制造成的影响.提出了超磁化的方法对迟滞现象进行改善,并通过实验进行了验证,最后从理论上对其有效性做了分析论述.研究表明：采用超磁化后,作动器的力-磁耦合关系更明确,对作动器的控制效果更好.     

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。     

一种消除电压型磁链观测器中直流偏置误差的新方法

为消除直流偏置积分误差对电压型转子磁链观测器的影响 ,提出了一种新型的闭环积分校正算法。该算法通过引入闭环比例积分 (PI)校正环节和直流偏置积分校正环节对电压型磁链观测器进行校正。可以完全消除直流偏置以及初始值积分误差对转子磁链造成的影响、同时还能保证转子磁链辨识无稳态误差 ,适合于在低速下和无速度传感器的情况下使用。仿真和实验结果验证了这种方法的有效性     

深层水平井井眼净化技术浅析——以X10-1H井为例

探讨深层水平井钻井井眼净化问题.文章结合X10-1H井实际情况,分析了钻井液性能、井径扩大率、机械钻速、钻具转速、钻井液排量等对井眼净化的影响.提出优化钻具结构、合理调整钻井液性能、加强短程起下钻、选择合理的钻进方式和钻井速度以及研制破坏岩屑床的新工具新技术等井眼净化技术措施.     

大斜度稳斜段导向钻具复合钻进特性模拟分析

利用纵横弯曲连续方法建立了导向钻具复合钻进特性分析模型,分析了导向钻具结构参数、上稳定器位置和直径、钻压等因素对导向钻具组合复合钻进效果的影响.结果表明：适当减小导向钻具的弯角和稳定器直径有利于提高复合钻进稳斜效果;上稳定器直径和位置对复合钻进效果影响均比较明显,上稳定器安放位置可以依靠短钻铤长度来调节;转盘转速对复合钻进效果影响不明显,钻压则较为明显;常规Φ215.9 mm井眼,复合钻进时的增斜趋势随钻压的增加而变弱,适当增大钻压有利于提高复合钻进稳斜效果.     

瓦斯抽放水平长钻孔定向施工技术

为了解决长钻孔弯曲及塌孔问题,在分析钻孔弯曲的影响因素和弯曲机理的基础上,提出了优化组合钻具的施工方案,设计了套筒式稳定器及锥形刮刀钻头,并在鹤岗南山矿试验应用.结果表明:采用组合式钻具钻孔平均深度较改进前增加了71.92 m,瓦斯抽放稳定.     

生物磁铁矿与磁接收器

很多生物的行为受到地磁场的影响, 并利用地磁场作为长距离迁移和飞行的信息. 研究者认为, 这些生物体内存在磁接收器, 是磁接收器接收到地磁信息并传递给神经组织. 由于生物磁铁矿在生物体中的广泛存在, 以生物磁铁矿为基础的磁接收器机制被提出. 本文中主要综述了生物磁铁矿的物理特性、与神经组织的关系、以生物磁铁矿为基础的磁接收器模型以及某些实验验证结果