微小井眼水力加压器结构设计及钻压计算

微小井眼钻进过程中,连续管的直径小、刚度低,采用传统的钻铤施加钻压不能满足钻井需要,为此设计了一种用于88.9mm井眼的微小井眼水力加压器。综合考虑井下马达、水力加压器以下钻柱与井壁的摩擦力、水力加压器运动部件与缸体内壁的摩擦力等因素对井底钻压的影响,建立了水力加压器串联在井下马达上方时井底钻压计算模型,通过对模型的求解可以得到钻井液流量、喷嘴直径与钻压关系曲线,为水力加压器在微小井眼钻进中的应用提供了理论依据。     

井下增压装置提高钻速机理与适用性

利用井 下增压装置产生高压射流辅助钻头机械破岩是提高机械钻速的有效手段之一,现有井下增压装置可分为利用钻井液水力能量和钻柱振动能量2种增压方式。针对不同地层对井下增压装置输出压力要求和不同增压方式适用井深条件等问题,通过数值模拟和现场试验分析等手段,研究了地层岩石力学参数对增压射流破岩的压力要求,探讨了2种井下增压方式的适用条件。结果表明,在地层岩石的摩擦角为20°~50°、内聚力小于60 MPa、当井下增压装置输出射流压力达到100 MPa以上、喷距不超过10倍当量喷嘴直径时,增压射流具备直接破岩能力。钻柱减振增压集钻柱减振和井底钻井液增压为一体设计新思路,装 置活动部件少,受井深、钻井液性能参数等影响小,井下最长工作时间已达230 h以上,比利用钻井液水力能量的增压方式具有更宽的适用范围。     

水力加压工具中限位指示装置的研究

分析了水力加压工具存在的很难准确判断工作状态和钻头钻达地层的准确位置的原因 ,提出了采用限位装置和限位指示装置的解决方法 ,并给出了其使用方法     

应用井下钻压推加器改善钻井性能

钻压推加器由钻井液的液压力产生钻压。开泵时，钻压推加器使下部井底钻具组合与钻柱的其余部分相分离，以便提供一个恒定的，可控的钻压，减少轴向振动和冲击。     

新型井下水力增压装置的实验研究

针对如何充分有效地利用井底的水力能量 ,既要能提高水力能量的利用率 ,又要易于井下实现的问题 ,设计了一种新型井下水力增压装置 ,该装置依靠脉冲射流的卷吸、自激振荡反馈负压区的形成 ,以及井壁环空液柱压力的它激作用实现井下增压 ,所用增压介质仅为井下环空流体。利用井下环空流体对该装置进行了自增流量实验和射流瞬时动压力实验 ,并由此得出结论 :(1 )在实验条件下 ,自增流量达 2 0 %左右 ,最佳开孔直径d =8mm ,最佳开孔位置h =8mm ,最佳开孔数目n =2 ,对称布置 ;(2 )最佳自增流量开孔方案是 :单孔 8mm ,其开孔位置h =8mm ;双孔 8mm× 2 ,其开孔位置也是h =8mm。     

水力加压器的研制与现场应用

随着大斜度井、水平井钻井工艺技术的日趋成熟和小井眼井技术的应用和发展,受井斜角增加、井壁摩阻大及小尺寸钻具刚性差等因素影响,常规钻井中传统的依靠钻柱重力施加钻压的方法已经不能很好地满足施工需要。为此,研制出一种利用柔性水力施加钻压的井下工具——水力加压器。从水力加压器的功能、结构、特点、技术参数、使用方法、性能试验等方面进行了详细阐述,台架性能试验中,该产品性能和可靠性达到了设计要求。经现场直井段应用验证,该水力加压器使用效果良好,钻压施加稳定,提高了机械钻速和钻井质量,明显减轻了钻柱振动,延长了钻具使用寿命。     

求定向井井底真实钻压值的理论分析和初步计算

比较准确地计算定向钻井过程中的井底钻压,是钻井力学研究中的一个重要问题。作者从理论上研究钻柱内的轴力分布规律,建立并求解了弯曲井段中钻柱轴力的微分方程。在这个基础上,导出了在造(增)斜、稳斜等不同井段,采用弯接头-井下动力钻具和转盘钻两种钻井方式时的井底钻压计算式,并结合算例讨论了井斜角、特征摩擦系数对井底钻压的影响。     

