应用井下钻压推加器改善钻井性能

钻压推加器由钻井液的液压力产生钻压。开泵时，钻压推加器使下部井底钻具组合与钻柱的其余部分相分离，以便提供一个恒定的，可控的钻压，减少轴向振动和冲击。     

SL-160型液力加压器的研制及应用

在水平井钻井中，随着钻井深度增加，井斜角增大和水平段延长，钻柱与井壁摩擦阻力不断增加，依靠钻柱重力难以给钻头施加足够的钻压。SL－160型液力加压器利用钻柱中循环钻井液的压力，实现对钻头的轴向水力加压，钻压值的大小不受钻柱与井壁摩阻的影响，钻压稳定。较好地解决了水平井、大位移延伸井的钻压施加问题。     

利用实时钻井资料检验钻井液密度设计

通过建立一种钻速模型，用来随钻连续计算岩石强度，进而预测出安全钻进所需钻井液密度的范围。钻速模型中所需的关键参数是钻压、转盘转速、钻头磨损级别和钻头设计常数。该为钻井设计及钻井作业期间安全钻进的跟踪监测提供了一套辅助决策系统。目前，这种能随钻校正使用钻井液密度的方法已在国外推广使用。     

欠平衡钻井随钻预测储层压力的理论与实用方法研究

欠平衡钻井过程中，真实地了解所钻地层的多种信息对于安全钻进、钻井液密度控制、井口回压控制及复杂事故处理都非常重要，但凭借钻前邻井资料预测和随钻录井分析获得的储层压力往往与实际相差较大，造成了欠平衡压力控制的误差和滞后。为求得较准确的储层压力，在原为压力恢复试井理论基础上，推导出了欠平衡钻井随钻储层压力恢复试井数学模型．并提出了相应的简化的实用方法随钻储层压力恢复试井法，同时．结合2口井的欠平衡钻井实例数据．利用该方法进行了分析．结果与实际储层压力的误差较小，从而验证了该方法的可行性。     

定向井钻压传导计算方法

在定向井、水平井钻井过程中,钻柱摩阻的存在直接影响了钻压传导,井底钻压往往低于预定施加钻压,严重影响了钻井效率.因此,科学地进行钻压传导分析,准确地计算井底实际钻压是保证定向井快速钻井的关键.考虑钻井液对钻柱轴向力的影响,并结合定向井钻柱结构特点,分别对上部钻柱和底部钻具组合进行受力分析,建立了上部钻柱和底部钻具组合轴...     

水力脉冲式钻井提高钻速

钻井实践表明,欠平衡钻进是提高钻速的一种有效方法,但在欠平衡钻井中,由于整个裸眼段处于低压状态,因而降低了井眼的稳定性,增加了气涌的可能。本文介绍了一种理想的钻井装置－－水力脉工钻井装置,只在有限的井底 生一个低压区,在钻头以上保持常规钻井或过平衡钻井条件,以控制地层流体。该装置使用一小型循环阀,可以产生强烈的循环吸主压力脉冲,克服井眼压力的影响,提高钻速。     

无隔水管钻井浅部地层井筒循环压耗分析

无隔水管钻井液回收钻井技术能够较好地解决深水浅部地层的钻井难题。基于圆管流量方程及其在环空中的推广应用,分别建立钻柱内和环空中钻井液全流态的井筒循环压耗计算方法。算例分析结果表明,层流状态下钻柱内和环空中循环压耗随排量增大均缓慢增加,而过渡流和紊流下循环压耗随排量增加的速度较快;RMR无隔水管钻井系统在钻井过程中存在一个临界排量,只有泵排量不小于临界排量才能够保证井筒循环的连续性;钻遇浅部地层时井筒压力中还是钻井液液柱压力起主导作用,循环压力的影响相对较小。研究内容可为我国开展深水无隔水管钻井提供一定的技术支持。     

控压钻井复合型节流管汇压力控制机制研究

为了提高控压钻井中自动节流管汇对回压的控制精度、响应速度、拓宽对回压的控制范围,增强对钻井液排量的适应能力,提出利用三个节流阀通过串并联组合构成的复合型节流管汇。推导出复合型节流管汇压力调节特性模型,并对压力控制精度、响应速度以及回压控制范围能力进行深入分析。结果表明,复合型节流管汇不仅有效提高回压控制精度、响应速度、回压范围,而且减小节流阀两端压差和排量,一定程度上提高了节流阀的使用寿命。     

