粒子冲击钻井技术述评

为了解决提高硬地层钻井速度的钻井难题,以粒子冲击钻井系统的整个工艺流程为依据,论述了粒子冲击钻井技术的优点和缺点,阐述了其破岩机理。该方法改变了传统钻头切削地层的方式,提高了钻越硬地层的速度,但是地面设备和井下钻头还存在一些需要完善的地方。它代表着高效钻越硬地层的一个发展方向。我国东部地区和西部地区存在着广泛的基岩为火成岩的沉积盆地,粒子冲击钻井技术有可能成为一种高效经济的深井硬地层钻井的新方法。该技术经历了室内实验阶段和现场试验阶段,目前正在迈入商业应用阶段。     

粒子冲击钻井中液体携带粒子环空返流试验研究

为了研究粒子冲击钻井系统中钻井液携带硬质球形钢粒子成功上返时，钻杆与井筒配合的不同环空间隙对钻井液临界流速的影响，本文采用清水代替钻井液进行了相关的试验。通过试验测得所需数据，借助量纲分析理论推导出试验相关因素之间关系，并结合试验数据提出了2.5mm的粒子在水中的体积分数为3%的情况下，能够成功上返时环空间隙Δd和清水临界流速v*的经验公式v*=0.136(Δd)^-0.44732。结果表明随着钻杆与井筒配合的环空间隙的增大，粒子成功上返时所需的环空中清水临界流速反而减小，且相应的临界粒子雷诺数也减小。     

量纲分析法在缓冲气囊动态特征研究中的应用

主要研究了气囊缓冲过程中减速过载的变化规律，应用量纲分析方法对诸多影响因素进行了分析，并建立了各影响因素之间的联系，预报结果与试验有较好的一致性。     

液动冲击旋转钻井技术在石油工业中的新进展及发展方向

液动冲击旋转钻井技术是在旋转钻井基础上发展起来的钻井新技术,是在钻头上部联接冲击器,将冲击钻进和旋转钻进相结合的一种钻井方法。调研了液动冲击旋转钻井技术的技术特点,和液动冲击器在国内外的最新发展和现场的应用情况。总结了液动冲击旋转钻井技术的破岩机理及钻井参数的优选方法和钻柱的动力学理论。基于目前液动冲击旋转钻井技术的发展现状,结合目前正在兴起的旋转导向钻井技术,对该技术的发展趋势进行了展望。     

量纲分析法在等温容器建模中的应用

等温容器是一种新型气动元件流量特性测量装置,建立等温容器数学模型对于预测等温容器性能,合理设计等温容器是十分重要的,分别利用量纲分析法和集总参数法建立了等温容器数学模型并进行仿真与实验对比,结果证实,采用量纲分析法获得的数学模型更为简单且准确度更高,更适用于工程应用,该数学模型为合理设计等温容器提供了理论依据。     

一种光滑粒子流体动力学-有限元法转换算法及其在冲击动力学中的应用

为了解决冲击动力学中的大变形问题,提出了一种光滑粒子流体动力学-有限元法(SPH-FEM)转换算法,以等效Mises应力作为转换判据,将冲击过程中局部大变形区域的有限元网格转换为SPH粒子.该算法在大变形区域使用具有优势的SPH,在小变形区域使用精度和效率更高的FEM,为冲击动力学问题的数值计算提供了一条有效途径.使用SPH-FEM转换算法对圆柱形钢弹正冲击钢板发生冲塞破坏的过程进行了三维数值计算,计算结果与实验吻合较好,显示了该算法在计算精度方面的优势.在实际工程中,需要根据具体材料的失效模式,选择更加合适的转换判据.     

分叉理论在钻井系统电压稳定性

为提高钻井系统电压稳定水平,防止电压崩溃事故的发生,采用分叉理论研究了油田钻井系统中电力系统的电压稳定性问题.建立了钻井系统中的发电机、负荷及钻井系统网络模型,得出钻井系统电压稳定分析的一般模型,分析了电网中的分叉现象,并仿真搜索了电力系统的电压动静分叉点.在此基础上,利用发电机组的无功进行了各阶段的电压失稳分析.结果表明:静分叉时的系统电压单调失稳至崩溃,动分叉时的系统电压发生振荡.该结论有利于深入了解钻井系统的运行特性,对维护系统电压稳定有着积极的作用.     

