四单根钻机立柱排放稳定性非线性屈曲分析

四单根超深井钻机采用四单根立柱进行钻井作业,能够缩短起下钻时间和钻井周期,降低复杂事故发生的概率。为保证四单根钻机立柱排放的稳定性,从非线性的角度出发,采用有限元非线性屈曲计算方法,对不同规格尺寸的四单根立柱排放稳定性进行分析。分析结果表明:同一类型立柱,随着钻具直径的增大,其变形量逐步减小,稳定性越来越好;?127.0 mm及以上规格钻杆和加重钻杆、?158.8 mm及以上规格钻铤,采用四单根立柱,?127.0 mm以下常用钻杆和加重钻杆、?158.8 mm以下常用钻铤,采用三单根立柱,钻机增加三单根二层台;立柱的稳定性分析结果与现场实际变形相符。所得结论可为四单根钻机立柱的排放方案制定提供参考。     

四单根立柱钻机关键技术研究与提效分析

四单根立柱钻机采用四单根一立柱的钻井模式,通过加长钻柱立根,降低起下钻频次,增加立根高速运行时间,实现钻井综合作业效率的提高。与常规三单根钻机相比,四单根钻机在超长井架设计、大容绳滚筒缠绳技术保障及超长钻柱立根稳定排放等方面存在较多难题。鉴于此,详述了四单根立柱钻机所具备的各项关键技术,并结合9 000 m四单根钻机提出超深井四单根钻机关键技术和保障钻井效率提高的综合措施,措施后,与三单根立柱钻机相比,其钻井综合作业效率最高提速23. 97%,平均提速19. 00%。研究内容可为四单根钻机进一步推广应用和深井与超深井钻机钻井综合提效提供技术基础。     

ZJ30/1800DB自动化钻机的研制

为了提高钻机自动化、智能化操作水平,提高操作安全性,改善作业环境,研制了ZJ30/1800DB自动化钻机。该钻机通过配置动力猫道、轨道式铁钻工、二层台自动井架工和液压吊卡等管柱自动化处理设备,并采用钻机集成控制系统和双司钻智能控制平台,实现钻杆、钻铤和套管等钻井管柱的输送、建立根以及管柱排放的自动化作业,形成了自动化、安全、低作业强度的钻具处理模式。试验结果表明:该钻机输送系统和建立根系统可完成最大φ340 mm的管柱处理要求,立根排放系统可完成最大φ203 mm钻铤及钻杆的排放要求。该钻机的研制成功可为国内自动化钻机的设计研发和现用钻机的自动化改造提供思路。     

水平/垂直钻杆自动操作系统及设计方案

介绍了国外典型水平/垂直钻杆自动操作系统,对其钻杆单根上下钻台及单根接立根操作过程进行了分析,并提出了适用于钻井平台的2种水平/垂直钻杆自动操作系统的设计方案。     

剪切闸板剪切性能研究

剪切闸板的工作可靠性是关井能否成功的关键,因此对剪切闸板剪切可靠性的研究十分必要。借助数值模拟技术,应用ABAQUS显式动力学分析模块对闸板剪切钻杆过程进行仿真分析与研究。研究结果表明,ISR型和SBR型剪切闸板均能可靠地剪切127.0 mm(5 in)及以下规格的S135钻杆,SBR型剪切闸板剪切应力和应变值更小,故其剪切性能优于ISR型剪切闸板;在剪切直径更大或壁厚更厚的钻杆时,剪切闸板剪切应力峰值更大,剪切127.0 mm(5 in)以上的S135钻杆时闸板刃口的应力很大,已超过闸板材料屈服强度,存在较高的失效风险;ISR型剪切闸板的最优结构参数是:倒角45°、刀面倾角1°或2°、V形夹角163°。     

