浅谈复杂地层条件下泥浆护壁在钻进过程中的应用

现在,对于钻探施工安全而言,复杂地层的钻进事项变成了最主要的问题,怎样处理复杂地层的钻进安全事宜,对生产安全、生产效率以及施工成败等均起着至关重要的影响。为了更好地推动我国复杂地层钻进行业的发展,我们理应对相关钻进技术有一定的了解,以更好地指导实践工作。该文对当前泥浆护壁钻进技术存在的不足及其要求展开了简单的分析,并对其在钻进过程中的运用进行了详细的阐述,以供参考。     

空气潜孔锤钻进和普钻在伊利地区矿区中的应用比较

本文着重介绍了空气潜孔锤钻进的工艺原理、各地层的钻机方法、操作规程及注意事项、分析了常见事故,提出了应对措施。在同一区域相同地质条件、相同地质技术要求时,通过两口相邻井分别使用空气潜孔锤钻进和泥浆循环钻进的对比,其钻井效率可提高2～3倍;根据空气潜孔锤钻进在伊犁脑艾图矿区的使用情况认为空气潜孔锤钻进能有效提高钻进效率,较好地体现出其潜在的经济与环保价值。通过对伊犁脑艾图矿区的地质条件和钻进要求提出了各种地层使用空气潜孔锤钻进的方法,包括土层中气动潜孔锤的钻进方法、卵砾石层中气动潜孔锤的钻进方法、硬岩地层和基岩地层中气动潜孔锤的钻进方法。     

国内破碎复杂地层钻进技术的研究现状与展望

分析了破碎复杂地层的特点;介绍了国内破碎复杂地层钻进技术中的液动潜孔锤钻进技术、气动潜孔锤钻进技术、潜孔锤反循环钻进技术和金刚石钻进技术中植物胶类钻井液的研究现状及应用情况;并对破碎复杂地层钻进技术的发展提出了几点浅见。     

聚能爆破在大直径硬岩钻进中的应用及影响因素

通过对大直径硬岩钻进常用钻进方法优缺点的分析，结合对聚能爆破原理和影响因素的探讨，提出了大直径硬岩钻进中采用聚能爆破和普通钻进方法相结合的复合钻进工艺，指出聚能爆破在大直径硬岩钻进中具有广阔的应用前景。     

跟套管钻进技术在石油钻井中应用的研究

石油钻井过程中,上提钻柱时,由于钻柱的活塞作用,造成井壁坍塌,钻头被埋的事故。此外,为了实现钻进与下套管同步进行,节省钻进成本,本文笔者通过分析,将传统的钻井工艺加以改进,结合国内外的一些专家学者的研究成果,提出应用于石油钻井的跟套管钻进技术(Drilling Technology with Casing)。本文介绍了跟套管钻进在石油钻井中应用的优势,同时利用跟套管钻进技术的思想对普通的钻机、钻杆等所作加以改进,并分析了适合石油钻井领域的钻机。介绍了跟套管钻进相对于普通的钻进步骤上的不同之处。     

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.     

论工程地质钻探的钻进技术

工程地质钻探中的钻进目的是获取地质资料和岩土层的各项物理、化学参数,来进一步确定力学参数.本文对工程地质钻探中的钻进技术及其应用做了说明.钻进方法有多种,根据岩土的破碎方式可分为:冲击钻进、回转钻进、冲击回转钻进以及振动钻进等.笔者试图通过本文为从事工程钻探的朋友们提供设计和施工依据.     

全断面钻井钻头结构的优化

在扼要介绍了近年来钻井法凿井方案的基础上，为了提高钻进效率，研究实施了全断面一次钻进的方法。在实际应用中其钻进效率并不高，本文就其原因进行分析，对全断面一次钻进钻头结构进行优化，提出了解决方案，为类似工程施工提供了成功的经验     

复杂地质条件矿井水平定向钻进施工技术分析

我国引进的煤层水平定向钻进技术,应用于煤矿井下地质构造探测和高瓦斯矿井抽采瓦斯收到了良好的效果,但在地质构造复杂的矿井,水平深孔钻进受到诸多因素的制约。文章结合焦家寨煤矿工程实际,分析探讨钻进施工技术,对地质条件相似的煤矿进行水平定向钻进具有借鉴作用。     

金刚石钻进能量与花岗岩地层风化程度的关系

基于钻进过程监测系统在充填土-风化花岗岩地层中对液压旋转钻进的监测数据,对金刚石钻进系统的能量进行了分析.结果表明,钻进系统的能量分布与在普通风化花岗岩地层中的结果一致,黏滞能、动能以及钻进总能量与岩石的风化程度呈负相关,轴力功与岩石的风化程度呈正相关,说明金刚石钻进能量与岩石风化程度具有很好的响应关系.动能、轴力功及黏滞能受钻进方式影响,用于地层识别将受严格的可比条件限制.金刚石钻进比功随岩石风化程度的增强而减少,在不同风化程度的岩层中具有很好的分区性.而且,在充填土及全风化、强风化花岗岩地层中,金刚石旋转钻进比功值明显低于冲击凿碎比功,在微风化的坚硬岩中,旋转钻进比功则明显高于冲击凿碎比功.     

