等壁厚螺杆钻具的研制与现场应用

为提高螺杆钻具的使用寿命,研制了等壁厚螺杆钻具。通过研究等壁厚螺杆钻具关键参数,确定了172mm等壁厚螺杆定子衬套厚度为10mm,定/转子头数比为5:6;室内等壁厚螺杆钻具与普通螺杆钻具的性能对比试验表明:同等条件下等壁厚螺杆钻具容积效率、转速、输出扭矩、总效率和输出转矩均优于常规螺杆钻具。在现场应用中,等壁厚螺杆钻具比常规螺杆钻具纯钻时间提高48.79%,机械钻速提高30%,进尺增加465.05m,取得了良好效果。     

等壁厚螺杆钻具及应用

等壁厚螺杆钻具是一种新型动力钻具。介绍了等壁厚螺杆钻具的基本结构、与普通螺杆钻具的结构区别和技术优势,并对其现场应用效果进行了分析。与普通螺杆钻具相比,等壁厚螺杆钻具具有工作扭矩大、使用寿命长、耐高温等优点,在深井和高密度钻井液井及小曲率半径水平井应用具有较大的技术优势。     

大功率超长螺杆钻具设计

大功率新型螺杆钻具与普通单个或串联使用的标准螺杆钻具相比具有施工优点。经设计分析，实验试验和现场试验表明，这种新型螺杆钻具与普通单个或串联使用的螺杆钻具相比，具有机械钻速高，钻头使用寿命长和容易控制等优点。     

等壁厚螺杆钻具定子衬套变形规律研究

研究了静压和压差对等壁厚螺杆钻具定子橡胶衬套变形规律的影响,并与常规螺杆钻具定子衬套做了比较。分析结果表明,静压和压差作用对等壁厚定子衬套变形规律的影响与常规定子衬套相比有很大区别,如等壁厚定子衬套弧底位移最大,弧顶位移最小,与常规定子衬套相反;等壁厚定子衬套变形受内压作用影响比常规定子衬套小,且随着压力增加,等壁厚定子衬套内轮廓线各点法向位移增加较均匀;与常规定子衬套相比,等壁厚定子衬套具有更高的抗压能力和更好的密封性能。因此,采用等壁厚定子衬套可提高螺杆钻具的工作效率和延长其使用寿命。     

5LZ172-Ⅲ型长寿命螺杆钻具的研制

针对5LZ172-Ⅱ型螺杆钻具使用寿命短,难以满足施工要求的问题,通过改进旁通阀结构、研制等壁厚定子及配套转子、采用油密封传动轴以及挠轴等结构,研制出5LZ172-Ⅲ型高性能长寿命螺杆钻具。现场应用情况表明,5LZ172-Ⅲ型螺杆钻具在钻井液大排量条件下使用寿命为316 h,该钻具在多口井的应用中均获得了260 h以上的长寿命,同时减少了钻井过程中不必要的起下钻作业,提高了机械钻速,缩短了建井周期。     

5LZl72-Ⅲ型长寿命螺杆钻具的研制

针对5LZl72-Ⅱ型螺杆钻具使用寿命短,难以满足施工要求的问题,通过改进旁通阀结构、研制等壁厚定子及配套转子、采用油密封传动轴以及挠轴等结构,研制出5LZl72-IU型高性能长寿命螺杆钻具。现场应用情况表明,5LZl72-Ⅲ型螺杆钻具在钻井液大排量条件下使用寿命为316h,该钻具在多口井的应用中均获得了260h以上的长寿命,同时减少了钻井过程中不必要的起下钻作业,提高了机械钻速,缩短了建井周期。     

