静态推靠式旋转导向控制模型与造斜率预测方法

推靠式旋转导向工具的防斜、稳斜能力强,能基本满足复杂地层安全高效钻进的需要,但目前的造斜率预测方法没有考虑推靠块控制方式及钻进过程的影响,存在造斜率预测精度低的问题。为此,考虑导向工具的结构特性,建立了静态推靠式旋转导向控制模型,给出了可靠的导向力控制方案,利用下部钻具组合力学模型及钻头–地层相互作用模型,得到了基于零侧向钻速条件下的造斜率预测模型,并引入折算系数对造斜率预测结果进行了修正。实例计算及敏感性分析结果表明,该方法预测精度高,能够满足井眼轨迹精确控制的需要;导向合力、钻压、钻头与稳定器的距离对推靠式旋转导向工具的造斜能力影响显著,现场施工时为了充分发挥导向合力的作用,要适当减小钻头与稳定器的距离、降低钻压,以提高旋转导向工具的造斜能力。研究结果为旋转导向钻具组合优选、钻井参数优化等提供了理论依据。     

物探冲击器与钻头和岩石相互作用仿真研究

冲旋钻井技术已广泛应用于矿藏、油气等资源的勘探开发领域,但仍存在钻具损坏严重、能量传递效率低等不足。冲击器的能量传递和破岩效率是冲旋钻井技术的关键参数之一。结合冲旋钻井技术的实际应用情况,阐述了计算假设、三维模型的建立、材料属性及单元类型、划分网格、定义接触、施加载荷等问题,建立了物探冲击器与钻头和岩石相互作用的有限元模型并进行了计算仿真。得到了活塞撞击钻头的能量传递效率;钻头在单次冲击旋转作用下,破碎岩石的深度为6.4 mm;冲击器活塞在运动过程中存在径向速度与位移,危害非常大,应尽量减小或消除。为研究冲击器与钻头和岩石的能量传递关系、钻井工艺参数和钻具结构的优化奠定了理论基础。     

提高川东复杂地质深井超深井机械钻速的研究

针对川东高陡地质构造复杂,钻井中深井、超深井机械钻速低,建井周期长,钻井成本过高的问题,分析了川东地区钻井速度低的原因,介绍了岩石的各种性质,钻头选型依据以及如何评判钻头井下使用情况等方面的知识,阐述了合理使用钻头的方法,提出了在川东地区高陡构造地层中提高钻井速度的三种措施:(1)采用以偏轴-钟摆钻具组合为主的钻井方式进行钻进;(2)开展喷射钻井,促进机械钻速提高;(3)开展水力加压器的应用.以期不断优化和强化钻进技术来提高钻井速度确保井身质量.     

神经网络预测储层砂岩粒度纵向剖面

国内外多年的研究认为,储层粒度特征值（d50,UC）是防砂设计的基础.利用伽马测井、密度测井与粒度特征值之间的相关性,建立探井伽马、密度测井项与实测粒度特征值三者的样本库;利用神经网络技术,训练出满足工程需要的学习网络,进而结合开发区块的测井资料,建立整个储层的粒度纵向分布剖面.该技术对实测数据少或缺乏实测数据储层的防砂显得尤为重要,为防砂方案设计提供了准确的依据,并在现场进行了很好的应用.     

大型环抛机蜡盘平面度的测量

针对大口径平面光学元件全频谱面形技术指标的高效率、高精度收敛,研究了环形抛光技术。考虑环抛机沥青蜡盘的平面度直接影响工件面形的收敛效率,本文利用准直激光束作为参考,设计研制了测量精度高,重复性精度达到±1μm的大型环抛机抛光蜡盘平面度测量专用装置。分析了环抛过程中蜡盘表面平面度和工件面型PV值之间的变化规律和相关性,根据测量数据得出了蜡盘平面度数据和工件面形的对应关系。实验显示:当平面度和面形曲线相差较大时,工件面形可快速收敛至1λ左右,并由粗抛向精抛工序快速过渡。提出的大型环抛机抛光蜡盘平面度监测装置实现了对湿滑胶体平面的高精度、快速测量,为环抛的确定性抛光工艺提供了重要的技术支持。     

