钻井新产品——Sci—Steer地质导向系统

Sci—Steer地质导向系统是科学钻井公司（SDI）研制的钻井新产品,它整合了公司的井下传感器和相关软件,主要由地质导向软件、钻井操作系统、MWD和LWD传感器、实时数据解释软件组成,需要地质和钻井工程师共同协作,确保轨迹的精确控制。     

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。     

控压钻井自动分流管汇系统设计与数值模拟研究

为解决精细控压钻井回压补偿系统价格高、占用井场面积大的问题,设计了一种用于控压钻井的自动分流管汇系统,用以替代现有精细控压钻井设备中的回压补偿系统。设计的自动分流管汇系统结构简单,适应能力强,具有钻井泵单泵工作模式、双泵工作模式和常规钻井大排量模式,可满足现有精细控压钻井各种工况的转换要求。根据质量守恒方程、动量守恒方程及节流阀开度的控制方式,建立了自动分流管汇系统的数学流动模型,并采用数值方法求解了数学流动模型。数学流动模型的计算结果和计算流体动力学模拟结果都表明,该自动分流管汇系统能将井口压力稳定控制在设定压力,能够满足精细控压钻井需求。      

国产自动垂直钻井系统的改进与优化

高陡构造及岩性变化复杂条件下的井斜问题一直是困绕钻井工作者的一大技术难题。中国石化南方探区河坝、普光等构造的岩性变化频繁,地层倾角大,自然造斜力强,井斜控制十分困难,极易发生井斜,严重制约了钻井速度的提高。国外自动垂直钻井系统在该地区进行了多井次的应用,效果良好,在控制井斜的同时大幅度提高了钻井速度,较好地解决了钻速提高与井斜控制之间的矛盾。但国外自动垂直钻井系统服务价格昂贵,钻井成本居高不下。为了降低钻井成本,决定在该地区应用中国石化自主研发的捷联式自动垂直钻井系统。然而,该系统在之前的现场试验过程中暴露出降斜、提速效果不明显等问题;经过原因分析,对系统进行了进一步的改进与优化,之后又进行了2井次的现场试验,显示出非常好的防斜打快效果,为系统的推广应用打下了坚实的基础。     

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。     

自动钻井控制装置和圆筒形泥浆罐

自动钻井控制装置和圆筒形泥浆罐是陆上钻机的两项重大技术革新。前者可使司钻从繁琐的手动操作中解放出来，将注意力集中在更为重要的钻井参数方面，而后者则更有利于钻井液的控制，提高钻井液的利用率且便于泥浆罐的清洗。本文主要介绍了自动钻井控制装置的优点，钻井原理，操作方法以及圆筒形泥浆罐的结构，优点和由这种泥浆罐所组成的泥浆供给系统。     

三参数自动控压钻井系统的研制与试验

为避免钻井过程中出现井漏、井涌、压差卡钻等井下故障,尤其是解决窄密度窗口地层钻进过程中出现的又涌又漏的技术难题,在深入研究国内外现有控压钻井技术的基础上,研制了三参数自动控压钻井系统。该系统根据U形管原理,在钻井过程中不断检测套压、立压和流量等钻井参数,并利用节流阀自动控制系统对各参数做到了组合控制、无缝隙转换控制。利用全尺寸模拟井对三参数自动控压钻井系统进行了模拟试验,结果表明:立压或套压控制时,整个控制过程平稳,没有出现超调、震荡和发散问题,控制误差≤0.2 MPa;在发生溢流和漏失时,流量的监测灵敏,控制及时,溢流和漏失总量小于800 L就得以完全控制。试验证明,采用套压、立压和流量3种参数作为控制目标的控压钻井技术,弥补了单纯利用套压控制的不足,提供了更为全面的控压钻井解决方案。      

国产精细控压钻井技术与装备的研发及应用效果评价

为有效解决窄密度窗口钻井难题,提高钻井效率,降低钻井成本,国内自主研制开发了一套精细控压钻井装备,实现了准确控制井眼环空压力的目的。该装备主要包括自动节流管汇系统、回压泵系统以及远程自动控制中心,可提供保持接单根、启停泵、钻井液密度变化以及钻柱运动时井底压力恒定所需的额外流量和回压补偿。通过在川渝及塔里木地区开展近、欠平衡控压钻井工艺应用表明:欠平衡控压钻井可控制井底压力低于地层孔隙压力,允许气体按照一种可控的速度从地层流出,从而有利保护和发现储层,是一种有发展潜力的可行技术。     