反井钻机ZX315镐型镶齿滚刀有效钻压分析

反井钻机在金属和非金属矿山坚硬岩石地层中钻进井筒时,在因反井钻杆和硐室空间问题限制钻机能力的情况下,经常需要采用略高于有效破岩钻压进行钻进,而通过全尺寸滚刀破岩实验或单齿压入实验可以判断有效钻压.选用ZX315镐型镶齿滚刀和单轴抗压强度141.6 MPa的花岗岩,进行直线往复式滚刀破岩实验对.在25～150 kN不同钻压时,通过观察破岩面、称重破碎岩碴、记录实验数据,分析得到钻压与破岩体积关系曲线拐点,进而获得有效钻压为100 kN,根据钻压与滚动力关系曲线得到滚刀的滚动摩擦因数为0.203,通过对岩石单轴抗压强度和有效钻压的拟合,得到单轴抗压强度与有效钻压的关系公式,可计算得到有效扭矩.通过对不同岩石的有效破岩钻压分析,得到有效破岩钻压与岩石单轴抗压强度的关系,并推算得出ZX315镐型镶齿滚刀的有效钻进钻压近似为岩石单轴抗压强度的75.48％.     

连续管小尺寸涡轮钻具三维叶栅设计研究

选用五次多项式法构造出涡轮叶片的多个截面线型,确定截面前后缘圆弧圆心的坐标。利用B样条曲线连接各截面前后缘圆弧圆心的坐标,从而过渡各截面线型,优化设计出一种连续管作业用的小尺寸、高效率三维叶栅涡轮钻具。通过流场数值模拟、水力循环试验两方面分析,验证了采用三维叶栅造型法设计小尺寸涡轮钻具的可行性。分析结果表明,在一定循环排量下,三维叶栅涡轮节理论分析的最高效率为62.88%,水力循环试验测试的最高效率为54.25%,三维叶栅涡轮节水力性能明显提高,提高了工作效率,降低了钻井成本。     

碳纤维复合材料小孔钻削工艺参数优化

采用硬质合金麻花钻进行了碳纤维增强树脂基复合材料直径3 mm小孔的钻削试验,研究了工艺参数、刀具磨损对切削力和制孔质量的影响规律.首先,通过钻削试验,测得了不同工艺参数下的钻削力,回归分析得到了钻削轴向力和扭矩与转速和进给速度之间的关系式.然后,通过刀具磨损试验,获得了后刀面磨损量随制孔个数的变化曲线;对孔出口毛刺损伤进行测量统计和分析拟合,得到了毛刺面积与钻削扭矩间的关系式.最后,以材料去除率最大为优化目标,以钻削后无分层且毛刺损伤满足要求为约束条件,建立了工艺参数优化模型,获得了最优转速和进给速度.     

单个颗粒在垂直同心环空牛顿流体及幂律流体中运动规律的研究

本文选择更接近于实际的实验参数,使用全尺寸的环空实验架,在牛顿流体及幂律流体中做了颗粒上返及下沉规律的实验。运用数理分析和模型实验方法设计了实验方案,用统计分析方法采集并处理数据。通过计算机用多项式对实验结果做曲线拟合,得出了颗粒粒径、内管转速、环空平均流速等单因素的影响规律。运用量纲分析方法寻找各单因素影响规律之间的关系,从而得出了单个颗粒在牛顿流体、幂律流体中,轴向流和螺旋流流场下上返以及在静止和旋转流场中下沉规律的半经验公式。最后运用流体力学理论对结果进行了分析,认为在分析颗粒在环空中运动规律时,应区别颗粒在环空中上返和下沉两种情况,而不应在上返规律中直接套用下沉规律的结果。     

钻井学习曲线研究

学习曲线常用于中短期的经营规划中,国外已开始将其用于钻井周期测算．用塔里木油田两个区块的预探井、评价井和生产井的实际资料,分析了学习曲线在石油钻井中的运用条件．普通学习曲线的运用条件为“五个相同”,即区块、井别、井型、目的层和井深相同,并用实际资料计算验证,计算误差不超过５％,效果良好．鉴于同一区块中井别、井型、目的层相同的井,通常井深有不同程度的差异,只满足前面四个条件,使学习曲线的运用范围受到很大限制,提出了以钻时指数曲线与普通学习曲线相结合的修正公式,扩大了学习曲线的运用范围．实例计算误差小于２０％,比现行的计算误差低．用实例求出了其学习率及其相应参数．提出了对学习效果的双赢分配方式．     