底部钻具组合的井底实际钻压分析

将弯曲井眼中的底部钻具组合作为空间梁处理 ,采用两个力学过程模拟指重表所示的指示钻压。利用“施加”与“放松”约束的方法求解钻柱与井壁间的接触摩擦非线性问题 ,并考虑了钻柱与井壁之间摩擦力的影响。在此基础上 ,建立了对弯曲井眼中的钻柱进行井底实际钻压分析的基本方程及相应的迭代求解格式。通过数值算例和工程算例得出结论 :(1 )由于钻柱与井壁之间存在摩擦 ,井底实际钻压比指示钻压小 ,在工作钻压较大时实际钻压比指示钻压小 1 5%～4 0 % ;(2 )井眼曲率对井底实际钻压的影响较小 ,而钻柱与井壁之间的摩擦系数对实际钻压影响较大 ,因此改善钻井液性能 ,降低摩擦系数十分重要 ;(3 )随着井深的增加 ,井底实际钻压与指示钻压的差值增大 ;若井眼曲率增大 ,实际钻压减小 ,指示钻压越大 ,其减小趋势越大 ;随着摩擦系数增大 ,实际钻压减小的趋势增大。     

水平井段钻压施加工具的研究

分析了在水平井段中采用倒装钻铤自重加压，井下水力加压，蠕动钻进等三种加压方法时的力学状态，即针对每种加压方法分析了水平井段中钻柱不同部位的受力及受摩阻影响的情况，指出了各种加压方法时的力学及钻井工艺特点。通过分析对比，认为蠕动钻进在力学状态和控制上都有明显的优势。最后介绍了正在研究的爬行器和液力蠕动加压装置的结构和工作原理。     

井下动力钻具配合高效钻头提高钻井效率的实验研究

深井和超深井钻井中普遍存在着机械钻速低、钻头用量大等问题,这在很大程度上归咎于所采用的钻井方式上。由于“转盘钻＋牙轮钻头”限制了钻头转速的提高,影响了钻头单位时间内的切削次数,进而制约了钻速的提高,因此转换钻井方式,采用高转速的井下动力钻具配合高效钻头无疑是加快深井段钻速的主攻方向之一。据此,在青海油田冷科１井三个井段上进行了“螺杆钻具配合高效钻头”提高钻井效率的实验研究。第一次在３７２７ｍ～３７５１ｍ井段进行,进尺２４ｍ,平均机械钻速０８７ｍ／ｈ,比四开以后使用最好的牙轮钻头钻速提高２０８３％;第二次在３７５７ｍ～３８９９ｍ井段进行,进尺１４２ｍ,平均机械钻速１２７ｍ／ｈ,比四开以后使用最好的牙轮钻头钻速提高７５８３％,进尺提高近３倍;第三次在４２００ｍ～４３０５ｍ井段进行,进尺１０５ｍ,平均机械钻速０７４ｍ／ｈ,比同等条件下的牙轮钻头钻速提高６０８７％。实验结果表明：使用井下动力钻具配合高效钻头不仅能够提高深部井段中的机械钻速,而且还可以大幅度提高单只钻头的进尺,从而达到提高钻井效率的目的。     

注水系统的计算方法

提高注水系统效率、降低能耗和精确实施合理的注水方案、控制含水率上升速度是中高含水率油田开发中的两个重要技术问题.注水系统的流量和压力分布的计算是解决上述两个问题的技术基础.本文首次提出了用大系统分解迭代方法,解决油田大型注水系统的上述计算问题,并提出“压力谷”新概念将注水系统分解成子系统,克服了水力系统耦合强的困难,保证了上述算法的收敛性.文中给出了注水系统的通用模型和通用计算方法,应用于分解后的各子系统,简化了建模、计算和编程工作.该算法已从理论上证明是严格收敛的,并被编成计算机程序,应用于油田大型注水系统.     

液压马达油封损坏的原因及措施

分析液压马达油封损坏的原因,提出相应的措施,对其装配方法和结构改进以后,液压马达使用周期由原来的1个月延长至3个月,取得较好的效果,满足了生产的需要。     

离心机的功率计算及节能探讨

针对目前高校化工机械专业《化工机器》统编教材中有关离心机功率计算的某些不妥之处,从理论与实际相结合的角度,提出作者的见解,并对节能问题进行了探讨。     

钟摆钻具带液力推力器组合提高大倾角地层钻井速度试验

川东高陡构造上部地层倾角一般在30°~50°，最高达85°，在上部大倾角地层中钻进极易出现井斜，即使采用钟摆钻具组合，钻压也只有平缓地层的30%~50%，钻井速度较低。钟摆钻具带液力推力器组合由于钻头加压方式的改变和钟摆力的存在，具有较强的防斜作用。大倾角地层试验表明该组合可较大程度提高钻压，达到有效控制井斜和提高钻井速度的目的。已在苟西4、天东80等井上部大倾角地层试验，钻压较邻井同井段提高30%~50%，较大地提高了机械钻速。