172组合减速涡轮钻具的研究与应用

针对普通涡轮钻具转速高、扭矩小、压降高、型号单一,与牙轮钻头和PDC钻头不相适应,采用积木式涡轮节和2K-H-NGW型多列行星轮系减速传动方案设计了新型172mm组合减速涡轮钻具。室内实验表明,新型172组合减速涡轮钻具转速适中、扭矩大、压降低,能与高速牙轮钻头和PDC钻头匹配;现场应用表明,新型涡轮钻具能满足高速牙轮钻头和PDC钻头需要,寿命长,采用减速涡轮复合钻井方式可以较大幅度提高钻速;建议加大组合式减速涡轮钻具研究投入力度,并将新型涡轮钻具应用于深井超深井钻井。     

TRO-121减速涡轮在塔深1井应用

中转速、低压降、高扭矩减速涡轮钻具配合优质PDC钻头钻进,可大幅度提高超深井的钻进速度。介绍了121mm减速涡轮钻具的工作原理及特点,及在塔河油田塔深1井的试验情况。试验表明,减速涡轮钻具配合PDC钻头钻进比转盘旋转钻进的机械钻速提高96％,有利于缩短钻井周期,节约钻井成本,取得了较好的效果。     

新型减速涡轮钻具应用研究

在常规涡轮钻具基础上研制出的新型减速涡轮钻具,由涡轮节、支承节、减速节3部分组成,能使其原有的高转速降低到能满足高效钻头使用要求的中、低转速,而且相应地提高了其工作扭矩。减速涡轮钻具配合高效钻头技术在中原油田的应用结果表明,这项技术能大幅度地提高中、深井的机械钻速;具有较好的防斜打快功能,在西部新区山前高陡构造地层具有广阔的应用前景。     

齿轮减速涡轮钻具改进钻井效果

对一种新型井下液压马达（齿轮减速涡轮钻具）的应用效果及其优越性的开发进行了介绍。第一代齿轮减速涡轮钻具ＴＲＭ－１５９被广泛地应用于俄罗斯的油气井钻井中,该齿轮减速涡轮钻具有岩石中的钻进速度超过了３．５ｍ／ｍｉｎ,其最佳效果是在西西伯利亚完井井与西方公司生产的旋转刮刀式钻头的组合使用,在世界上最深井Ｋｏｌａ井（１２２６０ｍ）的钻井成功地应用于耐热型的齿轮减速涡轮钻具,在使用ＰＤＣ钻头的高温（温度超过     

JWZ250减速涡轮钻具在丘东10井的现场试验

中转速、低压降、高扭矩减速涡轮钻具配合高效优质PDC钻头或高速长寿命ATM、MAX等系列牙轮钻头钻进,可大幅度提高大直径井眼的钻进速度。介绍了?250mm减速涡轮钻具的工作原理及特点,及在吐哈油田正东10井的试验情况。试验表明,减速涡轮钻具配牙轮钻头钻进比转盘旋转钻进的机械钻速提高230%;配PDC钻头钻进比转盘旋转钻进的机械钻速提高336%。从而缩短了钻井周期,节约了钻井成本,取得了较好的效果。     

JWZ250减速涡轮钻具在丘东10井的现场试验

中转速、低压降、高扭矩减速涡轮钻具配合高效优质ＰＤＣ钻头或高速长寿命ＡＴＭ、ＭＡＸ等系列牙轮钻头钻进,可大幅度提高大直径井眼的钻进速度。介绍了φ２５０ｍｍ减速涡轮钻具的工作原理及特点,及在吐哈油田正东１０井的试验情况。试验表明,减速涡轮钻具配牙轮钻头钻进比转盘旋转钻进的机械钻速提高 ２３０％;配 ＰＤＣ钻头钻进比转盘旋转钻进的机械钻速提高３３６％。从而缩短了钻井周期,节约了钻井成本,取得了较好的效果。     

新型涡轮钻具的组合设计

改善常规复式涡轮钻具性能取决于抓好先进的涡轮叶栅水力设计和采用独立滚动球轴承支承节环节。带同步减速器涡轮钻具可克服常规涡轮钻具和螺杆钻具的固有缺点，是提高我国深井钻井技术的关键装备。文中就减速器的形式对减速涡轮钻具进行分类讨论，最后还比较了４种井下动力钻具的优、缺点。     

