深井液控导向纠斜机构的动态仿真及实验研究

深井自动垂直钻井工具工作于数千米深的井下,对其上的液压导向机构的性能有较高的要求.利用仿真软件包AMEsim对该液压导向机构进行接近于实际工况的仿真,揭示了这种液压系统的特有的性能.特别是超常环境压力下系统仿真结果表明,由于超常环境压力可改善系统的吸油性能,因而使得该系统具有适应超常环境压力的特性.对液压导向机构的理论和实验分析证明了系统仿真的有效性.     

复合钾盐生物聚磺钻井液在长庆水平气井的应用

为解决长庆气田天然气水平井施工中位于斜井段位置的井壁失稳和钻头泥包技术难题,室内研究了复合钾盐生物聚磺钻井液体系,并在长庆地区15口水平井应用.结果表明,该体系表现出防塌能力强,页岩回收率达到78%以上,易塌层平均井径扩大率低于20%;性能易调控,具有良好的井眼净化能力,泥饼薄、坚韧、致密光滑,摩阻系数控制在0.026 2~0.034 9.与同区块非试验井相比,不仅井下安全,井壁稳定,井眼畅通,而且钻井平均机械钻速都提高了40%以上.该体系成功解决了因泥页岩水化膨胀而引起的缩径扩径、掉块坍塌、高摩阻大扭矩、钻头泥包等技术难题.     

ARO型四臂锚杆钻车用新型干式吸尘钻杆的研发

针对ARO型四臂锚杆钻车所需的国产Ф22×5-2200、2500 mm干式吸尘回转钻杆的弹性不足、质量波动大、出现早期断裂和弯曲的问题,经多次现场试钻调查和残体分析,并结合所积累的信息和经验,从Ф22×5 mm管坯以及钻杆的几何结构参数、钢种、钢质标准、钢管冶轧工艺、钻杆制造工艺(含机加工、热处理、表面强化)和使用技术等6个方面,进行了系统地创新和改进,机械性能与质量稳定性全面提升.     

3NB2200型大功率钻井泵的泵压分析研究

钻井泵是输送泥浆及执行钻井水力程序的关键设备,其性能与可靠性在钻井作业中的重要性已为人们所公认.泵压的高低直接影响到高压喷射钻井的速度.为了保证大功率钻井泵具有高泵压,提高钻井泵的效率和钻井的速率,对影响钻井泵的排出压力因素做了分析,为今后大型钻井泵的设计及使用提供参考.     

钻柱振动条件下的钻井液冲蚀引起的钻柱失效*

钻柱失效问题已经成为高压喷射钻井技术发展和推广的瓶颈。建立了一种钻柱失效的新理论模型,利用振动的知识研究钻柱的失效情况,分析钻柱在振动条件下的位移和速度,在此基础上利用冲蚀理论对钻柱的失效进行研究,分析得出钻井液对钻柱的冲蚀磨损量和最大冲蚀角。根据算例计算与分析,对应算例参数进行室内实验和井场实验设计,完成实验的验证与结果分析。结果表明:在考虑钻柱振动条件下,钻井液对钻柱的冲蚀磨损量要远大于未考虑钻柱振动条件下钻井液对钻柱的冲蚀磨损量;同时得知最大冲蚀角与冲蚀理论中的规定是完全吻合的以及钻井液对钻柱冲蚀所发生的最大角度在钻柱有无振动的条件下是相同的。研究结论对于在石油钻井中如何减少钻柱的失效及如何提高钻柱的使用寿命具有一定的理论参考意义。     

海底泵举升系统回流管道内钻井液举升效率

海底泵举升系统是无隔水管钻井液回收(riserless mud recovery,RMR)钻井技术的核心设备,该系统将钻井液和钻屑通过回流管道泵送至钻井平台,能够有效解决深水钻井作业所遇到的泥浆密度窗口过窄的难题,同时能够降低对海洋钻井平台的要求。回流管道作为钻井液和钻屑返出海面的通道,其设计的合理性关系到整个举升系统能否有效运行。结合由钻井液和钻屑组成的混合流体在回流管道内的流动特性,建立回流管道内混合流体流动的控制方程,探究混合流体的流态判别方式,分析回流管道内钻井液举升效率的影响因素。研究成果有望为海底泵举升系统回流管道的设计提供理论依据。     

柔性导轨制孔机器人及变刚度技术研究现状

柔性导轨制孔机器人属于轻型自主移动式制孔设备当中的典型代表,具有小型化、成本低等特点,引起了国内外飞机制造厂商的重点关注。然而,由于导轨柔性不足,限制了其应用范围,只适合于飞机大部件、小曲率表面的制孔和装配。为解决此问题,扩大其应用范围,本文对柔性导轨制孔机器人、变刚度技术进行了综述,创新性的提出了变刚度柔性导轨技术与导轨制孔机器人技术相结合的方案。     

深水油气田控制井眼缩径的钻井液密度研究

深水地层上覆岩层压力低,钻井安全泥浆密度窗口窄,发生井下事故的风险更大,需要确定水平井眼的变形规律,减少或避免因疏松砂岩储层蠕变缩径造成的井下复杂情况和事故。荔湾3—1气田是我国第一个即将投入开发的深水油气田,利用分级加载的方式测试了荔湾3—1气田疏松砂岩储层的蠕变变形规律。应用拉格朗日元法进行数值模拟计算,得出了荔湾3—1气田疏松砂岩储层水平井井眼缩径变形随时间的的变化规律和控制井眼缩径率的钻井液密度图版,分析了水深对水平井井眼变形的影响。结果表明,在相同条件下,深水油气田因疏松砂岩储层蠕变缩径而影响水平井安全钻进的风险比陆地和浅水油气田更小。研究结果对确定深水水平井安全钻井周期和开展水平井极限延伸长度的研究具有指导意义。     

丛式钻井防碰预警系统测量模型的建立

为防止丛式钻井碰撞事故的发生,设计了丛式钻井防碰预警系统。系统的测量模型是根据弹性波的球面扩散和衰减吸收理论进行研究,通过实时检测成井中振动信号的方法进行数据处理,从而分析判断故障发生的可能性并及时预警。结果表明,建立的测量模型应用于丛式钻井防碰预警系统,很好地解决了丛式钻井中的安全生产问题,提高了钻井效率。     

深水钻井井身结构设计参数的选取

深水钻井具有自然灾害多、安全作业窗口窄、完井井眼大的特点。在实际工程设计中面临着套管下入层次多、可选尺寸少等问题,增加了深水井身结构设计的难度;因此在实际工程中特别需要更科学的井身结构设计方法。鉴于目前海洋钻井手册井身结构设计采用的设计参数是陆地钻井的经验值,缺乏对深水作业特点的考虑,因此十分有必要研究这些参数对于深水的适用性,以避免因设计不合理而造成的井下事故。在充分考虑深水钻井特点的基础上,给出了深水油气井井身结构设计参数的选取办法及推荐值;与传统的井身结构设计方法相比,深水井身结构设计还要考虑深水作业过程中隔水管解脱的工况,以及当量循环密度、井涌余量等参数的影响。研究对陆地及浅海钻井井身结构设计也具有一定的借鉴作用。