新型旋转导向井下闭环钻井工具

近年来大位移井和复要轨迹井眼的需求不断增加,对井下钻井工具的研制提出了新的要求,利用现有的动力导向技术,钻压旗加困难,难以发挥高效钻头的作用,“滑动”方式下大摩阻的存在使井底工具面的控制难度加在,井眼水平延伸受到限制,为减小摩阻,使钻柱具有更大的延伸能力,实现对井眼轨迹的精确控制,国内外纷纷致车于井下可控工具和旋转导向闭环钻井系统的研究,本文介绍了2类可实现井下全方位控制的偏置机构及目前国内外已有的几种旋转导向闭环钻井系统。     

旋转导向闭环钻井系统

通过对比研究国内外有代表性的旋转导向钻井系统的组成及特点,介绍了旋转导向闭环钻井系统的集成方式、井下定向控制单元、地面监测系统,论述了旋转导向钻井工具在旋转钻进时具有连续三维导向和增大延伸长度的能力,可提高钻速,缩短建井周期,降低钻井成本,并详细阐述了国内正在开发的旋转导向闭环钻井系统(MRSS)的定向控制原理、5个组成部分及主要技术特点。认为只有开发和集成钻井信息管理与决策软件,才能充分发挥旋转导向闭环钻井系统的效益     

导向钻井有关力学特性的分析

应用半解析法建立了导向钻具力学模型，通过挠度函数的求解，得到钻头的侧向力。在导向钻具转动中，用全力增方位时的侧向力来评价钻具的造斜特性，用以分析和设计导向钻具组合。对弯螺杆偏心稳定器的计算直径和力学性质进行了初步分析，对几个主要影响因素进行了定性分析。     

旋转导向闭环钻井中的测斜系统

井下自动控制定向旋转闭环钻井系统是指全程旋转、井下闭环控制，钻头沿着设计轨迹钻进，它是个非常复杂的系统。可控偏心器正是为此目的而设计的工具。文章着重介绍可控偏心器中的测斜部分，主要包括测斜仪在可控偏心器中的安装结构、组成、测斜原理、以及在井下闭环控制中的作用和可控偏心器中其它部分的通讯等。实验结果表明，仪器精度达到设计要求，并可在高温高压环境下工作。     

改进型旋转闭环钻井系统（待续）

由意大利ＡＧＩＰ公司和美国ＢａｋｅｒＨｕｇｈｅｓＩＮＴＥＱ公司联合研制的旋转闭环钻井系统,能够在钻柱继续旋转的同时控制井眼轨迹,因而不会影响滑动钻进时的钻速。     

旋转闭环钻井系统在文莱海上钻井中效果显著

文莱海上ｌｒｏｎＤｕｋｅ油田是由文莱壳牌石油公司经营的,迄今已钻了１４口井,获得了许多钻井经验,其中一个项就是进行有控制的定向钻井,在旋转闭环钻井系统于最近研究成功之后,便对该油田的邻件井数据进行了一次深入的研究,以便确定应用这项新技术是否能能够解决了该油田遇到的所有常见问题,研究结果表明,采用旋转闭环钻井系统能够解决在该油田已发现的所有问题,于是,选择了一口合适的井来试验该系统。并从欧洲运来适合     

自动垂直钻井系统VDS的形成与发展

自动垂直钻井系统源于德国的ＫＴＢ计划,利用可伸缩的近钻头稳定器控制井斜,采用井下闭环自动控制,可以在地层倾角很大的情况下把井眼控制在几乎垂直的状态,而且垂直钻井时钻压得到了解放。本文详细介绍了ＶＤＳ的形成及发展过程,结构变化及其在使用当中出现的问题及改进情况。     

推靠式旋转导向钻具力学性能研究

旋转导向钻井系统在大位移井中得到广泛的应用,该项技术国内正处于研究阶段。结合国家863项目"旋转导向钻井系统整体方案设计及关键技术研究",对设计出的偏置式旋转导向钻具组合进行了力学性能的理论研究,介绍了理论模型的建立和力学性能研究的部分结果,给出了推靠式旋转导向钻具的受力状态分析、井眼曲率预测、导向稳定器运行参数、井眼曲率和方向与导向稳定器偏心距和偏心方向的关系。可以为旋转导向稳定器的设计提供理论依据。     