叶片数对水力减速级涡轮输出性能的影响研究

在涡轮钻具中装入一定数量的水力减速级涡轮可以显著降低涡轮轴的空转转速及工作转速,但目前对水力减速级涡轮的研究较少。鉴于此,借助NUMECA软件包,建立了不同叶片数的三维定转子模型,研究了定转子叶片数对水力减速级涡轮水力性能的影响。分析结果表明:在高转速下,随着叶片数的增加,水力减速级涡轮的制动扭矩呈先增大后减小趋势,轴向力呈先减小后增大趋势,压降呈先降低后增加趋势。当叶片数为30片时,扭矩、轴向力及压降等水力性能达到最优;某型号涡轮钻具100级涡轮级定转子配合50级水力减速级定转子,能够有效降低涡轮钻具的工作转速和空转转速。所得结论对水力减速级涡轮的设计具有参考价值。     

减速涡轮钻具设计方案的可拓综合评价方法

设计方案选择是否得当关系到产品的功能、性能和成本。为了客观、综合的评价减速涡轮钻具设计方案，给出了形式化待评方案综合评价物元模型，在此基础上提出了一种定性与定量相结合的减速涡轮钻具设计方案评价方法。该方法利用可拓理论对经典集合论的语义进行扩展，利用模糊化思想对定性指标进行量化，给出越大越优指标和越小越优指标的关联函数模型。通过关联度和综合指标值的计算，客观地给出了减速涡轮钻具设计方案综合评价结果。用实例验证了该评价方法的可行性与实用性。     

井底马达(下)——技术状况和发展趋势

六、在研制和现场试验中井底马达和部件的性能数据 (一)涡轮钻具 在表18中,综合列出了新式涡轮钻具的主要性能数据。 由惠特尔公司设计的6 3/4英寸涡轮钻具是以反流转子和定子叶片系统而工作的[35]。它包括两级行星齿轮减速、一组密封轴承盒和两个供油补偿系统。所有高功率涡轮钻具技术上     

超深井TRO-127两级减速涡轮钻具的研究

针对我国超深井深部高温高压井段难钻地层钻速低的现状,设计并试制成功一种具有储油补偿系统和金属端面密封结构的耐高温、长寿命TRO-127两级行星齿轮减速涡轮钻具。在塔河油田塔深1井和TH12509井165.1mm超深井段的现场试验结果表明,TRO-127减速涡轮钻具复合钻井的平均钻速比同井下部相邻地层转盘钻进方式的平均钻速提高了92%～115%,比邻井转盘钻井方式钻进相同地层的平均钻速提高了123%。建议在我国西部超深井深部小井眼井段推广应用减速涡轮钻具复合钻井工艺,以加快深部油气藏的勘探与开发步伐。     

TPM—195型减速涡轮钻具

<正> 据近期《石油消息》报道,全苏钻井科学技术研究所彼尔姆分所研制成一种用于钻探深井的TPM—195型减速涡轮钻具。这种钻具既可与Φ215～269.6mm的型钻头匹配使用,也可与开式轴承牙轮钻头匹配使用。 TPM—195型减速涡轮钻具由两节3 1—195型涡轮、中间轴承节、减速器和下轴     

4种井下减速器与涡轮节串联组合的对比分析

在介绍４种井下减速器工作原理的基础上,探讨了这些井下减速器与涡轮节以１加１方式、２夹１方式串联的特点,并着重阐明了这２种串联方式的机理。通过对几种减速涡轮钻具特性的对比,指出发展带同步减速器或摩擦滚珠减速器的２夹１联涡轮钻具大有前途。     

TDR1-127减速涡轮钻具在塔河油田超深井的试验研究

为提高塔河油田超深井小井眼钻进速度,缩短钻井周期,设计并试制了一种具有金属密封的TDR1-127减速涡轮钻具,并在TH12509小井眼井中进行了试验,试验井段的钻速与同井相邻地层转盘钻井方式的钻速相比提高了80%以上,与邻井转盘钻井方式钻进相同地层的钻速相比提高了55%以上。理论与试验结果表明,TDR1-127减速涡轮钻具结构设计合理,工作寿命长,能够满足塔河油田超深井小井眼复合钻井需要,可进一步推广应用。     

