冲击振动钻井工具流固耦合模拟试验

深井超深井钻井过程中,旋转冲击钻井技术是解决硬岩钻速慢的有效方法之一。目前液动冲击器多采用水力能量驱动,随着井深的增加,管路水力能量损耗增大,依靠钻井液驱动的液力冲击装置同样需要消耗水力能量,使得钻头有效压降进一步降低。因此,液力驱动冲击钻井技术在深井超深井中的应用受到局限。基于钻柱振动原理,提出一种利用水力能量和钻柱振动耦合作用的新型冲击旋转钻井装置,通过建立流固耦合物理模型,运用流固耦合方法,获得入口流量、运动位移、振动频率以及入口和出口直径等对装置所产生的载荷特征影响规律。结果表明,装置所产生动载荷幅值随流量、振动位移以及振动频率的增加而增加,而静载荷仅与流量变化有关。     

井下冲击钻井工具模拟试验装置研制

为了研究井下冲击钻井工具的工作参数对钻头破岩效率的影响规律,研制了井下冲击钻井工具模拟试验系统.该系统主要由钻采工具多功能试验机、动力水龙头、冲击钻井工具模拟装置、钻具、模拟井筒、试验介质循环系统、测控系统等组成.通过钻进岩样试验,分析钻压、冲击频率、冲击幅值、冲击力等参数对钻头破岩效率的影响.为优化冲击钻井工具提供试...     

自动垂直钻井工具地面试验分析及现场验证

纠斜、稳斜功能的实现是全旋转推靠式自动垂直钻井工具样机研制的关键问题。研制开发了全旋转推靠式自动垂直钻井工具样机。地面试验完成后进行了现场试验,以验证地面试验的准确性。详细介绍了全旋转推靠式自动垂直钻井工具的试验原理、试验方法、试验步骤、地面试验效果分析、现场试验等。试验结果表明:全旋转推靠式自动垂直钻井工具实现了井斜角1°范围内的纠斜、稳斜功能,达到了设计要求。     

叶轮转子式旋转冲击钻井工具输出载荷模拟分析

为研究叶轮转子式旋转冲击钻井工具输出载荷特性,基于旋转冲击钻井工具结构,借助CFD软件建立了工具的物理模型,分析了流量、转动频率、叶轮叶片数、叶轮叶片结构及出口当量直径对工具输出载荷的影响。分析结果表明:工具输出载荷呈类似正弦规律变化,其值同时受结构参数与工作参数的影响;叶轮结构以及叶片数对输出载荷幅值作用明显,且叶轮叶片与输出载荷之间存在最佳匹配值;改变流量能够显著增大静载荷,二者之间呈线性变化关系;叶轮叶片数一定时,叶轮转动频率明显存在最优值,随着频率的增加,输出载荷先增大后减小;改变出口直径对载荷幅值影响较为明显。所得结果可为旋转冲击破岩工具的设计提供理论指导。     

水力脉动冲击钻井工具初步研究与试验

掘力脉动冲击钻井是将水力脉冲、机械冲击振动结合为一体提高钻井速度的一种方法，介绍了辽河油田研制的脉动冲击钻井工具的结构、工作原理及现场试验情况。在潜山混合花岗岩、砂岩，硬脆性泥岩等不同地层的现场试验表明：水力脉动工具工作平稳，未出现蹩跳钻现象，也没有出现脱、落、断、掉等问题，主体安全性、可靠性较好；在潜山混舍花岗岩、砂岩、硬脆性泥岩地层机械钻速提高幅度较大，但在部分泥岩地层效果不佳。试验中发现密封圈耐温性差、脉冲腔易磨损等问题，并据此提出了水力脉动冲击工具的下一步研究方向。     

双级双速钻井工具设计与现场试验

为了充分发挥PDC钻头高效破岩的技术优势,进一步提高其在低渗透地层的机械钻速,研究并设计了双级双速钻井工具。采用数值模拟方法建立了双级双速钻井时的井底岩石物理模型,分析了井底岩石应力分布状态及双级双速钻井的破岩和提速机理;介绍了双级双速钻井工具的常见结构,指出了其技术优势;基于已有研究成果,并结合现场实际需要,从排量、输出扭矩与转速、钻进工具长度等方面进行优化设计,设计出了适用于?215.9,?241.3和?311.1 mm井眼的双级双速钻井工具。设计的双级双速钻井工具在胜利油田3口井进行了现场试验,试验结果表明,双级双速钻井工具使用时钻压、泵压及工具性能稳定,机械钻速比邻井平均提高80.37%,总体效果显著。研究认为,设计的双级双速钻井工具综合性能好,在低渗透地层钻进时能够提高机械钻速,具有推广应用价值。       

