利用岩屑波速随钻检测地层可钻性及优选钻头类型

研制了随钻测量钻井岩屑声波速度的便携式钻屑波速测试系统，并对岩屑波速进行了测试，建立了岩屑波速与可钻性级值的关系模型。利用该模型，可随钻标定地层的可钻性级值。对数百只钻头的使用资料进行了统计分析，建立了钻头类型与地层可钻性级值的对应关系。根据地层可钻性的随钻标定结果及变化趋势，利用钻头类型与地层可钻性级值的对应关系，即可优选出适合于待钻井段的钻头类型。在DW-1井上进行了钻头优选现场试验，证明该方法是有效的。     

岩石可钻性研究

为满足优质高速钻井的要求,需要对岩石可钻性做出更加精确的观测。本文对岩石力学参数和可钻性级值通过多元回归的方法得出了围压下岩石可钻性级值的相关模型,通过该模型,可以更准确的预测地层岩石可钻性。     

一种利用岩石强度刻划试验确定岩石PDC钻头可钻性级值的方法

基于微钻岩石可钻性试验与岩石强度刻划试验破岩机制一致性,通过开展试验获得两种试验岩石破碎比功的转化关系,结合岩石PDC钻头可钻性级值求取方法,建立利用刻划岩石破碎比功求取岩石PDC钻头可钻性级值模型,形成一种通过刻划岩心表面得到岩石PDC钻头可钻性级值剖面的方法。结果表明,该方法不但与微钻可钻性试验结果具有很好的一致性,还充分表征了矿物组分、胶结强度、微观结构等复杂因素变化对岩石PDC钻头可钻性级值的影响,且不破坏岩心的整体结构,提高了岩心的利用率,推广应用价值高。     

基于可钻性的地层分层方法

根据测井资料可以得到整井每一个测点的岩石的可钻性级值。在实际的应用中是不可能逐一地去分析每一个点的岩石可钻性级值,只能是按岩石可钻性,对整井段进行分层,然后对每一个井段进行分析。数学上有一种按照样本的、彼此相近的程度进行分类的理论,称为模糊聚类。人们利用它的基本原理在岩土工程中进行了膨胀土的分类、砂土的地震液化判别等。利用多参数因子的模糊聚类分析,对测井资料实测得到的原始剖面中分布与性质相近的地层进行合理的模糊聚类合并。根据岩石可钻性级值采用模糊聚类的方法对井段进行分层,求出每一段的平均岩石可钻性级值、最高和最低的值,最终实现分层。该方法的实现将使钻井速度大幅度提高,钻井成本也会大大降低。     

钻软硬交错地层时钻头弯矩及转角的计算方法

本文详细地分析了从软地层钻入硬地层前后,钻头上产生弯矩的原因及计算方法。根据软硬地层的可钻性不同,钻速及相应的地层对钻头的反作用力也不同的原理,推导了在钻过交界面前后钻头的转角、钻具的反力矩及软硬地层中不同钻速与时间的关系式及微分方程,给出了方程的解。求解结果表明,钻头的转角和弯矩是随时间的延长而逐渐增大,在全部钻完交界面时达到最大值;钻头弯矩与交错层的可钻性、下部钻具的结构和钻头的几何尺寸有关,并且与所加的钻压成正比。     

PDC钻头钻进的岩石可钻性研究

用微型PDC试验钻头模拟全尺寸PDC钻头的切削破岩方式在岩样上钻孔,测定了石油钻井所遇地层岩心的微PDC钻头可钻性指数(PDT).研究了微PDC钻头可钻性指数和微牙轮钻头可钻性指数(UDT)的关系.研究表明,基于牙轮钻头钻进特点的油矿地层可钻性分级.同样适用于PDC钻头钻井.在岩石可钻性方面.PDC钻头对地层的适应性较差.PDC钻头钻进时,存在着极限等级值和有效等级值.当地层等级值大于极限等级值时。其破岩效果差,当等于或小于有效等级值时,效果最好.     

模拟地层条件的岩石抗钻特性

可钻性级值及单轴抗压强度不能全面、客观分析地层条件下岩石抗钻特性,而利用三轴抗压强度指导钻头选型及钻速预测又受到缺乏连续地层强度特性剖面的制约。针对这一问题,基于模拟地层条件的三轴抗压强度实验、波速实验及微钻头可钻性实验,通过多元回归分析,分别建立了三轴抗压强度、可钻性级值多因素关系模型。在此基础上,利用测井资料建立了抗钻特性参数连续剖面,揭示了抗压强度分层规律。俄罗斯远东鄂霍次克海域V区块实例研究表明:以三轴抗压强度为基础的PDC钻头优化设计取得了钻井提速显著、钻头寿命明显延长的综合效果。     

测井资料在钻头选型方面的应用

利用测井资料进行钻头选型是一项新技术，可以用来解决目前国内在钻头选型方面存在的困难和问题。通过室内实验和现场资料统计，建立了地层岩石声波时差与岩石可钻性的关系模型，利用该模型并结合新疆塔西南巴楚地区的地震、地质、测井及钻井资料进行了钻头的选型，确定了适合该地区的钻头类型，并在现场进行了应用，取得了良好效果     