螺杆钻具等壁厚衬套的设计及仿真分析

螺杆钻具以其独特的优势在定向钻井生产中得到青睐,但仍不能广泛应用于深井、高密度钻井液井以及小曲率半径的水平井。常规衬套的内表面是螺旋曲面,橡胶衬套厚薄不均,衬套抗变形能力低,单级承压小,泄漏沿程长,机械特性软,热膨胀不均、磨损速度快,故导致效率持续降低。因此,长度短、大功率、高压降、低转速螺杆钻具的开发与应用,已成为提高钻井效率、节约钻井成本的重要环节。为此,设计了一种等壁厚螺杆钻具衬套,进行了螺杆钻具橡胶衬套力学性能实验,建立了螺杆钻具等壁厚衬套和常规衬套的力学计算模型。结果表明,在相同压力下,等壁厚衬套比常规衬套有更好的抗形变能力;在相同的过盈量下,等壁厚衬套有更好的密封能力。在同等扭矩下,等壁厚定子螺杆钻具的定子长度可以得到缩短。     

准等壁厚螺杆钻具马达断面型线设计

分析了等壁厚螺杆钻具马达的性能优点和马达金属外壳的加工方法。针对等壁厚螺杆钻具马达金属外壳内表面存在的加工难题,提出了准等壁厚螺杆钻具马达的设计思路。阐述了准等壁厚螺杆钻具马达金属外壳断面型线的绘制方法,并给出了设计实例。试验分析了准等壁厚和等壁厚螺杆钻具马达的性能。结果表明:准等壁厚螺杆钻具马达不仅具有等壁厚螺杆钻具马达的性能优点,还解决了等壁厚螺杆钻具马达金属外壳电解加工的难题。     

定向穿越用超大规格螺杆钻具的研制与试验

在大口径管道施工中,采用常规定向穿越技术时钻杆承受扭矩大,导致钻杆扭断或寿命大幅缩短。为此,提出了大口径管道穿越动力前置工艺,设计研制了定向穿越用超大规格螺杆钻具。该螺杆钻具与现有施工工艺参数基本匹配,不需额外增加设备。为分析采用超大规格螺杆钻具作为孔底动力进行复合钻进时的效果,将其与常规定向穿越扩孔钻进进行对比。试验结果表明:使用螺杆钻具作为孔底动力,可弥补因长距离穿越造成的钻机扭矩衰减,同时能够提高机械钻速,减少钻杆应力循环次数,从而延长钻杆的使用寿命,降低作业事故发生率。该产品的研制成功提高了定向穿越技术现场应用的安全性。     

螺杆钻具失效情况统计分析

对2008年长庆油田姬塬区块螺杆钻具的使用情况进行统计,将该批螺杆钻具的失效情况进行了简单的归类;并分析了该区块所采用的机械钻逮同螺杆钻具使用寿命之间的关系,结果表明机械钻速偏低或者偏高均会降低螺杆钻具的使用时间,宜将机械钻速控制在最佳范围内。     

卫 68-FP1 井泥页岩油藏水平井钻井技术

为了解决卫68-FP1 井水平段井眼尺寸小、井下摩阻大、井眼轨迹不易控制等问题,在计算不同井眼曲率下摩阻、扭矩的基础上,结合邻井实钻资料,优化了井眼轨道设计,以降低摩阻和扭矩;根据非常规水平井的实钻经验,选用"小角度螺杆+欠尺寸双稳定器"钻具组合,并对螺杆钻具的弯角和稳定器外径进行了优化,以提高井眼轨迹控制精度;选用合理密度的油基钻井液,以保证水平段的井壁稳定性;采用C1+伽马地质导向技术,以提高油层钻遇率;制定了安全钻进技术措施,以确保钻井安全。实钻结果表明:合理的井眼轨道设计能够有效降低钻进摩阻;"小角度螺杆+欠尺寸双稳定器"钻具组合能精确控制井眼轨迹,并能提高旋转钻进比例;C1+伽马地质导向技术能确保水平段始终在油层穿行。卫 68-FP1 井的顺利完成,可为泥页岩油藏水平井的钻井施工提供借鉴。      