分叉理论在钻井系统电压稳定性

为提高钻井系统电压稳定水平,防止电压崩溃事故的发生,采用分叉理论研究了油田钻井系统中电力系统的电压稳定性问题。建立了钻井系统中的发电机、负荷及钻井系统网络模型,得出钻井系统电压稳定分析的一般模型,分析了电网中的分叉现象,并仿真搜索了电力系统的电压动静分叉点。在此基础上,利用发电机组的无功进行了各阶段的电压失稳分析,结果表明：静分叉时的系统电压单调失稳至崩溃,动分叉时的系统电压发生振荡。该结论有利于深入了解钻井系统的运行特性,对维护系统电压稳定有着积极的作用。     

低密度白油基钻井液在欠平衡钻井中的应用

叙述了一种低毒矿物油(白油)钻井液的应用情况,包括其配方研制、安全性研究及现场应用时的性能控制及使用效果。     

基于机械比能理论的钻井效率随钻评价及优化新方法

在原有破岩机械比能理论基础上,分析水力能量对破岩与井底净化起到的积极作用,建立水力参数条件下破岩比能模型,并完善相关理论。基于破岩比能模型与钻井参数和机械钻速的相互关系,通过分析钻进中井底工况,判断施加钻井参数的合理性,提出相应优化措施,并利用该模型预测机械钻速。结果表明:建立的破岩比能效率评价体系能够在钻前准确预测机械钻速、钻进中随钻诊断井底工况及优化参数、钻后优选钻头;该理论评价方法诊断准确率高、优化效果好且流程识别简单,具有良好的应用与推广价值。     

光散射法粒度测量技术在钻(完)井液屏蔽暂堵配方设计中的应用

为了使屏蔽暂堵钻(完)井液在井壁上形成渗透率接近零的泥饼,需要测量暂堵颗粒的粒度.介绍了光散射法粒度测量技术的原理、特点,并介绍了它在储层保护钻井液配方设计中的应用.与其他传统的粒度测量方法相比,它具有测量速度快、样品用量少、测量范围宽,无需用标准物进行标定等特点,是定量设计屏蔽暂堵钻(完)井液配方、优选暂堵颗粒的好方法,在石油行业及其它领域有着广阔的应用前景.利用该技术成功地为塔里木、青海、长庆等油田设计屏蔽暂堵型钻(完)井液配方.     

电锤冲击系统受力状态与凿入效率数值分析

为了研究电锤钻头直径与工作介质加载刚度对电锤冲击系统的影响,采用冲击机械系统波动力学数值计算方法,计算7种直径钻头(直径12~38 mm范围内)分别凿入6种工作介质(单位长度钻刃加载刚度在1.16~2.88 MN/m范围内)时电锤冲击系统受力和凿入效率.研究表明,钻头直径与工作介质加载刚度对冲锤、冲杆的受力状态基本不产生影响,对钻头的受力状态会产生显著影响;随着钻头直径的增大或工作介质加载刚度的减小,电锤冲击系统的凿入效率降低.研究结论可为电锤冲击系统的设计和电锤的选型提供一定的理论依据.     

聚合醇防塌钻井液体系的研究进展

综述了多种聚合醇防塌钻井液体系,如聚合醇-硅酸钾、聚合醇-盐水、聚合醇-kcl-聚合物和聚合醇-聚磺钻井液体系等的研究进展。对聚合醇钻井液体系未来的发展方向作了展望:提高聚合醇的抑制性;探讨聚合醇的作用机理;研究聚合醇与各种聚合物间的相互作用;以及探索聚合醇/聚合物复配作用与油层保护间的关系等。     

粒子破岩钻进技术研究进展及发展趋势

粒子破岩钻进技术在提高深井硬地层和强研磨性地层钻进速度和效益方面具有巨大的发展潜力。在对国内外的研究现状进行广泛调研的基础上,结合研究实际,对粒子破岩钻进的技术路线、粒子注入系统、回收系统以及适合于粒子冲击破岩的井下破岩工具等方面的研究进展进行分析。结果表明:连续、稳定地将高硬度和高研磨性的粒子注入到高压钻井液中,并使其在钻井液中均匀分布,而且能有效回收是该技术的基础;个性化的PID钻头设计和水力参数优化设计是该技术研究的重点;提高系统使用寿命和工作稳定性是加快技术推广应用的突破口;粒子射流对岩石的冲击动载作用和应力波损伤软化作用机制以及射流-机械联合破岩机制研究是该技术研究的前沿。     

基于改进粒子群算法的海洋钻机系统布局优化

为提高海洋钻机的工作效率和平台的空间利用率,应用改进的粒子群算法对海洋钻机系统进行布局优化研究。针对多目标、多约束的钻机系统布局优化问题,建立钻机系统布局优化数学模型,应用多目标粒子群算法直接求解,得出相应的最优解集。利用线性加权法将多目标转变为单目标进行求解分析,针对单目标粒子群算法的缺点,基于约束条件、惯性权重以及遗传算法的选择和杂交对粒子群算法进行改进,完成不同改进算法的测试实验。结果表明,在应用粒子群算法求解布局问题时将约束条件作为目标函数、单独引入遗传算法的杂交思想求解速度和精度更好。提出的基于杂交的动态惯性权重粒子群算法的布局优化问题求解性能更优,得到的优化方案符合海洋钻井作业要求且占用甲板面积较小。     

基于DEA-Tobit的高校实验室效率影响回归分析

在运用数据包络分析方法得出实验室效率的基础上,应用Tobit回归方法,从实验室开放交流与合作、实验室建设模式、实验室资源共享和优化配置和实验室环境风险等因素出发,定量与定性相结合,分析了这些影响因素对实验室效率的影响,提出了提高实验室效率的措施和建议.     

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%.