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。     

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。     

涡轮钻具水力设计与分析方法应用现状研究

涡轮钻具是一种重要的钻井工具,涡轮叶型线特征是其水力性能设计与分析的关键因素。在分析涡轮钻具水力工作原理的基础上,研究了涡轮钻具水力性能设计研究现状,详细比较分析了涡轮钻具水力性能设计的理论方法、计算机建模与仿真及水力性能试验分析方面的研究现状与发展水平,提出了计算机辅助设计及理论分析。与试验修正相结合的综合研究方法是涡轮钻具水力性能设计与分析的重要方法,对涡轮钻具水力部件的主要问题与发展趋势进行了展望,为涡轮钻具的水力设计提供参考。     

新型高温高速涡轮钻具测试系统研制

涡轮钻具具有高转速、低扭矩、耐高温等特点,是高温深井钻探重要井下动力钻具之一;涡轮钻具室内实验可有效反映涡轮钻具的性能特点,是涡轮钻具研发必不可少的重要环节。现有井下动力钻具测试平台通常针对螺杆钻具设计,额定转速较低,无法满足耐高温高速涡轮钻具测试试验需要。本文针对涡轮钻具特点和现有测试平台的不足,研发了一套耐高温高速涡轮钻具测试平台。应用该平台对Φ89 mm涡轮钻具进行了测试试验,试验结果表明：该测试平台操作方便、自动化程度高、测试数据准确、工作性能稳定,达到了预期的设计目标,验证了此测试平台的合理性。     

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。     

3FWZ-195型带浮动定子涡轮钻具涡轮节的研制(第二部分)

四、φ195毫米涡轮钻具涡轮的台架性能试验及涡轮钻具的整机性能在涡轮设计计算完成后,一个很重要的问题是要确切地知道涡轮的实际工作性能。尽管在涡轮设计中已预估出所设计涡轮的性能,但考虑到理论计算与液体流动的差异,涡轮的实际性能最终仍需由台架性能试验确定。     

3FWZ-195型带浮动定子涡轮钻具涡轮节的研制(第一部分)

简述了国内外涡轮钻井技术的发展概况;详细介绍了新近研制成功的新型带浮动定子涡轮钻具涡轮节的研制经验,它主要包括:涡轮钻具性能参数的确定;涡轮钻具涡轮叶栅的设计;涡轮的台架性能试验及涡轮钻具的整机性能;涡轮节结构设计中的若干技术关键。     

新型涡轮钻具的组合设计

改善常规复式涡轮钻具性能取决于抓好先进的涡轮叶栅水力设计和采用独立滚动球轴承支承节环节。带同步减速器涡轮钻具可克服常规涡轮钻具和螺杆钻具的固有缺点，是提高我国深井钻井技术的关键装备。文中就减速器的形式对减速涡轮钻具进行分类讨论，最后还比较了４种井下动力钻具的优、缺点。     

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。     

涡轮钻具面向对象系统分析及建模

基于面向对象的建模方法采用全新的建模理念,是一种对应于真实世界概念的抽象思维方式,通过对象之间的消息通信,驱动对象执行一系列的操作从而完成某一任务的设计方法。将面向对象方法引入到涡轮钻具的设计中,通过对涡轮钻具系统的对象化分析,最终建立完整的涡轮钻具系统模型。该模型对应于真实产品概念的抽象思维方式,能够更好地帮助设计人员对设计进程和产品结构进行综合优化,推动涡轮钻具的发展。     

设计涡轮钻具支承节的初级智能CAD系统

通过对涡轮钻具支承节的设计过程模式分析,提出一种设计涡轮钻具支承节的初级智能CAD系统模式;阐述应用该模式所建造的涡轮钻具支承节初级智能CAD系统(WZDES)的总体结构及特点;探讨该系统的知识库设计和子问题求解;提出并运用功能体素构型完成了零件结构的初步设计;研究该系统存在的接口问题解决办法。最后,还给出运行实例。     

涡轮钻具滚动止推轴承材料及其工艺的建议

依据涡轮钻具滚动止推轴承的工况及失效形式，提出一系列可供涡轮钻具滚动止推轴承选材的建议，并相应地讨论了它们的热处理工艺和性能。     

国产涡轮钻具结构及性能分析

详细介绍了国产涡轮钻具中常规型、独立悬挂式和浮动定子(转子)式3种典型钻具结构型式和性能参数。重点讨论了国产涡轮钻具的涡轮叶栅及型线的流场、止推轴承组、扶正轴承等影响钻具性能和使用寿命的关键技术。通过对以往研究工作的总结分析,提出我国涡轮钻具今后的研究工作计划和发展建议。     