新型聚合醇钻井液抑制性能研究

基于页岩气开发中对页岩井壁稳定的严格要求和聚合醇抑制剂在钻井液中性能特点,应用聚合醇(丙三醇、乙二醇和聚乙二醇200)与水共同构建钻井液液相的研究方法,配制了新型聚合醇钻井液。通过抑制膨润土造浆实验、页岩膨胀实验和页岩滚动分散实验,对比评价了新型聚合醇钻井液与传统应用抑制剂的钻井液的抑制性能。结果表明,与传统应用抑制剂的钻井液相比,新型聚合醇钻井液更有利于抑制膨润土的水化造浆、页岩水化膨胀和页岩水化分散,具有更佳的应用前景。     

井打在大尺度裂缝上的缝洞型油气藏试井模型

大尺度的碳酸盐岩缝洞型油气藏,常规试井分析的方法受到实际地质特征的限制,简化的模型有时不能满足求解要求。针对此问题,建立了基于线性流考虑缝洞特征尺度的井打在裂缝上的边缝洞试井解释模型,利用拉普拉斯变换和改进的Stehfest数值反演(AWG)求解并在MATLAB中编程绘制了双对数典型曲线。通过对典型曲线进行敏感性分析,得到其规律如下:溶洞半径主要影响了裂缝过渡段和溶洞响应阶段,其半径越大,在裂缝过渡段压力导数曲线形态不变但向下平移,其溶洞响应段波谷越深;储容比在更大程度上决定了溶洞弹性膨胀能量的大小,同时也影响了流体从裂缝中流入井筒的启动时间即流速,储容比越大,井储和表皮效应阶段启动时间越早,溶洞响应段波谷越深;裂缝系统渗透率与裂缝和溶洞系统渗透率之和的比值决定了流体在裂缝中的流动能力,其值越小,典型曲线向右平移,井储和表皮效应阶段的启动时间越晚。通过VB编程,利用该模型的典型曲线对塔里木油田某井的现场数据进行了拟合,其拟合效果较好,对特征参数的解释结果也比较符合该井的实际地质资料。     

顺托果勒区块志留系水平井造斜段力化耦合井壁稳定研究

根据地质构造特点及实际生产需要,顺托果勒区块非常适合布置水平井,尤其在造斜段钻进时以斜井弱面理论为基础的坍塌压力计算结果显示井壁稳定性良好,但现场复杂情况统计结果表明,水基、油基钻井液条件下,该区块水平井造斜段均出现大面积垮塌、阻卡掉块严重的情况,平均扩径率高达26.96%,严重影响钻井周期。为寻找解决途径,从该区块水平井造斜段I/S混层占优的地层岩性特点出发,从根本上抑制水化膨胀带来的附加作用,建立标准膨胀率-活度曲线,标定钻井液活度窗口,在钻井液活度窗口的限定下,使井壁稳定问题重新回到斜井弱面理论上来。结果表明在考虑了钻井液活度窗口的情况下,该区块新钻水平井造斜段扩径率降低85.69%,井壁稳定得到保障。     

纳米植物胶钻井液低温流变特性

钻井液的低温流变特性是冻土天然气水合物钻探研究中的关键问题之一。将纳米材料应用于植物胶无固相钻井液体系;并对其低温流变特性进行专门研究具有重要意义。以KL植物胶与瓜尔胶为研究对象,采用理论分析与试验研究相结合的方法,开展了纳米植物胶钻井液低温流变特性研究。首先,通过试验分别获得了两种纳米植物胶钻井液的优化配方。然后,试验绘制其剪切应力-剪切速率变化曲线;并应用回归分析法和最小二乘法,分别采用宾汉模式、冥律模式、卡森模式以及赫-巴模式对植物胶钻井液在不同温度条件下的试验结果进行回归拟合,对其流变模式进行探讨。分析结果表明,冥律模式是描述纳米植物胶钻井液低温流变性能的最佳模式。最后应用该模式对所研究的钻井液进行了低温流变性能表征。     

高分子材料-钢摩擦副湿磨粒磨损机理的试验研究

采用销盘式试验机对聚四氟乙烯和丁腈橡胶的磨损特性进行了研究。试件浸入水或钻井泥浆中,在不同的正压力和转速下进行试验。在试验中,还采用了固相含量分别为0.02％和0.13％(重量百分比)的两种泥浆。磨损表面用扫描电镜和X射线能谱仪进行了观察。试验结果表明,泥浆的固相含量对高分子材料的湿磨粒磨损起着重要作用,丁腈橡胶在泥浆中的抗磨性比聚四氟乙烯好得多。