井底压力条件下岩石可钻性实验及仿真研究

岩石的可钻性是正确评价是确定钻井参数、选择钻头类型、预测钻井效果以及规定钻进工作定额时所必需的;而以往岩石可钻性极值的确定都是在常压下进行的。常压下岩石的可钻性极值与井底压力条件下岩石可钻性极值相差较大,远不能满足工程需要。为此,提出了一种室内测定井底压力条件下岩石岩石可钻性极值的实验方法;并通过HyperMesh有限元处理器仿真得到井底压力条件下岩石的可钻性极值的仿真值。通过对实验数值和仿真数值的对比,二者误差都在10%以内。所以该实验方法能够较准确的得到井底压力条件下岩石的可钻性极值。从而更能够准确的选择钻头类型,优化钻进参数,指导工程实践。     

变程干涉仪测量声速研究

分析了声吸收对变程干涉仪测量液体声速所带来的影响以及电量监测引起的测量误差．结果表明，声吸收在一定条件下是影响声速测量精度的重要因素之一．     

钻屑量与钻屑瓦斯解吸指标在防突预测的应用

针对井下复杂环境因素对煤与瓦斯突出危险性预测指标确定的影响和预测指标确定的要求,着重研究了钻屑量与钻屑解吸指标在煤与瓦斯防突中的应用及钻屑瓦斯解吸指标之间的关系,分析了突出危险性预测中影响单指标值测定误差的常见因素,并在此基础上提出了一些指标测定中应该注意的事项和减少误差的措施.     

钻头选型通用方法研究

提出了一种既考虑地层的多种岩石力学特性又考虑钻头经济效益的具有通用性的钻头选型方法。该方法在待钻地层岩石力学性质评价的基础上,首先应用模糊优选理论建立了地层岩石力学性质相似层位的模糊优选模型,用其进行相似层位的优选,然后应用经济效益指数法对相似层位的钻头性能进行评价,最后给出合理的钻头选型结果。该通用钻头选型方法不受区域限制,克服了常规的依据地质分层或钻井经验进行层位相似判断的不足,不仅适用于PDC钻头选型,也适用于牙轮钻头选型。应用该方法对某新探区进行了钻头选型。现场试验结果表明,该方法是合理、有效的。     

钻头选型通用方法研究

提出了一种既考虑地层的多种岩石力学特性又考虑钻头经济效益的具有通用性的钻头选型方法。该方法在待钻地层岩石力学性质评价的基础上，首先应用模糊优选理论建立了地层岩石力学性质相似层位的模糊优选模型，用其进行相似层位的优选，然后应用经济效益指数法对相似层位的钻头性能进行评价，最后给出合理的钻头选型结果。该通用钻头选型方法不受区域限制，克服了常规的依据地质分层或钻井经验进行层位相似判断的不足，不仅适用于PDC钻头选型，也适用于牙轮钻头选型。应用该方法对某新探区进行了钻头选型。现场试验结果表明，该方法是合理、有效的。     

Improved computation of pressure coefficient and temperature coefficient of ultrasonic velocity in organic liquids

Based on Jacobson’s molecular free length theory in liquids and the relationship between the ultrasonic velocity and the molecular free length in organic liquids, the equations of pressure coefficient and temperature coefficient of ultrasonic velocity in organic liquids are derived. The calculated pressure coefficient and temperature coefficient of ultrasonic velocity are in good agreement with the measured results.     

有机液声速系数与分子自由程系数关系研究

在Ｊａｃｏｂｓｏｎ液体分子自由程理论以及液体分子自由程压力系数与温度系数的基础上，研究了有机液声速与自由程压力系数、声速与自由程温度系数的关系，给出了具体关系式．由此计算出的声速压力系数和温度系数与参考值符合良好     

液体声速压力系数与分子有效摩尔体积关系研究

由液体声速与自由程关系出发,导出声速压力系数表达式,并结合Ｋｕｃｚｅｒａ的结论,研究了液体分子有效摩尔体积与分子势能的关系．     

大位移钻井全井段岩屑动态运移规律

根据固液两相流理论,综合考虑岩屑的悬浮、滚动和滑动运移方式以及悬浮层固液相速度差和钻杆旋转的影响,建立大位移井全井段三层岩屑动态运移模型,用于模拟计算实际钻井中正常钻进和停钻循环的全部过程;基于有限体积法原理,引入SETS方法对模型进行数值求解,并进行模拟分析.结果表明:对于具有长斜井段的大位移井,环空岩屑床分布达到稳...     

内螺旋刀翼PDC钻头研究

针对自掩埋钻井新方法需要内排屑的问题,采用螺旋刀翼、内锥面、中心腔体等结构设计内螺旋刀翼PDC钻头,研究刀翼螺旋升角的变化规律,分析岩屑在刀翼刃部和刀翼面上的受力,建立岩屑推动力与刀翼螺旋升角的关系,优化刀翼螺旋升角,并进行台架实验。结果表明:内螺旋刀翼PDC钻头刀翼螺旋升角的理想设计范围为9°~52°,考虑加工和排屑通道大小等影响因素,其合理的设计范围为26°~52°,研制的钻头能迫使岩屑向其中心运移,并实现岩屑的良好流动,满足内排屑要求。