旋转导向钻井工具造斜率主要影响因素浅析

旋转导向钻井技术是20世纪90年代发展起来的以旋转导向钻井工具为核心的钻井新技术,其中旋转导向钻井系统主要由井下旋转导向钻井工具系统、双向通讯系统和地面监控系统三大部分组成。在简述旋转导向钻井系统国内外发展概况后,详细分析了在旋转导向钻井工具使用中对影响工具造斜率的主要因素,重点从钻头选取、钻具组合两方面进行了论述,并通过在现场的成功应用进行了解释说明,为旋转导向钻井工具在国内的实际应用提供有效参考,希望对国内旋转导向钻井技术的提高有所帮助。     

推靠式旋转导向井眼轨迹预测与控制方法

旋转导向钻井系统是现代导向钻井技术的发展方向。通过导向机构调节导向参数来预测和控制井眼轨迹,是旋转导向钻井系统的关键技术之一。为解决推靠式旋转导向钻具的导向力和工具面角对井眼轨道的控制问题,对导向力分别在井斜平面和方位平面进行解耦;并应用了纵横弯曲理论建立了底部钻具组合三维力学分析模型,得出了导向参数与钻头侧向力和转角的定量关系。在考虑钻头和地层的各向异性因素的影响下,利用在UPC模型基础上提出的有效钻力的概念,通过计算钻头有效钻力来预测实钻过程中的钻进趋势。在此理论基础上,计算了按设计的井眼轨道钻进所需要的导向参数,并讨论了井眼轨迹参数、钻压、钻头各向异性参数和地层参数对钻具导向性能的影响;分析了其中的规律,并得出只有综合考虑上述各项因素,才能准确计算出导向参数,确保钻头沿设计轨迹钻进,也为旋转导向井眼轨迹控制提供了理论依据。     

导向钻井信息三维可视化系统的实现

研究了虚拟现实系统中三维对象虚拟现实建模、立体显示及人机交互等实现技术,并将其运用于导向钻井信息三维可视化系统的实现中,解决了导向钻井中地层、井眼轨迹、靶点以及设计轨道等钻井对象的三维可视化问题.系统为钻井人员提供了一个钻井信息高度可视化的工作环境,能够有效地提高钻井人员对地层构造及储层特性的判断力、钻头在储层内轨迹的控制等,从而提高钻井成功率.详细描述了钻井对象的虚拟现实建模方法及其三维可视化实现,并给出了一个三维对象可视化的示例.     

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。     

协同钻头推靠与指向作用控制井眼轨迹的旋转导向系统

推靠式旋转导向钻井系统其核心工作原理为“速度杠杆”原理,因原理限制,导致进一步提升其轨迹控制能力、延长其使用寿命和提高其钻井速度成为“卡脖子”难题。提出基于“省力杠杆”原理的新型旋转导向方法,建立轨迹控制能力有限元分析模型,开展模拟研究并与常规推靠式旋转导向钻井系统钻头所获侧向推靠力、钻头指向角及钻进趋势角进行对比。结果表明：新型旋转导向方法可将旋转导向工具推靠力提升数倍施加于钻头,可达到协同钻头推靠与指向作用控制井眼轨迹的目的,且为不影响轨迹控制能力及工具寿命基础上提速工具的安装提供空间;该方法可为旋转导向钻井系统同时实现强轨迹控制能力、长工具使用寿命和提高钻井速度提供可行性方案。     

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。     

旋转导向钻井工具试验台主轴驱动液压系统的稳定性

旋转导向钻井工具试验台的研究与应用对旋转导向钻井工具的研制和开发具有重要意义。为实现旋转导向钻井工具试验台主轴的精确稳定旋转,设计了一种试验台主轴驱动液压系统。根据液压系统工作原理建立了该系统的数学模型,得到了输入电压与液压马达输出转速之间的传递函数;利用Routh判据和Bode图判定该系统不稳定,当给系统加入动压反馈回路适当增加系统阻尼后,系统达到了稳定性要求;通过Matlab/Simulink对该系统进行了仿真分析,分析结果表明：该系统在PID控制下,当无负载干扰时,试验台主轴转速度能被精确控制;当对系统加入0~1 500 N.m的随机负载干扰时,该系统也能快速达到稳定状态。可见该系统的控制精度达到了试验台主轴稳定旋转的设计要求,可以作为试验台主轴驱动液压系统的指导参数。     

调制式旋转导向钻井系统稳定平台控制原理及性能分析

对调制式旋转导向钻井系统稳定平台的控制原理进行了研究,设计了由上、下涡轮发电机、控制轴及电子仓组成的三环控制稳定平台。对稳定平台性能的理论分析和仿真模拟结果表明,国内首创设计的发电机式稳定平台控制系统不但具有良好的稳定性、可控性和可观性,而且当钻井参数在较大范围内发生变化时,系统仍然具有很好的跟踪特性、抑制扰动特性、随动稳定特性及很强的抗干扰能力。     

旋转导向钻井系统RCLD的控制系统设计

研究了旋转导向井下闭环钻井系统RCLD控制系统的设计及工作原理。结果表明：这种系统利用钻井液作为控制动力，使系统具有自行动力供应能力，并根据控制指令，控制其摇动幅度和平衡位置，从而达到改变导向力方向和大小的目的，进而实现井眼轨迹的闭环控制。     

旋转导向技术大斜度定向井HF302井的成功应用

2009年石油工程西南公司广西钻井分公司承钻的HF302井成功的在φ241．3mm尺寸井眼实施了旋转导向的定向钻进及稳斜钻进作业，文章结合该井旋转导向定向钻进及稳斜钻进实践，分析了旋转导向钻井与常规定向钻进的优缺点及旋转导向钻井的应用前景。     

