泥浆泵泵压监测报警机构研究

在小口径岩心钻探工程中,烧钻事故层出不穷。本文以烧钻事故原因为切入点,全面分析了安装泵压监测报警器的必要性,欲设计泵压监测报警器以减少此类事故的发生。     

绳索取芯钻进工艺合理选择回转转速的重要性

绳索取芯钻探工艺是当前地勘钻探较先进的技术,绳钻中合理选择回转器转速,是保障绳钻工艺顺利完成的一个重要方面,是解决＂断钻具＂等问题的重要因素。     

提高钻探设备在岩石中掘进钻井的效率

为了研究钻探设备在岩石掘进过程中的效率问题,通过综述与实验相结合的方法,阐述了钻探设备的发展过程,揭示了岩石破碎的机械原理和钻探过程的能容量由钻井掌子面承载比重的大小决定.在一定破碎条件下,保障仪器的参数及能量是提高钻探效率的目标.并通过实验证明了破碎过程能容量与单位掘进能的依赖关系和无因次准数与用于花岗石钻具单位掘进能的依赖关系.分析表明:建立新的掘进技术是研究无汽阀杆掘进.旋转装置的作用;掘进钻探碎石仪应该保证最小的岩石能容量的破碎;在设计碎石仪时必须考虑到出现摆动型波浪能量条件;在岩石一定破碎条件及定位销碎石仪有足够强度情况下,浸入式气动气锤保证将钻探速度提高50%.     

导向钻井有关力学特性的分析

通过对导向钻具复合钻进的力学特征及影响底部钻具组合的设计因素分析,指出导向钻具组合利用弯螺杆的力学特性可以一趟钻实现增降稳等多种功能,有助于提高钻井效率;由于螺杆弯角对钻头侧向力影响较大,需合理使用;在倾角较大区块应综合考虑钻柱自身及地层特性的影响,同时可利用导向钻具复合钻进特点设计井眼轨迹。     

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.     

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.     

钻柱在水平分支井段中的摩阻力分析

钻具摩阻力计算一直是水平多分支井钻井工艺设计与施工过程中的一个关键问题.由于水平分支井眼曲率的变化,将会使钻具的摩阻力增加,钻具的通过能力下降,严重时会导致钻头无法加压、钻柱早期破坏等复杂情况,不仅关系到安全钻井,还会增加油气井的生产成本.建立了在水平分支井眼中的钻柱摩擦阻力微分方程,并得到了在起、下钻过程中钻柱的总摩阻.     

直井眼钟摆钻具纵向振动特性的实验研究

为了了解直井眼中底部钻柱的纵向振动特性,利用根据相似理论设计出的钻柱动力学模拟试验装置,对不同参数组合下的钟摆钻具组合纵向振动特性进行了模拟实验研究.实验结果表明,钻柱的纵向振动主要与转速和钻压有关.转速一定时,提高钻压有利于减轻钻柱纵向振动;钻压一定时,降低转速有利于减轻钻柱的纵向振动;当对钻具施加的名义钻压一定时,随着转速的增加,平均钻压有减小的趋势.另外,在减小直井底部钻柱纵向振动的问题上存在钻压与转速的优化组合.     

科技成果选载

砂矿钻探采用爆破方法突破巨砾石地层研究 砂钻过巨砾石层是目前国际上尚未解决的难题之一,采用爆破方法突破巨砾石地层所遇到的技术难度较大。首先在内径只有130mm的钻孔内爆破,要保证在不提钻的前提下,不会破坏钻头和套管;其次在满足前项的要求下,采用小药量能够有效地破碎巨砾石;第三,采用爆破法要保证砂样的采取率符合砂钻钻探规程的要求。 一年多来,课题组完成了爆破装置的设计、制造、实验室试验和现场的工业试验。试验证明:该套爆破装置能有效地破碎粒径小于600mm的巨砾石,每台砂钻的钻孔效率提高了一     

小口径水力双循环双壁钻具设计与应用

针对矿山坑道钻探中遇到松散、裂隙、节理发育的岩层或溶洞以及不含水的砂砾、卵石、漂石层时冲洗液大量漏失的问题,设计一套适用于坑道钻探的小口径水力双循环双壁钻具,拟解决坑道钻探中冲洗液漏失等问题。钻具中冲洗液从弯管进入内外管之间的环状通道到达孔底钻头处,20%冲洗液进入外管与孔壁之间的环状通道,起润滑孔壁、冷却钻头的作用;80%冲洗液进入内管,携带岩心返出孔外,减少冲洗液与地层接触量,从而改善冲洗液漏失问题。现场试验结果显示:岩心正常返出孔外,从钻具内管返出的冲洗液量约占泵送的总冲洗液量的80%。该套水力双循环双壁钻具能够解决坑道钻探中冲洗液漏失的问题,保证连续取芯的顺利进行。     

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。     

水平井钻具遇卡的几种爆炸处理方法

水平井钻井过程中由于泥浆和地层等原因,难免会出现卡钻事故.依据卡钻原因和卡钻的具体程度,处理卡钻事故的最后手段是钻杆切割、松扣等.水平井的钻具松扣、切割的工程工艺比较复杂,本文针对水平井钻具松扣、切割施工中存在的突出难点进行了系统分析,并把该项技术在大牛地气田水平井中的应用做了简要的实例介绍.     

