齿轮减速涡轮钻具改进钻井效果

对一种新型井下液压马达（齿轮减速涡轮钻具）的应用效果及其优越性的开发进行了介绍。第一代齿轮减速涡轮钻具ＴＲＭ－１５９被广泛地应用于俄罗斯的油气井钻井中,该齿轮减速涡轮钻具有岩石中的钻进速度超过了３．５ｍ／ｍｉｎ,其最佳效果是在西西伯利亚完井井与西方公司生产的旋转刮刀式钻头的组合使用,在世界上最深井Ｋｏｌａ井（１２２６０ｍ）的钻井成功地应用于耐热型的齿轮减速涡轮钻具,在使用ＰＤＣ钻头的高温（温度超过     

涡轮钻井过程的控制和最优化

本文介绍了苏联科学工作者在涡轮钻井最优化这一领域的研究成果,给出优化的数学模型、钻井工况的基本参数及最优参数。所进行的研究结果表明:为了达到最优行程钻速,涡轮钻具主轴转速应保持恒定并等于其转速的三分之一。     

涡轮钻具及其钻井技术的发展

井下动力钻具是现代定向井、丛式井、水平井及深井中快速优质安全经济钻进的重要技术工具。本文综合分析了80年代、特别是自1985年以来国外涡轮钻具的技术成就和最新发展,阐述了90年代涡轮钻具的重要发展方向,认为聚晶金钢石钻头(PDC 钻头)、涡轮钻具、随钻测量系统(MWD 系统)三位一体的技术组合——涡轮钻具导向钻井系统,是本世纪末方兴未艾的新兴钻井技术,将广泛应用于大斜度井和水平井钻井中。     

涡轮钻具性能的系统分析

在考虑到涡轮钻进是一个复杂动态钻井过程的条件下，根据已有的钻井水力学、ＰＤＣ钻头钻速和磨损方程，结合涡轮钻具的特性规律，建立了“涡轮钻具＋ＰＤＣ钻头”的钻进过程数学模型。以进尺成本为目标函数，推导得到了将钻头水力参数优选与钻压、转速优选结合在一起进行的、涡轮钻具最优化问题目标函数的表达式及相应的约束条件；并通过编制的软件，实现了涡轮钻井参数的优选。通过对１８种涡轮，在４个不同地层优选结果的比较和分     

一种新型十级涡轮特性测试装置系统

介绍了自行研制的一种新型十级涡轮特性测试装置系统特点，总体布置方案设计，基本组成部分的作用，试验项目和主要技术指标。测试示例表明，该系统测量涡轮特性参数准确可告靠，是研究涡轮的关键设备。     

涡轮钻井技术在川西地区的应用

川西地区须家河组须二段地层岩性以石英砂岩夹杂页岩为主,石英含量高,地层研磨性强,可钻性差,长期以来其钻进以牙轮钻头为主,钻井速度较低,钻井周期长,制约了该区油气开发的速度.为此,分析了涡轮钻井系统特性、适应性以及在川西的应用效果,建议将涡轮钻井系统作为目前提高川西地区须家河组须二段地层机械钻速的有效技术,加以推广应用.     

在硬地层中用涡轮钻具配新型PDC钻头钻井可节省钻井成本

涡轮钻具配新研制轨迹引导式结构聚晶金刚石复合片（ＰＤＣ）钻头，在墨西哥湾的中硬地层中钻井时，提高了钻井作业的经济性。     

涡轮钻具复合钻进技术

涡轮钻具复合钻进技术是大幅度提高钻井速度、防斜打快的主要手段之一,随着涡轮钻具性能、型号的完善,加上高效PDC钻头的蓬勃发展,涡轮钻具复合钻井技术将得到大规模推广应用。在对涡轮钻具和螺杆钻具结构、性能和使用优缺点进行对比的基础上,提出了涡轮钻具复合钻进最佳工况的概念,给出了明确的转速范围;从涡轮钻具的特性和PDC钻头配合要求着手,详细论述了涡轮钻具复合钻进的机理;建立了涡轮钻具系统在钻井过程中的动态和纵向振动模型,为获得最佳的涡轮钻具复合钻进效果提供了理论依据。在国内高陡构造的典型地区进行防斜打快的应用实例表明,机械钻速明显提高,钻井周期大大缩短,钻井成本大幅度下降,经济效益显著。     

175型无橡胶元件涡轮钻具的研制与试验

介绍了江汉石油学院井下工具研究室研制的175型无橡胶元件涡轮钻具的简况,重点叙述了这种涡轮钻具的结构特点、涡轮叶栅与叶型设计,以及涡轮节和支承节的结构设计,给出了技术性能指标。这种无橡胶元件的涡轮钻具,采用整体式4支点金属滚动球轴承、径向TC轴承、下轴悬挂式涡轮节和大扭矩叶型,具有中速、低压降等特点。现场试验表明,175型涡轮钻具的性能满足目前钻井工艺和钻井泵的要求,用它快速钻井可提高井身质量和机械钻速,缩短建井周期,减少套管磨损,降低钻井成本。     