海洋钻井平台立柱式排管机设计

排管机用于在钻台排放架与井口之间往返自动抓取与排放钻杆,是海洋钻井平台钻杆自动排放中最为繁忙的装置。介绍了立柱式排管机总体机械结构组成及主要技术参数、液压系统原理及控制方式。设计的排管机适合于双联井架钻机,具有操作灵活可靠、运动稳定、操作空间大等优势,适合深水半潜式钻井平台及钻井船钻台立根自动排放操作。     

液压动力钻杆排放猫道设计与应用

针对目前我国钻机用钻杆坡道、钻杆猫道、钻杆排放架都是独立部件,需要单独运输,搬家车次多,组装和拆卸需要吊车,不具备向钻台自动送入单根及下放钻杆(或甩钻)功能的状况,设计了一种液压动力钻杆排放猫道。该钻杆排放猫道以液压为动力,能实现低位排放钻杆、钻杆送入钻台接单根等功能,送单根上钻台和引回猫道既可在控制房内手动操作,也可在钻台进行远程遥控操作,能减轻工人劳动强度,缩短接单根时间,降低建井周期和成本。     

陆地超深井四单根立柱高效钻机

目前传统陆地石油钻机多采用立柱长度为28. 5 m的三单根立柱进行钻井作业,为了实现超深井的钻井提速提效,采用立柱长度约38. 0 m的四单根立柱进行钻井作业,可以提高游车高速运行区段,减少钻机起下钻频次,提高钻井效率。从井架高度、绞车滚筒容绳量、井架起升系统、立根靠放可靠性及钻井钢丝绳选型等方面对四单根立柱钻机关键技术进行分析,得出解决关键技术的可行方法。现场应用结果表明:超深井四单根立柱钻机明显提高了钻井效率,缩短了钻机周期,比三单根立柱钻机全井起下钻综合提速15%左右。四单根立柱钻机的研制成功为复杂深井的钻井提速提效提供了新的技术支撑,其应用前景十分广阔。     

国产加重钻杆在华北地区应用效果

国产加重钻杆已在华北不同地层、不同深度的5口定向井和4口钻直井中试用,使用中钻柱组合编入3～15根加重钻杆,取代了部分钻铤,缓和了钻柱断面突变,减少了应力集中,与井壁的接触面积减小,井的方位偏转趋势减少,有利于稳斜。并且改善了以往沿用“方钻杆 钻杆 钻铤”的钻具结构,与钻铤共同形成一定的钻压。     

钛合金钻杆在页岩气长水平段的延伸钻进能力分析

页岩气井的发展方向是垂深更深、水平段更长，长水平段延伸钻进困难已成为制约深层长水平段页岩气井效益开发主要的瓶颈，而采用轻质钻杆则是解决页岩气井水平段延伸钻进难题的方案之一。为了定量化评价钛合金钻杆在页岩气长水平段的延伸钻进能力，基于Hamilton原理建立全尺寸钛合金钻柱动力学模型并采用HHT-α法对模型进行求解；进而以钢制钻杆作为比较对象，分析钛合金钻杆的降摩减阻、抵抗变形和轴向力传递能力及其影响因素。研究结果表明：①钛合金钻杆能够有效减少钻柱摩阻，当钻井液密度为1.30 g/cm3时，?101.6 mm钛合金钻杆的接触摩阻比同规格的钢制钻杆减少18.5%，?127.0 mm钛合金钻杆的接触摩阻比?101.6 mm钢制钻杆减少34.8%；②较之于钢制钻杆，钛合金钻杆更容易发生屈曲变形，但通过调控钛合金钻杆尺寸规格可以缓解屈曲变形，从而降低屈曲导致的局部摩阻增加；③钻井液密度提高，能够明显增强钛合金钻杆的降摩减阻效果。结论认为，轻量化的?127.0 mm钛合金钻杆的降摩减阻能力高于?101.6 mm钛合金钻杆，更高于?101.6 mm钢制钻杆，更加有利于解决长水平段水平井延伸钻进困难的问题。