扭力冲击钻井技术现场运用分析

本文通过对扭力冲击技术的现场运用,分析机械钻速、钻头有效行程以及效益对比,对提高准噶尔盆地同类型地质条件下的钻井具有借鉴意义。     

可控偏心器旋转导向钻井工具研制与现场试验

研制的可控偏心器旋转导向钻井工具主要由驱动轴,导向机构、定位总成、测控单元、轴承支撑系统等部分组成。该工具通过偏心执行机构——导向机构来实现井眼轨迹的控制。导向机构由3个互成120°角的翼肋及液缸组成,3个翼肋的伸出量在钻具的相应位置形成1个偏心位移矢量,使可控偏心器偏离井眼中心线,形成1个等效弯接头,通过调整3个翼肋的偏心位移矢量,可形成不同的工具面角和弯接头弯角。现场试验证明,该工具的工作原理可行,满足旋转导向钻井井眼轨迹的控制要求。     

全旋转推靠式自动垂直钻井工具现场试验分析

为了解决钻井过程中的防斜与打快技术难题,研制了全旋转推靠式自动垂直钻井工具。在介绍工具工作原理的基础上,对工具的纠斜和稳斜功能、提升机械钻速的能力及使用可靠性进行了试验,借助DJY-1井对工具的使用效果进行了现场验证。应用结果表明,全旋转推靠式自动垂直钻井工具在井下作业时实现了纠斜和稳斜功能,提高了机械钻速,释放了钻压,有效地解决了防斜与打快矛盾;工具下井后部分零件出现了磨损情况,可见零件的耐磨性有待提高。建议进一步检验工具的纠斜和稳斜能力,使工具防斜打快的优势在以后的钻井作业中能够充分体现出来。     

复合冲击钻井工具结构设计与运动特性分析

深部复杂硬地层岩石强度高、可钻性差、抗破碎能力强,易引起PDC钻头黏滑振动及过早磨损。鉴于此,设计了一种复合冲击钻井工具。分析了该工具的轴向冲锤和周向摆锤的受力特征,建立了冲锤和摆锤的运动数学模型,研究了工具的运动特性,并通过室内试验测试其冲击性能。研究结果表明:复合冲击钻井工具的冲锤和摆锤的运动过程分为三个阶段,且在不同阶段运动均呈非线性;工具的冲击功和冲击频率均随排量增加而增大,冲击功计算值要比试验值高出25%,频率计算值比试验值高19%;轴向冲击频率高于周向冲击频率,工具结构参数满足设计要求。研究结果可为复合冲击钻井工具结构的合理设计及现场应用提供借鉴。     

自动垂直钻井工具用涡轮发电机性能模拟试验

自动垂直钻井工具是集机、电、液一体化的自主纠斜和稳斜的钻井系统。为了保证涡轮发电机工作的可靠性,在介绍自动垂直钻井工具系统组成的基础上,提出了涡轮发电机的技术要求,并设计了涡轮发电机性能试验系统,对涡轮发电机进行了性能试验、清水循环试验及泵排量适应范围试验。试验结果表明,涡轮发电机的性能满足设计要求,能作为自动垂直钻井工具的供电电源和扭矩发生器,为工具控制单元的电气元件供电,并实现对工具稳定平台的控制。建议涡轮发电机的动密封选用更耐磨的密封件,使涡轮发电机的整体性能满足设计及使用要求。所得结论对自动垂直钻井工具的研制具有参考作用。     

钻井工具调查报告

为了完善钻井工具的配套,以适应高速优质钻井的需要,根据部领导指示,部油开组、制造组、供应局和石油勘探开发规划研究院共同组织了胜利、长庆、大港油田、四川、江汉石油管理局以及宝鸡石油机械厂等六个单位的以工人为骨干的工人(3人)、干部(1人)     

螺杆驱动旋冲钻井工具设计及试验研究

为提高石油钻井破岩效率,将螺杆高速旋转与冲击器高频冲击相结合,设计了一种螺杆钻具驱动的新型机械式旋冲钻井工具。在设计旋冲钻井工具结构的基础上,建立了直井中单次冲击功、冲击频率等关键参数的计算模型,并进行了实例计算分析。计算结果表明,直井中单次冲击功仅是凸轮推程和钻压的函数,当钻柱结构确定且存在一定长度(大于500 m)的φ127.0 mm钻杆时,单次冲击功与钻压成正比关系,改变钻压可实时调整冲击功。工程样机测试表明,该工具结构设计合理,能够实现螺杆驱动钻头高速旋转和高频冲击,进一步提高工具的耐磨性能后具有良好的应用前景。      

陀螺稳态钻井工具研制及应用

由于地层的不均质、泵排量的不均匀、钻压大以及转速高等因素,钻柱普遍存在多种类型的振动,严重的振动加速了钻头的损坏,增加了起下钻次数,进而影响钻井效率。为此,基于高速旋转的陀螺具有自稳定性的特点,研制了陀螺稳态钻井工具。该工具能够主动抑制或消除钻头切削地层时产生的振动,有效延长钻头的使用寿命,提高单只钻头进尺。介绍了工具的结构组成与工作原理,优化了磁力耦合传动机构和陀螺机构的结构,对优化后的工具进行了动力学仿真分析。仿真分析结果表明：随着径向载荷的增加,工具减振幅度逐渐降低;随着转速的提高,工具减振幅度逐渐增加。现场试验验证了工具原理的正确性,使用该工具后钻头径向振动平均值减小了42.2%,平均机械钻速提高了40.5%,能够有效保护钻头和提高机械钻速。所得结论可为陀螺稳态钻井工具的进一步优化及现场应用提供参考。     

