数字化钻井系统的构建及相关问题研究

数字化钻井系统是将先进的信息化、智能化和自动化技术集成后，通过在钻井过程中的广泛应用，实现最优化钻井的成套综合技术。包括现场设备层、井队操作层、专家决策层、油田管理层4个信息层次和对应信息层次的钻井工程设计与管理、钻井数据库与专家决策、钻井操作监控管理、钻完井机电设备与测试仪器、钻井信息网络5个子系统，涉及数字化钻井系统的网络化、信息资源、自动化钻井设备与测试仪器等若干问题需要进一步研究。     

数字化钻井系统现场设备信息模块的设计

现场设备信息模块是数字化钻井系统的重要组件模块,讨论了现场设备信息模块的划分、设计准则和主要设计内容。以钻井泵的数字信息组件模块为例,采用模块化设计方法、现场设备网络的开放网络和现场总线解决方案设计的钻井泵数字信息组件模块,具有传输信号稳定、可靠性高、抑制噪声能力强、组建现场网络成本低等特点。试验测试证明了采用该设计方案设计的钻井泵数字信息组件模块的适用性和可靠性。     

数字化钻井系统的构建及相关问题研究

数字化钻井系统是将先进的信息化、智能化和自动化技术集成后，通过在钻井过程中的广泛应用，实现最优化钻井的成套综合技术，数字化钻井系统是完成钻井工程作业的一套完整的技术方法和可以实施的一种技术手段。数字化钻井系统的构建包括现场设备层、井队操作层、专家决策层和油田管理层等4个信息层次，以及对应4个信息层次的钻井工程设计与管理、钻井数据库与专家决策、钻井操作监控管理、钻完井机电设备与测试仪器和钻井信息网络等5个子系统。目前数字化钻井系统尚需研究其网络化、信息资源、自动化钻井设备与测试仪器和智能化井下工具等问题。     

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。     

顶部驱动钻井装置平衡系统的分析

石油钻机采用顶部驱动装置，为定向井、水平井和复杂地层钻井提供了有利条件。然而，顶部驱动装置的平衡系统是其不可缺少的组成部分。文中介绍了顶部驱动装置平衡系统的作用原理和结构；阐明了在陆地钻机上使用顶部驱动装置时，取消大钩的液压平衡系统的工作原理和设计计算方法。     

自动钻井装置的理论验证

一九九三年人们将发现,经过六年半的努力,自动钻井装置概念设备的证明从基本原理的发展上达到了顶峰。 适值’93欧洲海上会议的召开,其召开地点又毗邻于项目实施地:国际钻井及井下技术中心,这就提供了介绍项目成果的理想机会,探讨所遇到的一些问题、成功的经验及获得的教训。 该项目最重要的方面得益于操作者、钻井承包商及设备供给者之间的协作,他们发展并且论证了在其它行业已经证明的革新技术对油气钻井操作是合适而恰当的。 这套一百万磅大钩载荷的组装式钻机(采用液力驱动程序逻辑控制),已经在陆上安装,而且已经通过为论证概念所必要的运行程序,这个概念就是能够满足日益增长的最大安全性及最小成本操作的要求。 自动钻井装置(RA—D)概念系统,或多或少地可应用于陆上或海上、组装式或高移动性的各种情形。本论文将讨论一些使用情况而且将展示出对操作者及钻井承包商的益处。该项目证明了RA—D概念的应用使钻井操作成本降低,所有这些还不能确确实实地证明,但大量的现场研究及个别设备评估研究已经提供了鼓舞人心的预示结果。     

数字化走进钻井业

在国内数字油田建设的大背景下，数字化石油钻井系统建设已成为石油钻井行业信息化的代名词。与国外相比，数字亿钻并在国内虽然刚刚起步，对于形成规模还有一段距离，但这必将给钻井专业带来一场革命。     

导向钻井系统在长裸眼定向井中的应用研究

科学的现场管理与应用先进的导向钻井技术相结合，是现代钻井的一个新的发展趋势，特别是大位移长裸眼定向井施工中，更是实现优质、快速、安全钻时的有效手段之一。文中详细介绍导向钻井系统在深港24-26井的应用情况、钻具结合、参数优选，并进行效果分析。     

钻井过程中机泵运行参数的优选

变矩器传动钻机机泵运行参数的优选，即在维持钻井泵低冲次运转的条件下，使柴油机在额定转速附近工作。不同井眼尺寸对钻井泵功率的要求也不同，这就为在所需泵功率较小的井眼内采用低冲次钻井提供了可能性；多台动力机并车驱动变矩器传动钻机，不同台数的动力机与钻井泵的匹配，也为机泵运行参数的优选提供了条件。四川石油管理局川东矿区的实践表明，按所介绍的优选方法编制成软件，用来指导钻机的运行，可在不降低柴油机寿命的前提下，大幅度提高钻井泵寿命，并可使柴油机节约燃油10％左右。     

南海东部数字化钻井提速技术

近年来,提速提效已经成为钻井作业的一个主题,随着科学技术的不断发展,数字化模式已经开始在钻井作业中扮演着越来越重要的角色,在起下钻、下套管、钻进等作业中都可以用数字化模式将以往的经验转化为数据作为提速的依据,对钻井作业应用数字化模式提速具有较大借鉴意义。     