超深井TRO-127两级减速涡轮钻具的研究

针对我国超深井深部高温高压井段难钻地层钻速低的现状,设计并试制成功一种具有储油补偿系统和金属端面密封结构的耐高温、长寿命TRO-127两级行星齿轮减速涡轮钻具。在塔河油田塔深1井和TH12509井165.1mm超深井段的现场试验结果表明,TRO-127减速涡轮钻具复合钻井的平均钻速比同井下部相邻地层转盘钻进方式的平均钻速提高了92%～115%,比邻井转盘钻井方式钻进相同地层的平均钻速提高了123%。建议在我国西部超深井深部小井眼井段推广应用减速涡轮钻具复合钻井工艺,以加快深部油气藏的勘探与开发步伐。     

涡轮钻具叶栅性能测试系统的研制

为检验涡轮钻具叶栅叶形设计的合理性, 降低试验费用, 拟定了采用少数涡轮定转子组成叶栅组进行性能测试的试验方案, 建立了由试验台主机、计算机测控系统和循环系统组成的测试系统。该测试系统采用计算机控制, 自动施加扭矩载荷, 自动控制循环流量, 可根椐采集的数据进一步推算出涡轮钻具整机的性能指标。测试结果表明, 根据十级涡轮叶栅换算出的整机性能参数与实测值非常接近, 其测试数据可做为评价涡轮钻具整机性能指标的依据。     

TDR1-127减速涡轮钻具在塔河油田超深井的试验研究

为提高塔河油田超深井小井眼钻进速度,缩短钻井周期,设计并试制了一种具有金属密封的TDR1-127减速涡轮钻具,并在TH12509小井眼井中进行了试验,试验井段的钻速与同井相邻地层转盘钻井方式的钻速相比提高了80%以上,与邻井转盘钻井方式钻进相同地层的钻速相比提高了55%以上。理论与试验结果表明,TDR1-127减速涡轮钻具结构设计合理,工作寿命长,能够满足塔河油田超深井小井眼复合钻井需要,可进一步推广应用。     

带减速器涡轮钻具动态特性瞬变规律及其模拟

从动力学角度，导出了带减速器涡轮钻具在突加或突减载荷条件下的动态特性（动态力矩和动态轴向水力载荷）瞬变规律。实例模拟计算结果表明，带减速器涡轮钻具的动态特性瞬变规律能反映钻具的动态品质好坏。在突减载荷条件下，钻具的动态特性按指数规律变化，上部涡轮节动态特性变化幅度大，而下部涡轮节动态特性变化幅度相对较小，大幅度变化的动态特性对止推轴承的工作性能有影响。在设计时，必须使涡轮节有合理的止推轴承组合结构。     

涡轮钻具轴向间隙的正确调节

涡轮钻具轴向间隙调整是否正确，对涡轮钻具性能和工作寿命有极大的影响。鉴于此，分析了涡轮钻具装配过程中轴向间隙的变化规律：一是涡轮转子压紧时轴向间隙发生变化；二是涡轮定子压紧时轴向间隙发生变化。讨论了装配过程中上紧力矩与轴向力的关系，以及轴向力引起涡轮钻具各零件变形的大小及方向。在此基础上提出了在装配过程中正确调节涡轮钻具轴向间隙的方法。     

新型涡轮钻具减速器典型零件库建模

利用Ｉ－ＤＥＡＳ（集成设计工程分析软件系统）软件的实体建模（ＳｏｌｉｄＭｏｄｅｌｉｎｇ）子模块为支撑环境，在分析新型涡轮钻具减速器典型零件特征的基础上，开发了使用灵活的三维零件库，并进行了产品的装配模拟，而且根据轮系机构的运动分析，研究了机构模型的设置。同时利用机构运动分析的结果及齿轮啮合的运动剖面图，直观地观察了是否存在各种干涉。     

近十年国内外涡轮钻井技术的发展水平

介绍了国外近十年中涡轮钻具在北美、北海和中东等地区的应用情况及所取得的经济技术效果，指出国外涡轮钻井技术蓬勃发展的主要原因：一是涡轮钻具性能和轴承寿命的提高较大幅度地提高了行程机械钻这；二是金刚石钻头质量的提高减少了钻头的消耗量，从而降低了每米进尺的钻井成本。结合我国钻井技术的发展，提出了加快我国推广应用涡轮钻井技术步伐，以提高我国钻中深井和深井的技术经济效益的若干建议。