2010年第2期部分文章预告

<正>定向喷嘴PDC钻头井底流场特性研究俄罗斯萨哈林E号区块优快钻井技术初探与思考TDR1-127减速涡轮钻具在TH12509超深井的试验研究郑平01-1煤层气多分支水平井优化设计与实践?311 mm垂直钻井系统现场试验     

新型高温高速涡轮钻具测试系统研制

涡轮钻具具有高转速、低扭矩、耐高温等特点,是高温深井钻探重要井下动力钻具之一;涡轮钻具室内实验可有效反映涡轮钻具的性能特点,是涡轮钻具研发必不可少的重要环节。现有井下动力钻具测试平台通常针对螺杆钻具设计,额定转速较低,无法满足耐高温高速涡轮钻具测试试验需要。本文针对涡轮钻具特点和现有测试平台的不足,研发了一套耐高温高速涡轮钻具测试平台。应用该平台对Φ89 mm涡轮钻具进行了测试试验,试验结果表明：该测试平台操作方便、自动化程度高、测试数据准确、工作性能稳定,达到了预期的设计目标,验证了此测试平台的合理性。     

流体介质对高速涡轮钻具力学性能影响研究

提高涡轮钻具的力学性能一直是涡轮钻具研究的主要内容。为此,以178 mm高速涡轮钻具为原型,在台架试验的基础上,利用CFD方法,研究了不同介质密度、不同介质黏度对涡轮钻具力学性能的影响。研究和试验结果表明,随着介质密度的增加,高速涡轮钻具的压降、工作转速对应的扭矩及输出功率均会增大,介质黏度的改变对高速涡轮钻具的扭矩和输出功率基本无影响。在进行涡轮钻具设计时,应该考虑其对流体介质物理性质变化的适应能力,合理设计工作转速范围。现场使用涡轮钻具,当钻井液密度、黏度发生改变时,应注意调整泵压、钻压以保证最佳工况。     

涡轮钻具水力设计与分析方法应用现状研究

涡轮钻具是一种重要的钻井工具,涡轮叶型线特征是其水力性能设计与分析的关键因素。在分析涡轮钻具水力工作原理的基础上,研究了涡轮钻具水力性能设计研究现状,详细比较分析了涡轮钻具水力性能设计的理论方法、计算机建模与仿真及水力性能试验分析方面的研究现状与发展水平,提出了计算机辅助设计及理论分析。与试验修正相结合的综合研究方法是涡轮钻具水力性能设计与分析的重要方法,对涡轮钻具水力部件的主要问题与发展趋势进行了展望,为涡轮钻具的水力设计提供参考。     

涡轮钻具复合钻进技术

涡轮钻具复合钻进技术是大幅度提高钻井速度、防斜打快的主要手段之一,随着涡轮钻具性能、型号的完善,加上高效PDC钻头的蓬勃发展,涡轮钻具复合钻井技术将得到大规模推广应用。在对涡轮钻具和螺杆钻具结构、性能和使用优缺点进行对比的基础上,提出了涡轮钻具复合钻进最佳工况的概念,给出了明确的转速范围;从涡轮钻具的特性和PDC钻头配合要求着手,详细论述了涡轮钻具复合钻进的机理;建立了涡轮钻具系统在钻井过程中的动态和纵向振动模型,为获得最佳的涡轮钻具复合钻进效果提供了理论依据。在国内高陡构造的典型地区进行防斜打快的应用实例表明,机械钻速明显提高,钻井周期大大缩短,钻井成本大幅度下降,经济效益显著。     

涡轮钻具发展趋势

涡轮钻具因其耐高温、高转速的特性，使其在高温和硬岩土壤地层的钻井工程中起到了关键的作用，已成为目前高温高压油气井钻井领域中的研究重点之一。文章首先从涡轮钻具的发展历程入手，对涡轮钻具的分类做出了系统地概括，重点阐述了涡轮钻具的基本特性，并通过深入研究涡轮钻具的发展趋势和应用前景，进一步表明了该技术是提升钻井效率的最有效途径之一。文章最后还分析总结了涡轮钻具研究进程中所面临的若干问题，并根据当前我国相关领域的实际需求，为未来我国涡轮钻具的重点研究方向给出了建议。