石油钻机盘式刹车制动系统

石油钻机配置盘式刹车制动系统的基本原则是制动系统工作可靠且具有良好的工艺特性。在此基础上,提出盘式刹车的刹车钳应由开式和闭式两种钳型组成,刹车制动系统由工作制动子系统、紧急制动子系统和驻车制动子系统组合而成,并指出制动系统应具有制动能力储备、安全保障系统和备用系统。同时,分析了ZJ50钻机盘式刹车制动系统的主要特点。     

钻井过程一种小型化信息监测系统的研制

针对钻井生产过程的特殊性,开发了钻井过程一种小型化信息监测系统。该系统集成了总线技术和红外气体检测技术,实现了数据采集的小型化,并开发了用于现场的信息评价和故障诊断的专家系统。利用数据远程联网技术,实现了钻井现场与基地的数据信息共享。系统不仅能够随钻监测钻井过程、录取准确齐全的钻井参数,还能够及时准确地对钻井过程进行状态判断;作为钻井现场的一个信息平台,可以实现钻井现场的信息交流,对数字化油田建设起着重要作用。     

国产石油钻机发展方向探讨

文章概述了我国石油钻机的现状,分析了与国外石油钻机的主要差距.针对我国的实际情况,对我国石油钻机的发展方向和进一步要解决的主要问题提出了建议.     

无隔水管钻井泥浆举升系统参数计算

为解决深水钻井过程中遇到的难题,无隔水管钻井技术（RMR）使用单梯度泥浆,但通过将海底泵的入口压力减小到接近海水静液压力来模仿双梯度,系统在钻井过程中不再采用隔水管,岩屑和钻井液经一条小直径回流管线返回钻井平台。根据无隔水管钻井泥浆举升系统的参数要求和两相流理论,确定了举升系统的参数计算方法,对500 m 水深举升系统参数进行计算和研究,分析了岩屑参数对举升系统参数的影响,得出颗粒的尺寸、体积分数是举升系统水力设计需要考虑的关键参数。研究结果为无隔水管钻井泥浆举升设备的设计提供了理论依据。     

模块钻机的现状及发展趋势

对模块钻机的特点及其与移运式钻机的区别做了简单的介绍,结合几款模块钻机阐述了目前国内外模块钻机的发展技术水平及现状,并对海洋模块钻机进行了简单介绍。最后对模块钻机的发展趋势进行了分析,模块钻机必将朝着模块程度更高化、自动化和智能化的方向发展。交流变频电驱动石油钻机将成为陆地和海洋石油钻机发展的换代产品,盘式刹车和顶部驱动钻井装置的使用使得钻井安全系数有了很大提升,全液压可动移式模块钻机具有明显的优势,必将得到更大发展。     

钻机绞车刹车系统强制冷却装置的研制

鉴于常规钻机绞车刹车系统靠风冷或普通水罐循环冷却,冷却效果差,不能满足钻机绞车刹车系统的要求,设计制造了ZJ-50D和ZJ-70/4500D电驱动钻机绞车刹车系统强制冷却装置;该装置由冷却水罐、循环水泵、散热器、进回水管线及水位和水温控制冷却装置组成。在分析钻机绞车刹车系统强制冷却装置工作原理的基础上,介绍了该装置的设计计算、结构设计及设计方法。研制的强制冷却装置在长庆油田使用中,显示了冷却效果好和工作可靠等许多优点。     

斜井钻机气控系统设计分析

我国首次研制的ZJ15X斜井钻机气控系统由气源和钻台控制两部分组成。两台空气压缩机可交替使用，空气经无热再生处理后进入载车空气罐；气控部分安装在主司钻气控箱、副司钻台和钻机安装控制台上，主司钻气控箱输出端以及绞车前后底座气管线都装有快速接头，均可单独运输。详细论述了钻机绞车滚筒离合器、气刹车、防碰天车装置、阿里森传动箱、钻具输送装置、柴油机油门、液压泵和钻井泵离合器、气动卡瓦、气动吊卡、加压装置和动力水龙头等的逻辑控制回路。     

ZJ40/2250JD钻机的研制与应用

根据辽河油田自身和与辽河类似油田区块的特点,研制了可用于钻丛式井的ZJ40/2250JD钻机。该型钻机井架采用垂直分段起升方式,占地面积小;配置节能发电机组,可以节约燃油30%;配置自动钻进系统,可以实现自动送钻;配备先进的钻井监控系统和钻井仪表系统,司钻在控制房内对钻机进行操作,降低了劳动强度,改善了工作环境;采用机电复合驱动方式,生产和运行成本低,性价比高,具有广阔的市场前景。     

中型钻机系统能耗初探

从中型钻机能耗入手，通过对钻机能耗关系的分析和能耗试验研究，提出了开展钻机系统能耗研究的有关问题，分析了钻机在钻井过程中各工况下的能耗关系。指出配备设备过大和钻井事故是造成钻机系统效率低的重要原因；钻机系统能耗研究成果应用于钻井生产不仅可获取可现的经济效益，而且对提高钻机管理水平和钻井速度，延长钻机寿命等都有着重要意义。