高水压探查钻具卡紧、防喷装置研制及技术应用

在煤矿井下复杂地质条件下钻孔探查施工中,提高探放水技术、保证探放水设施的安全可靠,不仅要提高探放水施工的安全系数,而且最大限度地减少对矿井的危害,我们通过研制一套高水压探查钻具卡紧、防喷装置,来有效预防钻孔在高水压时的孔口防喷、反压及钻具卡紧问题,则是井下钻探施工的一个关键技术,经过实践并取得很好的效果。     

页岩气水平钻井延伸极限预测与参数优化

大位移水平井是页岩气开采的主要方式,其极限延伸的合理预测备受关注.针对涪陵地区的页岩气水平钻完井进行研究,借助钻井延伸极限预测模型,计算了不同工况下的钻井延伸极限,分析了钻机性能、钻具组合、井眼曲折度、钻井液密度等因素对钻井延伸极限的影响.结果表明,滑动钻进模式是约束水平段延伸的主要工况,当摩阻系数比较高时,螺旋屈曲锁死导致无法钻达设计井深;高井眼曲折度限制了井眼延伸长度,钻进作业中要尽量减少轨迹调整次数,保证轨迹平滑;此外,邻井压裂作业可能导致正钻地层压力上升,会降低钻井延伸极限,需要对钻井液密度进行优化.该研究对页岩气水平钻井的设计及施工具有重要指导意义.     

倒装钟摆钻具组合设计方法

倒装钟摆钻具组合是一种新型的直井防斜钻具组合,在小井斜角高钻压下表现出了较好的防斜特性。以311.5mm井眼为例对倒装钟摆钻具组合的设计方法进行了研究。通过对稳定器上下钻铤尺寸搭配以及不同钟摆长度的分析可知,适当增加稳定器以上钻铤尺寸,降低稳定器以下钻铤尺寸以及增加稳定器与钻头之间钻铤的长度将有助于提高倒装钟摆钻具组合的防斜能力。倒装钟摆钻具组合设计时,在钻头与稳定器之间的钻铤不与井壁接触的前提下,应该使设计的钻具组合得到尽量大的钻头转角。研究为倒装钟摆钻具组合的优化设计提供依据。     

PDC钻头在陕西米脂盐井对接井中的应用

应用PDC钻头施工技术,可以进一步提高钻探效率,通过现场应用表明,PDC钻头,具有寿命长,破岩性好,钻效高等特点。我公司首次将PDC钻头应用于盐井对接定向钻井,并使用螺杆钻具进行复合钻进试验,取得了较好的效益。     

动力钻具旋转钻井时极限转速计算

为了提高机械钻速、降低摩阻,动力钻具钻进时常常采用旋转钻井,旋转转速的选择直接影响到钻柱安全工作。依据钻具受力状态,结合钻具材料和钻具结构,确定钻具的有限疲劳寿命,建立了转盘极限转速的计算方法,编制了相应的工程软件。此方法能够应用于斜井、短半径水平井、阶梯水平井等,所计算确定的转盘转速高效可靠,已在大庆油田阶梯水平井设计和施工中得到应用。     

浅谈跟管钻具在岩土山地钻井中的应用

钻进复杂性地层时,通常会遇到坍塌、掉块、卡钻、涌水及漏失等不良情况,如果处理不当,会造成钻进困难甚至各种孔内事故。本文通过分析在岩土山地钻井中跟管钻具的应用,提出了相应的对策,有效地解决了这一问题,以保障钻探工作的顺利进行。     

直井眼钟摆钻具纵向振动特性的实验研究

为了了解直井眼中底部钻柱的纵向振动特性,利用根据相似理论设计出的钻柱动力学模拟试验装置,对不同参数组合下的钟摆钻具组合纵向振动特性进行了模拟实验研究。实验结果表明,钻柱的纵向振动主要与转速和钻压有关。转速一定时,提高钻压有利于减轻钻柱纵向振动;钻压一定时,降低转速有利于减轻钻柱的纵向振动;当对钻具施加的名义钻压一定时,随着转速的增加,平均钻压有减小的趋势。另外,在减小直井底部钻柱纵向振动的问题上存在钻压与转速的优化组合。     

锐度对随钻扩眼钻具钻压分配关系的影响

随钻扩眼过程中,领眼钻头与扩眼器前后相随,同步切除岩层。由钻柱施加的钻压为二者共同承担。若钻压分配不当,则易引起钻柱剧烈振动,机械钻速降低,钻具过早损坏等复杂状况。在设计和选配领眼钻头与扩眼器时即应着重考虑钻压分配关系。然而,常规设计方法仅依赖领眼钻头和扩眼器所切除岩层的截面积来确定分配关系,所得结果较为粗糙。故提出钻具锐度的概念以表征破岩工具的切削能力,其值由室内试验测定,值越大,表示工具切削岩层的能力越强;在锐度基础上发展了计算钻压分配关系的常规方法,并说明了锐度对钻压分配关系的影响规律。该结果对随钻扩眼钻具组合的设计和选型具有指导作用。