调制式旋转导向系统导向力"等力合成模型"的建立与分析

导向力的形成机理是研制旋转导向工具的核心。在深入研究国外旋转导向工具的基础上,参考导弹制导原理,提出了调制式旋转导向工具新的导向方式,建立了导向力"等力合成模型",并对其影响规律进行了分析。结果表明,这种导向方式与PowerDriveSRD导向系统相比,有其独特的优点。控制面不稳定程度对合导向力的影响并不很大,在控制面摆动度达14°时,合导向力仅下降1%。这为调制式旋转导向工具稳定平台的研制提供了宽松的约束条件。     

推靠式旋转导向系统底部钻具组合动态安全评价方法

推靠式旋转导向钻进时巴掌对井壁的间歇性推靠致使钻柱处于非线性阻尼激励的复杂工作状态,剧烈的振动易引发钻柱的疲劳失效。建立考虑巴掌与井壁的接触碰撞及动态激励的底部钻具组合动应力计算模型,分析钻柱转速对钻柱动应力和钻头侧向力的影响。结果表明:钻井过程中底部钻具组合动应力和钻头侧向力处于剧烈波动状态,尤其在临界转速下运动的钻柱将产生剧烈的振动及较高水平的动应力,导致钻柱出现疲劳破坏;通过调节钻柱转速至两阶相邻转速中间值,可显著降低钻柱的振动加速度。现场试验验证了通过调节钻柱转速提高底部钻具组合动态安全的可行性,为推靠式旋转导向及同类工具安全钻进参数的优化设计提供了依据。     

美国致密油开发关键技术

 中国致密油储量丰富, 但目前国内的致密油开发技术还处于探索阶段。美国的致密油开发技术在全球致密油开发技术中最为成熟, 具有非常重要的借鉴意义。从美国致密油开发过程分析看, 可以发现水平井技术和水力压裂技术是推动致密油成功开发的关键, 而与之相配套的技术工艺与工具, 包括水平井布井方式、旋转导向工具、行走式钻机、分级/分段改造工艺及工具等, 是致密油开发技术最重要的组成部分。通过对美国致密油钻井及水力压裂的相关关键技术的认识, 对其开发过程中钻井工艺、配套工具及钻井设备和压裂工艺、分段改造工具及压裂施工参数进行了总结。对比目前中美致密油开发技术, 认为加强国际间技术合作及相关技术的自主研发, 是推动国内致密油高效开发的关键。     

深层页岩气水平井井筒瞬态温度场研究与应用

深层页岩气水平井钻井过程井筒瞬态循环温度对旋转导向工具的选择具有重要作用。基于井筒与地层间的对流换热机理及能量守恒原理，建立了井筒瞬态温度场模型；分析了循环时间、排量、水平段长度和入口温度对井筒瞬态温度的影响；优选了页岩气水平井轨迹控制方法，提出了降低井底循环温度的工程措施。结果表明，上部井段环空钻井液循环温度随循环时间和排量的增加而增加，而下部井段环空钻井液循环温度反而降低；随着水平段长度增加，环空钻井液循环温度增加，水平段越长，循环降温效果越低；随着钻井液入口温度增加，钻井液出口温度增加，下部井段环空钻井液循环温度随入口温度的变化较小。当垂深超过4 000 m后，水平段较短时，可采用旋转导向钻井工具；水平段较长，井底循环温度高于135℃后，推荐采用螺杆配LWD测量工具。采用增加循环时间、排量及边循环边下钻的方式可降低井底循环温度，以确保旋转导向工具和LWD工具处于安全工作温度内。     

油气钻井技术展望

对油气钻井的关键技术、理论基础及多学科的交叉特点进行了阐述 ,指明了旋转钻井的发展趋势与内在动力 ,并对 2 1世纪油气钻井技术进行了展望。分析表明 ,高压高温钻井、深井超深井钻井、特殊工艺钻井及三维可控与可视化钻井技术将是 2 1世纪最重要的和最具发展前景的钻井技术系列。     

汽车电动转向技术发展综述

综述了汽车电动转向技术的发展,包括电子控制的液压助力转向系统、电动助力转向系统和下一代线控电动转向系统;叙述电动助力转向系统的结构、工作原理和特点,重点介绍线控电动转向系统的发展动因、结构、工作原理、特点以及关键技术,探讨汽车电动转向系统的发展趋势。     

汽车动力转向器转向力矩的分析与计算

随着21世纪日益突出的能源问题和汽车产品的电子化发展,具有节省能源、结构简单紧凑等显著优点的电子控制式电动动力转向器将是未来汽车动力转向器设计的发展方向,针对这一应用要求,根据汽车转向机构的受力分析得到的转向力矩,对影响汽车转向力矩的主要因素进行了分析,并具体对与向心加速度有关的部分转向力矩的实验曲线用最小二乘法进行了解析式拟合。     

冲顶开窗径向水平井转向送进关键技术

为解决传统径向水平井技术套管段铣和大直径扩孔困难等问题,提出在免扩孔条件下一次性实现径向水平井开窗及钻进的技术方案,设计在Φ139.7 mm套管内使用的转向工具,该工具利用液压冲顶方式进行套管开窗,并采用Φ14 mm无缝钢管作为喷射钻进的钻管。数值模拟与室内试验表明,采用纵向冲顶方式可满足套管开窗要求;在45 MPa泵压作用下钻管能够克服转向阻力实现送进;当冲头下倾角度为11°时能有效地实现钻管矫直与长距离送进;采用液压冲顶套管与金属钻管送进相结合的方式可满足超短半径径向水平井作业要求,为下一步联合水力钻头进行高压喷射破岩奠定基础。