套管欠平衡一体化钻井技术在老油田的应用

套管欠平衡一体化钻井技术在老油田的钻进试验表明，该技术不但可以成功钻进不同压力层，还可达到如下效果：1）使钻进引起的地层伤害减到最小并取得最大注入能力；2）使诱导性漏失减到最小，从而减少了压差卡钻；3）减少了油井准备、起下钻柱和下套管等非生产作业时间，提高了钻进效率。若使用地面闭环加压分离系统来控制流体和压力，再应用该钻井技术钻井，和常规钻井技术相比，还具有以下优点：1）下套管柱不必压井；2）排除了钻井液漏失进入地层的可能性；     

钻速模式动态辨识方法研究

目的：钻进过程是一个复杂的工艺过程，影响钻速的因素错综复杂。为钻井参数优化和实时控制，提出钻速动态模型。方法：对影响钻速的因素进行分析，用系统辨识方法建立钻速模式。结果：利用该方法建立了华北油田岔河集地区的钻速模型，取得满意结果。结论：此动态钻速模式能更准确、科学地描述钻进过程，并在钻井参数最优化、钻井过程的闭环控制等方面具有广阔的应用前景。     

连续管钻井水力加压器结构设计

连续管钻井过程中,底部钻具组合无钻铤,钻压施加困难。为此,设计了一种适用于88.9 mm微小井眼连续管钻井的73 mm三级水力加压器,建立了水力加压器串联在涡轮钻具上方时产生的轴向推力计算模型。为了延长水力加压器的工作寿命,设计了密封性能优良的车氏密封结构;主活塞杆与主缸体之间采用矩形花键连接方式,并进行了矩形花键连接副的接触应力分析。计算与分析结果表明,在钻井液排量5.0～6.0 L/s、密度1.05～1.20 g/cm3条件下可产生50～90 kN的轴向推力,完全满足88.9 mm微小井眼连续管钻井需要。     

气体钻井钻具组合瞬态动力学特性初探

钻柱转动时切向摩擦力会引起钻柱侧向位移,但采用钻井液钻井时其摩擦系数较小,因此该位移常被忽略不记。但在气体钻井时,其摩擦系数增大,该部分位移则不得不考虑。以弹性力学、材料力学为基础,考虑切向摩擦力对钻柱变形的影响,建立了转动钻柱在斜直井中三维瞬态动力学模型及力学方程,并采用龙格-库塔法求解方程数值,分析了钻井参数、滚动摩擦系数、滑动摩擦系数及井眼结构参数等对下部钻具组合变形的影响。分析结果表明:钻压增大,钻柱的变形量加大,钻柱变形节距减小,钻柱振动加剧,但对下部钻具的摩擦扭矩影响不大;井斜角增大,钻柱与井壁的接触力及摩擦扭矩增大,钻柱的变形节距减小;环空间隙减小,钻柱变形角增大,钻柱变形节距减小;钻井流体的密度越大,下部钻柱变形角越小;井斜角增大,不仅影响下部钻柱变形的大小,而且影响着变形方向。     

计算窄间隙环空循环压耗的新模型

影响窄环空中摩擦压降的关键因素为环空尺寸的变化、钻柱旋转及偏心。用Herschel—Bulkley模式描述钻井液的流变性，考虑钻柱偏心和旋转对钻井液在环空和钻柱内流动的影响，提出了一种新的计算窄间隙环空循环压耗的模型，将所建立模型和传统方法的计算结果与实测数据比较表明，该模型具有较高的精度，可以满足现场作业的要求。     

VTK垂直钻井技术在海拉尔油田的应用

海拉尔油田地层倾角大、地下断层多、自然造斜能力强,采用轻压吊打或弯螺杆纠斜方法,不能解决井斜等问题。为此,引进了贝克休斯的VTK垂直钻井系统,同时优选了与其相适应的钻头、钻具组合及钻井液体系。该技术现场应用15口井表明,在易斜地层,可以有效控制井斜、解放钻压,全面提高机械钻速。     

