综合录井钻头寿命终结分析

以往工程监测中多是以扭矩和泵压等参数判断井下钻头使用状况,虽然也能够正确地识别出一部分钻头工作异常,但从优化钻井上讲,它还不够全面系统,未能充分有效地利用工程录井参数,该提出了用钻进成本参数结合钻时,扭矩等来判别钻头磨损状况的意见,依据现场工作经验和应用实例分析了钻头寿命终结相关参灵敏表现特征及识别方法,利用此方法能更有效地避免钻头事故的发生,有利于提高钻井时效。     

钻头工作效率实时评估新方法

为了实时评估钻头的工作效率,增加钻井施工的可控性,对钻头工作效率实时评估方法进行了研究。基于前人提出的机械比能理论,对钻头扭矩进行简化处理并提出了岩石有侧限抗压强度理论,给出了相关计算公式,利用各参数间的相关性,反推出钻速方程,达到了通过邻井钻井数据预测钻速的目的。根据以上理论模型,开发研制了相关软件,实现综合利用测井数据、岩石力学参数、机械比能和机械效率等多类连续剖面科学评估钻头性能,并采用现场数据进行了验证。结果表明:该模型计算出的钻头扭矩、岩石有侧限抗压强度和机械效率等参数很好地反映了现场钻头运行情况和磨损程度,基本满足了钻井施工的要求。所研究的评估方法对钻头优选、钻井实时模拟决策和钻后分析具有指导性意义。     

综合录井钻头寿命终结分析

以往工程监测中多是以扭矩和泵压等参数判断井下钻头使用状况,虽然也能够正确地识别出一部分钻头工作异常,但从优化钻井上讲,它还不够全面系统,未能充分有效地利用工程录井参数。该文提出了用钻进成本参数结合钻时、扭矩等来判别钻头磨损状况的意见,依据现场工作经验和应用实例分析了钻头寿命终结相关参数表现特征及识别方法。利用此方法能更有效地避免钻头事故的发生,有利于提高钻井时效。     

基于钻井参数的钻头磨损泥包监测识别方法

现有的钻头磨损及钻头泥包识别方法多是利用钻井参数变化规律进行主观判断,没有一种确定的模型或方法来准确识别钻头磨损及泥包。本文在前人研究的基础上,提出了不同钻井条件下钻头摩擦系数及切削深度的计算模型,并结合临井测井数据、钻头破岩机械比能模型建立了钻头磨损泥包监测识别方法。该方法在综合考虑了地层岩石强度、机械钻速、钻压、转速、扭矩、水力参数等因素前提下形成了一套监测识别模型。在西南油气田三口井中进行了现场试验中,试验结果证明该方法能够在钻井过程中准确识别钻头磨损及泥包。现场试验主要用于PDC钻头,需要在不同钻头的井中进一步验证。     

基于机械比能理论的钻头磨损监测新方法

现有基于机械比能理论的钻头磨损监测方法,都是通过机械比能趋势线对钻头钝化趋势作定性分析,没有一种定量计算钻头磨损等级的有效方法。在前人研究成果的基础上,选取合理机械比能模型,通过优化钻头扭矩回归数据对其进行了优化;综合考虑钻头设计参数、切削结构、钻井参数及钻头磨损等的影响,选取了合适的牙轮钻头和PDC钻头钻速方程,提出了一种定量计算与定性分析相结合的钻头磨损监测新方法。该方法充分考虑了钻速、钻压、转速、扭矩以及钻头设计参数等因素,采用钻速方程和测录井数据计算机械比能、岩石抗压强度和钻头磨损等级分级系数。该方法在南海油田宝岛区块A井、准噶尔盆地风城区块B井、吐哈油田某区块C井等的多个井段进行了PDC钻头和牙轮钻头的磨损监测,结果表明,较之钻头磨损实测数据,PDC钻头的平均相对误差为9.87%,牙轮钻头为21.15%,即新方法能有效监测钻头磨损情况且更适用于PDC钻头。      

基于机械比能理论的复合钻井参数优选方法

为了进一步提高深部地层钻井速度,利用机械比能理论对复合钻井参数进行优化。从岩石力学和能量守恒角度出发,分析了基于机械比能理论的钻井优化机理,得出了钻进参数与机械钻速之间的相互关系。在Teale机械比能模型的基础上,引入钻头滑动摩擦系数和钻头破岩效率系数,将扭矩表示为钻压的函数,解决了常规钻井中扭矩难以直接测量的问题,建立了基于比能理论的复合钻井参数优化模型,并开发了钻井优化系统。该系统在实钻过程中可以进行钻井参数的动态监测,实时反馈钻井参数优劣,提示井下复杂情况。现场试验应用后,优化井段平均机械钻速提高20%~30%,钻头使用寿命延长。研究结果表明,机械比能理论能够用于钻进参数优化,达到深层提速和降低钻井成本的目的。      

