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。     

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。     

闭环钻井井眼轨迹偏差矢量的控制方法

对井眼轨迹的旋转导向机理进行研究，提出了井眼轨迹旋转导向控制的偏差矢量控制方法，给出了偏差矢量计算方法、偏差矢量微分控制方法的控制原理及控制指令的表达方式。     

地质导向钻井技术的现场应用

地质导向钻井是以井下实际地质特征来确定和控制井眼轨迹的钻井技术。使用这一技术,可以精确地控制井下钻具命中最佳地质目标。新疆油田MBHW04水平井是国内第一口使用地质导向钻井技术的井。重点介绍了地质导向钻井技术的具体步骤及其在新疆油田MBHW04井中的应用情况,包括自然伽马测井资料的解释和应用。应用地质导向钻井技术,该井获得良好的油藏开发效果。     

旋转导向工具设计及其旋转导向机理研究

提出了一种旋转导向工具设计方案,并对其实现旋转导向的机理进行了深入研究。结果表明,这种导向工具设计方案不但能够实现旋转导向力方向和大小的有效控制,而且结构简单,可靠性好。     

陕北地区H40定向井钻井技术

介绍了陕北地区H40井各井段井眼轨迹控制情况及钾基聚合物钻井液的现场使用。探讨了钻具组合的增降斜规律和保证井内安全的技术措施。     

导向钻井系统导向钻进水平井段的理论与实践

导向技术的研究与试验在胜利油田取得了圆满成功,获得了较好的试验效果,推广的300余口井初步统计节约成本上亿元,经济效益十分显著。在水平井井眼轨迹控制施工中,导向钻井系统在斜井段和水平段的施工中均获得了显著的技术经济效益。在对导向钻井技术研究和指导水平井井眼轨迹控制现场施工过程中,对水平井段导向钻井进行了探索,应用加权残值法编制了导向钻具受力分析软件并着重对复合钻进增斜力进行了初步研究。在理论研究和现场实践中得到了一些有价值的结论,提出了单弯单稳型导向钻具导向钻进水平段的优化措施。     

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。     

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。     

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。     

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。     

水平井段旋转钻进时钻头侧向力及钻进趋势试验研究

进行水平井段旋转钻进时钻头侧向力的试验研究,并将钻头侧向力分解为方位力和井斜力,以这两个力的变化规律为基础,对待钻井的钻进趋势进行预测。结果表明:随着钻压和转速的增加,方位力和井斜力的变化规律不同,增加钻压,两个力波动的频率变小,波动的能量变大,但方位力的波动频率大于井斜力的波动频率,方位力的波动能量小于井斜力的波动能量;增加转速,方位力的波动频率变大,波动能量几乎不变,井斜力的波动频率变化不大,但波动能量变大;在实际的钻进过程中,为避免"方位漂移"现象的加剧,建议使用较低钻压或者高钻压钻进;为避免井斜加剧,建议使用低钻压和低转速钻进。     

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。     

旋转导向钻井工具姿态参数的模拟解算

根据旋转导向钻井工具姿态参数的求解需要,结合Taylor中值定理,提出一种模拟解算方法,分析了三角函数的展开式及其逼近表达式,并应用模拟乘法/除法器和负反馈电路设计了正弦函数拟合求解和姿态参数角直接解算电路.通过数值仿真和试验结果的对比分析,验证了解算电路的可行性,可以降低实时参数解算对计算机采集速度的要求,提高系统的动态控制性能.     

干热岩钻探井控技术研究

 干热岩地层通常为火成岩,地层可钻性差、温度高,钻探过程中容易发生漏失、井喷、井涌等事故。中国干热岩钻探井控技术及装备略显不足。为满足干热岩钻探高温井控需要,保障施工安全,分析了干热岩钻探地层温度、压力与井喷的关系。针对干热岩钻探特点,设计了旋转防喷器及配套控制系统,该旋转防喷器具有结构简单、耐高温、高转速、操作简单等特点。应用该旋转防喷器可有效改善干热岩钻探工作环境,降低钻探风险,确保施工安全。     

利用旋挖机实时钻进参数判定持力层的方法

旋挖钻机作为当前嵌岩桩成孔的一种重要的快捷施工方式,优势显著。其钻进过程中在线监控系统实时监测的随钻参数不仅仅可作为施工操作的主要依据,还可为嵌岩桩持力层的判定提供基础性数据。鉴于施工场地赋存环境的复杂性,钻进中必然导致钻进率、钻杆钻速、给进力、动力头扭矩等随钻参数的时空演化。根据采集的随钻参数数据库及理论分析,建立随钻参数随钻进深度的变化曲线,结果表明单因素变化曲线不能准确识别持力层。在此基础上,进一步提出基于多因素协同控制的持力层判定方法,建立岩体荷载强度模型进行基于随钻参数综合指标的持力层判定。采用该模型分析旋挖钻进过程中持力层岩体的强度和承载力,与地质勘测中的岩体强度测试结果对比,所判定的持力层特征符合实际。由此可见,基于随钻参数的持力层判定方法进行钻进过程中的岩层特性确定及持力层判定是可行的,可用于不同赋存环境下钻进过程中的持力层辨识。