水力加压器研制及应用

在大位移井、小井眼井和水平井中靠钻铤重量向钻头施加钻压非常困难,为解决这一难题,研制出一种利用钻井液来提供钻压的水力加压器,该水力加压器有2种类型,一种是单行程水力加压器,这种加压器只能依靠改变钻井液排量来改变钻压;另一种是双行程水力加压器,这种加压器入井后可通过控制活塞行程来控制钻压。介绍了水力加压器的原理、结构及在硬地层、夹层、深井小井眼和开窗侧钻井中的应用效果。结果表明,使用水力加压器可提供平稳的钻压,减轻钻具的轴向振动,减少钻具的疲劳失效,延长钻头的使用寿命,提高机械钻速。     

三维悬链线轨道的设计方法

悬链线轨道可以降低钻柱摩阻,利用钻头的自然漂移规律钻井,可以解放钻压、提高机械钻速。有机地融合了悬链线轨道和利用方位漂移规律钻井的优点,系统地研究了三维悬链线剖面的设计问题。建立了三维悬链线轨道的数学模型,分析了井斜单元和方位单元之间的耦合关系,提出了三维悬链线剖面设计的约束方程,形成了系统的三维悬链线剖面设计方法。最后,通过设计实例验证了理论模型的正确性。     

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小眼井钻井、大斜度井和水平井钻井数量越来越多。在这类井中如何有效地向钻头施加钻压就成为人们普遍关注的问题。在转盘钻井和井下动力钻具钻井中一般都是靠钻柱重量向钻头施加钻压的。然而，在大斜度井和水平井钻井中，这种传统的加压方法存在一些缺陷：①由于钻柱重力在井眼方向的分量小或近似为零，很难满足预先设计的钻压；②由于钻柱自重对井壁的正压力大，因此增大管柱摩阻和转盘功率损失。摩阻问题又是制约大斜度井和水平井发展的重要因素之一。为此，研制了一种新型的利用钻井液压力为动力的加压装置———水力加压器。它可以平稳地对钻头施加钻压，可以减少钻头的振动传向水力加压器以上钻柱，减少钻铤和钻杆的疲劳破坏，可提高钻柱和钻头的使用寿命，降低钻井成本。现场试验表明其可靠性、安全性高，不仅能有效地解决大斜度井、水平井中钻压不易施加的问题，而且能较好地改变钻具受力。     

塔里木油田连续油管压井探索与实践

塔里木油田塔中I号气田属于典型的高温深层高含硫碳酸盐岩气田,S井在下完井回插管柱过程中,完井管柱底部浮阀失效,储层圈闭压力瞬间释放,导致了溢流后的井口高套压。由于该井套压高、井内管柱少、正挤压井无法挤入等特殊情况,常规压井方式均无法实施。利用连续油管压井方案论证、现场连续油管流动测试、压井应急预案演练等方法,证实了连续油管在该井压井的可行性,通过现场连续油管压井过程中的精细施工,安全处理了溢流高套压问题并压井成功,为特殊情况下的压井作业提供了一种新的参考方法。     

逆掩推覆体防斜打快钻具组合探索与认识

逆掩推覆体地层具有斜、硬、跳、磨、变等特点,常规的钟摆降斜钻具既不能使用大钻压加快钻井速度,又不能有效地控制井斜,在坚硬的地层中只能轻压吊打,严重制约了钻井速度,增加了钻探成本。为加快窿9井在逆掩推覆体地层中的钻进速度、控制井斜,探索性地应用了多稳定器稳斜钻具和MWD +导向钻具、偏轴钻具和悬浮钻井,结果表明,3种钻具组合都能够达到解放钻压,提高机械钻速的目的,但控制井斜的效果不太理想。分析了井斜控制不理想的原因,提出了利用地层自然造斜规律,通过钻定向井来解决逆掩推覆体地层钻井速度慢的难题。     

钻井液对钻柱纵向振动影响分析

钻柱纵向振动严重时造成钻头损坏、钻杆磨损加剧和迅速的疲劳破坏,使钻井成本大大增加。利用ANSYS软件建立钻柱振动有限元模型,采用Block Lanczos法进行固有振动特性分析,然后在钻头处施加干扰力,采用完全矩阵法进行动力响应分析,得出钻井液密度对钻柱纵向振动的影响规律。钻井液密度降低,导致固有振动频率升高,振幅增大;钻柱响应力的变化趋势与响应位移基本一致;钻井液密度降低引起钻柱的响应位移和响应力增大,进而造成von Mises等效应力增大,疲劳寿命降低。