地层抗钻强度与钻头磨损实用评估方法

以牙轮钻头单齿破岩机理和力峨量平衡理论为基础,综合考虑了钻头结构、地层特性、水力参数及钻井参数等的影响,提出利用钻井参数评估地层抗钻强度和钻头磨损程度的方法,将钻井过程中牙齿磨损和地层抗钻强度变化产生的耦合作用通过自定义参数描述,用新钻头的实钻数据确定钻头破岩的基本特性参数,从而为区分地层和钻头的影响提供了基础。本文方法,既可用于现场实时分层监测钻井工况的变化和诊断井下异常状态,也为钻后分析和钻头优选提供了定量依据。文中用实例进行了说明。     

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文章分析研究了大位移井钻井过程中对钻具破坏很强的一种扭转振动：“粘滞—滑动”,这种振动在大位移井钻井过程中发生的概率比较大,表现为或停或转的状态,转动的瞬间钻头以很大的速度冲出,引起钻头与地层、钻柱与井壁强烈碰撞,因此引起钻具失效。通过建立大位移井钻柱的等效扭转摆模型,分析了在钻头与地层扭矩及钻柱与井壁间摩阻扭矩作用下钻柱的动态行为,给出了钻柱所受摩阻力与钻柱动态位移之间的函数关系。分析了钻柱“粘滞—滑动”振动所遵循的物理规律,获得了大位移井“粘滞—滑动”共振频率的分布。结果表明：大位移井的“粘滞—滑动”现象表现为低频反应。根据“粘滞—滑动”共振所满足的条件,通过调整钻井参数可以避免“粘滞—滑动”现象的发生;扭转负反馈对“粘滞—滑动”现象有一定的阻碍作用。该问题的分析结果具有较高的理论价值和实际意义,对大位移井钻进中如何减少钻具失效问题提供力学依据。     

PDC钻头泥包的识别及其录井参数特征

PDC钻头的高钻速和耐磨性,为提高钻井时效创造了条件,但在某些地层中PDC钻头在钻进过程中容易发生钻头泥包,不仅影响钻进速度,而且可能引发井喷。针对此问题,开展录井现场的实时评价、及时发现与识别PDC钻头泥包,是综合录井的重要工作之一。在PDC钻头钻进过程中对录井参数及曲线的异常变化进行实时监测,可及时发现钻头泥包,通过实例分析,总结出PDC钻头发生泥包时综合录井参数变化特征,阐述了钻头泥包与钻头老化的异同点,提出了钻头泥包的识别方法和步骤,在实际应用中取得了很好的效果,为拓展综合录井仪在钻井工程预报中的作用进行了有益的探索。     

基于比能理论的钻头工作状态监测方法

钻头工作状态是影响钻井机械钻速和钻井效率的重要因素之一,而钻头的地下工作环境具有高隐蔽性和不确定性,一旦出现异常,很难在第一时间被现场施工人员发现.文中分析了钻头工作状态的影响因素,利用Farrelly等人提出的比能法,通过多元线性回归模型计算钻头扭矩,得到钻进过程中钻头比能值监测的工程简化模型.比能监测值的异常变化,...     

衡转矩钻井工具研制

PDC钻头在难钻地层钻进时有“憋跳钻”现象严重、钻头机械钻速低、单只钻头进尺低等问题。研制了一种衡转矩钻井工具,该工具采用弹簧+螺旋导向机构的机械传动方式,实时存储、释放钻井转矩能量; 通过对钻头的破岩能量实时优化,实现了钻井转矩波动的“消峰填谷”,平稳钻进。试验结果表明,衡转矩钻井工具设计合理、性能可靠,可满足直井和定向井工程需求,能够有效减少钻井转矩波动、提高钻头进尺及机械钻速。     