关于金刚石钻头深井涡轮钻井及其在我国的发展前景

由于深井涡轮钻井技术的不断发展,用涡轮钻具组合金刚石钻头进行深井钻井,与普通转盘钻井相比具有一定的优越性,是提高深井钻井指标的良好措施。本文着重分析了金刚石钻头对钻井工艺参数、涡轮钻具的结构与性能的要求。同时,又概述了涡轮钻具组合金刚石钻头钻井在我国的发展远景。     

5000N·m井下动力钻具试验台架

在介绍了５０００Ｎ·ｍ井下动力钻具整机试验台架的结构特点及工作原理之后，给出了试验参数的理论换算和台架的技术规范。台架能够模拟现场条件完成Φ２６０ｍｍ以内的各种尺寸型号的涡轮钻具的试验，准确可靠地测量涡轮钻具的工作特性，为涡轮钻具的理论研究提供试验数据。     

史密斯Neyrfor公司的新型涡轮钻具技术

自20世纪80年代第一个井下可导向涡轮钻具问世以来，涡轮钻具得到了不断发展，目前可用于直井及定向井钻井作业。实际上，工程设计方面的进步使得Sii-Neyrfor^R Turbodrill^TM涡轮钻具的性能突破了早先的一些限制，成功用于了复杂井眼及定向钻井作业中。应用带可导向弯壳的涡轮钻具是达到定向钻井作业目标及经济目标的最佳解决方案。     

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。     

涡轮钻具内部流场的三元流计算与研究

根据叶轮机械三元流动的普遍理论和涡轮钻具叶轮具体边界问题，建立了三元流动计算的数学模型，推导出了适用于叶轮机械三元流动计算的流函数方程，将三元流动计算流函数法成功地运用于涡轮钻具叶栅的数值计算。编制了计算SI流面（叶片到叶片间回转面）速度分布的计算机程序，并对几种涡轮钻具实例进行了数值计算和流动分析，同时进行了涡轮钻具台架性能试验。通过对理论计算和试验结果对比分析，指出了几种涡轮钻具叶片的不足。     

WZ系列涡轮钻具取得突破性进展

由中国石油勘探开发研究院机械所、四川石油管理局和威远石油机械化工厂合作研制开发的WZ系列涡轮钻具是一种适用于深井和高温井的全金属涡轮钻具。WZ系列涡轮钻具具有如下特点：1．涡轮钻具的工作性的参数和PDC、BDC钻头匹配，在提高机械钻速的同时，单只钻头的总进尺不会下降，用于提高深井段机械钻这具有明显效果，机械钻速相对于转盘钻井方式可提高50％～100％；2．涡轮钻具的叶根设计先进、单级涡轮吸收功率高、涡轮钻具结构长度短，同时，涡轮钻具工作效率高，正常工作钻并泵泵压与转盘钻井要求相当，不需对油田现有设备提出特殊…     

■73 mm小尺寸涡轮钻具叶型设计及优化

小尺寸涡轮钻具主要用于深部高温硬岩地层钻进,对我国油气、干热岩等深部能源矿藏的地质调查具有重要意义,在石油行业中小井眼钻井、老井加深及连续油管钻修井等方面具有较好的应用前景。目前,国内尚无■73 mm小尺寸涡轮钻具,为推进涡轮钻具系列化,对■73 mm小尺寸涡轮钻具的涡轮节中常规级定转子叶片及制动级定转子叶片进行设计优化,旨在研制长度短、转矩适中、转速适中、压降小、功率高及效率高的■73 mm小尺寸涡轮钻具,使■73 mm小尺寸涡轮钻具尽快在我国实现现场应用。设计出符合性能要求的3种常规定转子叶型方案和5种制动级叶型方案,通过理论分析及数值模拟,选出最优的常规定转子叶型及制动级叶型方案,并提出常规涡轮级与制动涡轮级复配的5种涡轮节结构方案,同时对涡轮节结构进行了性能分析及方案优选,优选的涡轮节方案在流量5.5 L/s,工作转速1 500～2 500 r/min时,输出转矩为109～140 N·m,平均压降为11.5 MPa,制动转矩为185.5 N·m,可满足小井眼钻井对■73 mm小尺寸涡轮钻具的输出性能要求。