机械钻机电控系统的配置研究

利用系统学方法分析了机械钻机中电器设备分布及不同运行工况与钻机所处不同时期的用电要求,并结合发电设备一次性投资与设备运营费用进行综合评价,优选出最佳电控系统配套方案。对电源布局作了简单介绍,该配套方式不但可以满足钻机不同使用工况要求,同时还可以实现整套钻机使用效益最大化。     

井下闭环钻井系统的研究与开发

根据现代钻井工程技术的发展规律，综述了井下闭环钻井系统的可行方案、主要特征及技术发展背景，给出了井下闭环钻井系统的分类和适用范围。同时从钻达能力、经济效益两个角度论述了发展井下闭环系统的必要性。分析认为，以地质导向为特点的旋转式井下闭环钻井系统将成为未来井下闭环钻井系统的发展模式。     

旋转导向钻井工具控制轴刚度分析

基于旋转导向钻井工具中稳定平台控制轴的结构特点，建立了控制轴的力学模型和有限元模型，利用有限元软件对控制轴的横向和纵向刚度进行了分析．结果表明：在理论上该控制轴振动加速度应小于12．32才能保证控制轴的正常工作，否则，必须进一步提高整个控制轴的抗弯刚度；最大位移点发生在下涡轮上端。通过分析，得出了旋转导向钻井工具的使用约束条件，并且为旋转导向钻井工具的结构改进提供了理论依据。     

深水钻井隔水管张紧系统反冲控制仿真研究

隔水管张紧系统能够克服浮式平台/船升沉运动对隔水管的影响,为隔水管提供近于恒定的顶部张紧力,因此隔水管系统中存储大量能量。在隔水管底部总成与水下防喷器紧急脱离时,能量释放会产生反冲,若反冲得不到有效控制,会导致隔水管与平台碰撞或隔水管丢失等严重事故。为研究隔水管反冲的动态过程并验证反冲控制系统设计的合理性,对3658 m水深隔水管张紧系统搭建了仿真模型,针对紧急脱离工况进行模拟,设计了反冲控制算法。通过仿真得到张紧液缸运动曲线以及防反冲阀主阀的流量曲线。研究结果表明:在紧急脱离工况下,PLC以预编程模式控制防反冲阀主阀的节流速度,使系统在行程末端达到稳定状态;主阀开度控制曲线是隔水管反冲控制的主要影响因素,优化主阀开度曲线可优化反冲相应过程。研究结果对于深水钻井隔水管张紧系统的现场安全应用具有一定的指导作用。     

玉裂管柱力学分析及其应用

根据压裂管柱的压裂施工过程、管柱结构和井下工具特性,建立了压裂管柱的综合力学模型,研究了在施工过程中能够影响管柱位移的4种基本效应。运用相应公式及算法编制了压裂管柱力学分析软件,并结合大庆油田压裂管柱实例进行了力学分析计算。经现场测试,通过软件计算结果与现场实测数据进行比较,误差在合理范围内,满足工程需要。软件所得出的计算结果对于现场压裂作业具有一定的指导意义。     

旋转导向钻井系统的功能、特性和典型结构

旋转导向系统是一个机、电、液一体化的井下闭环控制工具系统,是大位移井钻井的重要导向工具。在介绍其功能、特性的基础上,主要从应用角度出发,重点介绍目前旋转导向系统的典型产品,如Auto Trak系统、Pow-er Drive系统和Geo-Pilot系统等的基本原理、结构及有关参数。     

钻机钢丝绳提升系统力学模型及分析

运用离散系统动力学模型建立了钻机滚筒钢丝绳提升系统的力学模型.通过实际工况对力学模型进行了合理简化,忽略钢丝绳与滑轮接触处钢丝绳的变形,将钢丝绳分成14段的离散系统;通过力学计算,将游绳、死绳的动力特性方程与大钧的动力特性联系起来,找出了滚筒端扭矩输入特性与大钩动力特性的关系,为钻机提升系统的动力分析提供了理论基础.