裂缝性储层PDC钻头随钻响应特征实验研究

裂缝性储层的裂缝预测难度大,研究裂缝性地层PDC钻头钻进响应特征对裂缝性储层随钻识别具有重要意义。文章利用水泥石材料制备的无裂缝水泥石试件、填充裂缝水泥石试件和张开裂缝水泥石试件开展了微PDC钻头钻进实验,监测不同裂缝类型的水泥石试件在钻进过程中的钻压、转速、扭矩、钻时等直接参数,通过计算机械比能、机械比能异常因子、机械比能波动因子和扭矩波动因子等衍生参数,揭示了不同裂缝类型的试件在PDC钻头钻进时的响应特征,构建了无缝、填充裂缝、张开裂缝在PDC钻头钻进时的特征图谱、评价指标体系和分类标准。并在渤中19-6气田进行了现场应用,与测井解释符合率达到了82%以上。该项研究成果为裂缝性储层的随钻识别诊断提供了实验依据。     

基于钻速模式的PDC钻头切削齿磨损监测新方法

为了对PDC钻头切削齿的磨损程度进行实时定量监测,优选了适合PDC钻头的钻速方程,通过分析切削齿切削轨迹长度、切削齿磨损体积及机械钻速之间的关系,建立了相对磨损系数的迭代模型,提出了随钻PDC钻头切削齿磨损监测新方法。以玉门油田、青海油田及西南油气田使用PDC钻头所钻井的测录井数据为基础,对模型进行了验证。分析结果表明:基于钻速模式的PDC钻头切削齿磨损监测新方法计算的相对磨损系数与起钻后实测的钻头磨损数据较为接近,计算值与实测值的平均相对误差为11.60%;新方法能够较准确地对PDC钻头切削齿的磨损程度进行检测,为及时调整钻井参数、复杂地质情况预警和更换钻头提供依据。所得结论可为随钻PDC钻头的磨损程度判断提供参考。     

利用综合录井信息实时监控钻井过程

详细介绍了利用综合录井计算机实时联机系统在钻井过程中地层压力、钻头工况和钻井事故实时监控的方法,并给出了有关的计算模型和步骤。该方法可以及时、准确地预报可能发生的井下复杂情况和钻井事故,对快速、安全钻井具有十分重要意义。建议研制新型扭矩传感器。     

基于ABAQUS的复合桥塞钻削仿真及其性能分析

为提高复合桥塞钻磨的安全性、可靠性和钻磨效率,以碳纤维复合桥塞和圆柱切削齿钻头为研究对象,基于ABAQUS软件的二次开发功能,进行复合桥塞三维钻削过程的有限元仿真。采用完全正交试验法研究钻压和转速对桥塞钻除速率、钻头轴向接触力以及钻头扭矩的影响。试验结果表明:桥塞钻除速率、钻头轴向最大接触力和钻头最大扭矩均随着钻压和钻速的增加而增大;钻除速率和扭矩波动的敏感因子是转速,钻头轴向接触力波动的敏感因子是钻压;钻压对钻头轴向接触力的影响约为转速的2倍,对于扭矩波动的影响二者相差不大,因此在现场钻塞时可以通过适当降低钻压、提高转速来减小轴向力和扭矩的波动,从而延长钻头的使用寿命。研究结果为复合桥塞钻削研究方法提供了新思路。     

基于钻井数据反演的牙轮钻头与岩石互作用仿真

通过建立牙齿的简化破碎坑模型和牙齿微面上的受力模型来模拟牙轮钻头与岩石的互作用,由破碎坑半锥角θ和力-压入系数k共同反映钻头结构、钻井参数以及岩石性质等因素的综合影响。根据现场钻井数据,采用误差梯度下降算法结合计算机仿真技术来反演这2个模型的参数值,并使用反演得到的参数值,进行钻进过程的计算机仿真致效,所得钻头的仿真钻进曲线和机械钻速与实际钻井十分吻合。研究结果表明,基于钻井数据反演的牙轮钻头与岩石互作用仿真方法,可以通过相对简单的模型求得更加准确的结果。     

虚拟强度指数法钻井新方法的研究与应用

针对影响钻井速度的各种不同钻井参数,提出了利用虚拟强度指数法对钻井参数进行优化的新方法。通过建立虚拟强度指数优化的数学模型,利用现场录井对实际钻井参数时时采集的数据,经过专用软件计算得出虚拟强度指数法曲线,钻井操作人员根据该曲线变化情况及时对钻井参数进行优化和调整,确保钻头一直处于最佳破岩状态。虚拟强度指数法消除了人为的影响因素,使参数优化结果更为准确。经过现场多口井的试验应用,虚拟强度指数法能有效分析判断井下钻头的工作状况,根据钻井速度的变化来调整钻井参数,提高了钻头破岩效率,实现了提高钻井速度的目的。