恒钻压钻井工具设计与试验研究

随着油田开发的不断深入,井身轨迹越来越复杂,定向托压问题日益严重,托压频繁释放导致钻头钻压剧烈波动,造成定向工具面不稳,定向钻进困难,降低了钻进速度,严重影响了钻井施工效率。为解决上述问题,文章设计了一种恒钻压钻井工具,该工具有“液力加压+液压阻尼+弹性储能”多重作用机构,保证在作用范围内,其上方钻具处于“悬浮状态”,托压释放时产生的瞬时冲击力不会传递到钻头上,减小钻头钻压波动,进而保证工具面稳定,持续定向钻进。X1井现场应用中,工具入井140 h,纯钻进96.5 h,工具、钻头等无明显损伤,托压至100 kN以上,井下钻压记录仪器(IDD)显示当地面钻压波动较大时,而近钻头钻压波动较小,工具面能够保持稳定,有效提高了钻井施工效率,展示了良好的使用性能及应用前景。     

水力旋冲钻井工具破岩影响因素模拟及应用

常规的冲击钻井工具不能满足井眼轨迹控制要求、使用寿命有限、缓解脱压不显著等问题,影响了在定向井钻井中的推广应用。建立ø215.9 mm PDC钻头和岩石的有限元模型,分析钻井参数对破岩效率的影响规律,结果表明:冲击频率为17.5 Hz和35 Hz时,破岩效率最优; 破岩效率随钻压增大而增加,而后变化逐渐平缓; 破岩效率随钻头转速增大而增加; 破岩效率随冲击载荷的增加变化平缓。据此研制了新型水力旋冲钻井工具。现场试验表明,该工具符合定向水平井“一趟钻”工艺要求,使机械钻速提高56%,使用寿命达150 h,MWD信号正常。     

导向钻井工具稳定平台试验数据无线通信系统

旋转导向钻井工具稳定平台研发过程中,有大量参数调试和数据回放,通常停机后再利用仿真工具进行数据存取,实时性和通用性受到限制。为此,设计了旋转导向钻井工具稳定平台试验数据无线通信系统。该系统既可保证数据的无障碍传输,又可避免相互之间的串扰。试验表明,该系统实现了调试设备与稳定平台之间的不间断、实时数据传输,提高了稳定平台的调试可视性和开发效率,也适用于旋转垂直钻井工具稳定平台的试验研究。     

井底自激振荡脉冲粒子射流钻井工具试验研究

井底自激振荡脉冲粒子射流钻井工具是一种集成脉冲射流技术与粒子冲击破岩技术的钻井提速工具,可以在井底实现钢制粒子的自循环冲击破岩,并伴有一定的压力脉冲效应,二者联合实现高效破岩。为了全面掌握工具的结构尺寸对压力脉冲效应、粒子自吸效果和破岩效率的影响规律,设计加工了模型工具,并利用模型工具在室内开展了压力脉冲测试、粒子吸入量测试、粒子自吸效果观察和破岩试验,证实了工具自吸功能和压力脉冲效应,分析了工具结构尺寸对压力脉冲幅值、引射系数和破岩效果的影响规律。研究结果可为井底自激振荡脉冲粒子射流钻井工具的结构优化提供试验技术支持。     

基于文丘里效应的自循环粒子射流钻井工具设计及模拟分析

为解决深井与超深井钻井机械钻速低的问题,基于文丘里效应,设计了井下自循环粒子射流钻井工具,建立了工具的物理模型与流体流动的数值模型,在设计工况条件下,利用有限元模拟方法,研究工具的可行性,并分析下喷嘴喷速的影响因素。结果表明：当上部喷嘴直径小于30mm时,工具能够实现文丘里效应,并在下喷嘴形成射流,验证了工具原理的可行性;随着喉管长度的增长,下喷嘴喷速先增大后减小;扩散管扩散角的大小对下喷嘴喷速影响不大;喉管直径对下喷嘴喷速影响很小,但当喉管直径小于40mm时,喉管直径与下喷嘴喷速呈负相关关系。该研究从理论上证明了基于文丘里效应的粒子自循环射流钻井工具的可行性,为下一步实际应用提供了理论支持。     

哈里伯顿钻井工具新品上市

哈里伯顿赢得了三项极具声望和最具诱惑的2008世界石油奖。世界石油奖是工业界的骑士爵位，是对新产品、全球石油天然气上游产品的创新者和技术工艺卓越表现的最高美誉。