渤海旅大27-2油田蒸汽吞吐先导试验注采工程

借鉴国内外蒸汽吞吐技术的开发经验,从地质-油藏工程方案、注采方案、地面(平台)方案几个方面进行研究,并结合现场实施情况进行综合分析。确定了油藏开发方案和注汽参数,研发了地面小型化、撬装化的蒸汽发生器及配套的海水淡化系统、高纯氮气系统,设计了油管注汽工艺、油套环空注高纯氮气工艺、伴注除氧剂的注汽工艺及井筒防腐措施;在海上首次采用了高温电潜泵(耐温250℃)进行热采稠油举升,并对高温井进行温度压力监测;首次在渤海旅大27-2油田进行了稠油先导性试验,取得了较好的试验效果,为下一步大规模开发渤海稠油油田提供了良好的依据和基础。     

简易控压方法及现场试验

华北油田部分区域在钻井过程中出现钻井液高密度时溢流、低密度时漏失以及地层压力窗口不稳定等现象,给井筒安全带来了不稳定因素。通过控压钻井技术可以有效降低这种情况带来的井控风险,但精细控压设备要求高、作业成本高,现场可实施性较低。研究了一种简易控压钻井技术,该技术在保留控压核心功能的基础上,简化了节流管汇等设备,有效降低了应用成本,有利于现场应用和推广。现场应用表明:简易控压钻井技术能够实现控压钻井的目的,发生溢流时增加井口回压,从而快速提高井底压力、缓解溢流,防止了井控升级; 同时在降低井控安全风险的前提下,通过采用低密度钻井液钻进,实现提高机械钻速的效果。     

内嵌式固井附件密封单元研制

使用特殊螺纹的套管逐渐增多,与之配套的固井附件需要加工相应的套管螺纹,存在加工难、费用高且质量不易保证等缺点。内嵌式固井附件可以解决上述问题,但国外产品价格昂贵且使用过程中存在坐封不稳、沿套管内壁滑动的问题; 国内研究仍处于探索阶段,仅有几项专利,没见到进行试验或现场应用的报道。介绍了内嵌式固井附件的工作原理,对其密封单元的卡瓦、密封圈等进行了优化; 设计了内嵌式固井附件密封单元。室内试验表明:该固井附件密封单元可以满足固井附件锚定、密封套管的要求,为进一步研制内嵌式固井附件提供参考。     

底部钻具组合动力学特性模拟试验方法研究

为了对底部钻具组合(BHA)的动力学特性进行研究,以BHA的运动微分方程为基础,应用相似理论得出了模拟试验参数与现场参数之间的对应关系,设计并建造了BHA动力学特性模拟的试验装置,设计了模拟井筒和模拟BHA,同时考虑了它们之间的摩擦作用,通过模拟试验研究了钻压、钻速、井斜角、稳定器外径及钻柱与井筒之间的摩擦作用对钻头侧向力、转角及运动规律的影响。最后指出,钻井液与钻柱的非线性流固耦合作用对钻柱力学行为有很大的影响,单纯的理论分析仍显不足,有必要通过模拟试验进行深入研究。     

万米钻井泥浆泵柱塞密封失效分析及改进

钻井泥浆泵柱塞密封性能的好坏与使用寿命的长短直接影响到高压泥浆泵的工作性能及质量。为了弄清高压钻井泥浆泵柱塞密封圈的失效形式、原因及机理,进一步提高钻井泥浆泵柱塞密封圈的寿命,对万米钻井泥浆泵柱塞密封失效分析。结果表明, 高压钻井泥浆泵柱塞密封主要的失效形式为：扭曲变形、老化、磨损、撕裂与断裂等。主要影响因素是温度过高,散热不好,引起密封圈老化,密封材料丧失性能,其次是钻井液等颗粒的进入,对密封面进行不断的磨损,导致密封圈损坏。建议从密封圈的材料、结构设计、组合数量以及冷却装置等方面进行技术改进来提高高压钻井泥浆泵柱塞密封的性能和使用寿命。