KPX系列井下偏心气体分离器

鉴于目前常用的重力和惯性分气原理的气体分离器和重力式气锚 ,均不能很好地解决吐哈油田高气油井有杆泵采油气体对泵效的影响 ,研制了一种适合不同高气油比、不同产量的系列KPX偏心气体分离器。这种分离器的特点是利用偏心流道压降及速度分布差异的特点 ,来提高气液分离效率 ,达到提高泵效的目的。吐哈油田 70口井次的应用表明 ,使用该分离器可减小气体对抽油泵泵效的影响程度或完全消除 ,在常规井下气体分离器的基础上 ,平均单井泵效又提高 8 2 1%。     

塔深1井井斜控制技术

塔深1井设计井深为8 000 m，后加深至8 400 m，完钻井深为8 408 m，垂直钻井进尺为目前亚洲第一。该井在6 200 m钻遇裂缝性软硬交错地层，加之井下温度高、井眼小，井斜控制难度增大。为解决以上难题，提出采用优化钻井参数，实钻过程中采用塔式钻具、柔性钟摆钻具、井下动力钻具等进行井斜控制技术措施。并指出在深部小井眼裂缝性地层采用光钻铤配合高钻压不能实现纠斜；使用单稳钟摆钻具组合受钻铤尺寸的限制不能起到良好的纠斜效果；采用抗高温弯螺杆和MWD随钻监测技术，能取得明显的纠斜效果和较高的机械钻速。     

准噶尔盆地南缘高泉构造三维地质力学建模及深探井风险应用

井眼不稳定易导致严重钻井复杂事故,并极大增加钻井成本,而准确的地质力学模型能够为钻井提供技术支撑.应用准噶尔盆地南缘深探井测井数据、地质力学测试结果、地层破裂压力测试和钻井日志得出邻井的岩石力学性质和压力剖面,构建一维地质力学模型,进而应用多井地质力学剖面来建立整个井区的三维地质力学模型.以三维地质力学模型为基础,可以...     

近钻头井下钻具运动特征及异常状态分析方法

目前利用相关理论模型并结合地面录井参数分析井下钻具运动特征及异常状态的方法不够准确。基于快速傅里叶变换理论和PDC钻头牙齿受力方程,建立了井底钻具运动特征的分析方法;根据一维不稳定流动理论,结合加速度理论,建立了井底异常状态的分析方法。理论分析结果与现场试验数据吻合较好。理论分析及实测结果表明:在实测井段中,滑动钻进时井底各工程参数的频谱图中存在与螺杆转子相同转动频率的主频,旋转钻进时井底各工程参数的频谱图中存在2个主频,一个与螺杆转子的转动频率相等,另一个与钻柱的转动频率相等;井底钻具阻卡后,管内压力出现第一个压力峰值的时间是环空压力出现第一个压力谷值时间的2倍,同时扭矩及振动传感器读数变化剧烈。研究表明,利用井底工程参数频谱图的主频特征可以区分滑动钻进与旋转钻进阶段,同时可获得井底钻具及螺杆的转动状态;利用管内压力、环空压力、扭矩及加速度传感器的读数变化特征可判断井下是否出现异常。建立的分析方法可为安全快速钻井及井下专家系统的建立提供理论参考。      

弯外壳动力钻具力学性能分析

弯外壳动力钻具能提高增斜率,但钻具轴线不在一条直线上。本文用有限元基本理论,分析了弯外壳动力钻具的力学材性,着重讨论了弯外壳动力钻具的结构弯角、井斜角、稳定器间隙及钻铤刚度对弯外壳动力钻具增斜特性的影响。认为弯外壳动力钻具的增斜率随结构弯角增大而明显增加;工况相同时,双弯动力钻具增斜率比单弯动力钻具高约50%。井斜角小于60°时,随井斜角增加弯外壳动力钻具的增斜率明显增加;大于60°时,增斜率增加趋势减弱,甚至下降。稳定器间隙增加,弯外壳动力钻具的增斜率下降。动力钻具上面钻铤的刚度越小,增斜率越高。     

大庆油田井下作业清洁化与自动化技术研究与应用

“十三五”期间，为改变传统井下作业“脏、险、苦、累”现状，大庆油田开展了清洁化、自动化作业技术研究与应用。按照“井液不出井、出井不落地、落地不污染”绿色作业要求，针对井下作业过程中井液出井污染环境问题，攻关形成了以井筒溢流控制为主、地面集液回收为辅的清洁化作业技术系列，累计应用20.8万井次，回收废液382.7×10⁴m³，减少固体废物6.3×10⁴t，清洁作业覆盖率由23.6%提升到100%。针对传统井下作业劳动强度大、安全风险高的特性，发展形成了小修、大修自动化作业技术，通过配套自动化作业装备，单队操作人员比例降低25%，年节约人工成本100万元以上，劳动强度和安全风险大幅降低。清洁化、自动化技术的发展与应用实现了井下作业安全、绿色、高效施工，推动了劳动组织方式和生产运行模式的变革。     

MID-K成像测井技术及应用

MID-K电磁探伤成像测井仪不但用于监测单层、及多层油套管结构的钢套管及油管的技术状态,而且可用于监测多种流体介质条件下的石油、地层水、尤其是天然气介质井眼内钢套管及油管的技术状态。可以同时对两层管进行探伤及厚度测量,确定壁厚变化大小及其纵横向的损伤。本文简要介绍了俄罗斯MID-K电磁探伤成像测井仪的原理、结构、主要技术指标以及仪器特点,不但能对管柱内壁进行损伤探测,而且还能同时对管柱外壁进行损伤探测。     

SHBP-1超深井三开长裸眼钻井液技术

针对SHBP-1井在钻井过程中可能出现的井壁失稳及漏失等复杂问题,对其原因及技术难点进行分析,提出了该井的井壁稳定、防漏堵漏技术思路,选用强抑制强封堵防塌钻井液体系,以满足地层特性对钻井液抑制性、降失水及封堵的要求,筛选了复合抑制剂KCl+SMJA、镶嵌成膜防塌剂SMNA-1、纳米封堵剂SMNF-1,以进一步提高钻井液的抑制性、封堵性及防塌性能,降低高温高压滤失量。经现场应用表明,优化后的强抑制强封堵防塌钻井液流型易于控制,维持井浆中0.5% SMJA、3% KCl、2.5% SMNA-1,保障了钻井液有强的抑制防塌性;在易漏地层使用了纳米封堵剂2% SMNF-1、超细碳酸钙等随钻堵漏材料,避免了井漏的发生,顺利完成了该井的施工,三开井段扩大率仅为3.49%。该套钻井液技术顺利解决了SHBP-1井三开的井眼失稳及井漏问题,为后续类似井的钻井提供借鉴。      

SHBP-1超深井三开长裸眼钻井液技术

针对SHBP-1井在钻井过程中可能出现的井壁失稳及漏失等复杂问题,对其原因及技术难点进行分析,提出了该井的井壁稳定、防漏堵漏技术思路,选用强抑制强封堵防塌钻井液体系,以满足地层特性对钻井液抑制性、降失水及封堵的要求,筛选了复合抑制剂KCl+SMJA、镶嵌成膜防塌剂SMNA-1、纳米封堵剂SMNF-1,以进一步提高钻井液的抑制性、封堵性及防塌性能,降低高温高压滤失量。经现场应用表明,优化后的强抑制强封堵防塌钻井液流型易于控制,维持井浆中0.5% SMJA、3% KCl、2.5% SMNA-1,保障了钻井液有强的抑制防塌性;在易漏地层使用了纳米封堵剂2% SMNF-1、超细碳酸钙等随钻堵漏材料,避免了井漏的发生,顺利完成了该井的施工,三开井段扩大率仅为3.49%。该套钻井液技术顺利解决了SHBP-1井三开的井眼失稳及井漏问题,为后续类似井的钻井提供借鉴。