捷联式自动垂直钻井稳定平台控制系统仿真研究

自动垂直钻井系统是一种能够自动有效控制井斜、保证钻头始终沿垂直方向钻进的机电液一体化集成钻井装置,可有效解决高陡构造地层防斜打快问题。以胜利石油管理局钻井工艺研究院自主研发的捷联式自动垂直钻井系统为背景,对其稳定平台的结构和工作原理进行分析,在钻进和纠斜2种不同的工作模式下稳定平台采用不同的控制结构,并在Ansoft/Simplorer环境中建立了控制系统的仿真模型。仿真分析结果表明,所设计的控制方法动态跟踪特性良好,稳态偏差较小,具有较强的抗干扰特性,为捷联式稳定平台控制系统的进一步开发和优化提供了理论基础。      

自动垂直钻井系统执行机构性能模拟试验

为了实现自动垂直钻井功能,要求执行机构能够对控制系统的指令做出迅速、准确的响应。由于执行机构的结构复杂,通过理论模型研究的方法很难得到其准确的性能参数。因此,建立了室内模拟研究系统,完成了对执行机构工作性能的试验研究,得出了其压力-上盘阀驱动扭矩、流量-压力、压力-纠斜力的拟合曲线方程,为自动垂直钻井系统现场试验提供了选择技术参数的依据。试验结果还表明,研制的执行机构的工作性能符合自动垂直钻井系统的控制要求。     

深水半潜式钻井平台防喷器控制系统升级探讨

为了解决深水半潜式平台防喷器控制系统存在系统落后、操作时间长、应急能力不足、冗余度低等问题,此文从深水半潜式钻井平台防喷器地面控制和水下控制系统分析,对比超深水半潜式钻井平台防喷器控制系统特点,结合实际现场作业经验和需求,探讨将目前深水半潜式钻井平台防喷器地面与水下控制系统进行适当的改造与升级方法,以实现较小的投入,达到快速升级防喷器控制系统和稳定安全地操作水下防喷器的目的,提出了改进升级的方法,旨在为今后我国深水半潜式钻井平台防喷器控制系统升级工作提供参考。     

轮南奥陶系缝洞型碳酸盐岩钻井的压力控制技术

立足于轮南奥陶系缝洞型碳酸盐岩的地质背景及特性,通过几口井奥陶系钻井压力控制的实例,以及其它很多奥陶系钻井、压井的经验,总结了该地层钻井时压力控制的规律,提出了在今后的施工中具有指导性的认识与建议     

彭页HF-1页岩气水平井钻井关键技术

水平井是开发页岩气的有效方式,但页岩气水平井施工中存在井眼轨迹难以控制、摩阻扭矩大、机械钻速偏低、井壁稳定性差、固井质量难以保证等难题。在彭页HF-1井施工过程中,综合应用了旋转导向钻井技术、油基钻井液和双凝双密度水泥浆等,并进行了钻具组合和钻头的优选,钻井周期比设计周期缩短13 d。对该井的轨迹控制情况、井身质量、摩阻扭矩、固井质量等进行了分析,全井平均机械钻速达到6.28 m/h,狗腿度保持在6°/30 m以下,摩阻保持在150~250 kN,施工效果良好。该井实钻效果表明,旋转导向钻井技术和油基钻井液是页岩气水平井施工成功的关键,对国内其他页岩气水平井施工具有指导和借鉴作用。      

煤层气欠平衡钻井专用旋转控制头在郑试平4H井的应用

为了完善煤层气欠平衡钻井国产配套设备,缩短钻井周期,降低移运成本,设计并试制了煤层气钻井专用低压小型旋转控制头,并在沁水盆地郑庄区块郑试平4 H井进行了现场试验。检验了旋转控制头与欠平衡钻井工艺的匹配性能,测试了旋转控制头的整体使用性能,证明了产品结构设计的合理性。该设备可有效密封井口环空压力,轴承组、动密封件以及润滑冷却系统在连续运转479 h情况下无任何异常状况,顺利地将钻井液导入泥浆罐。理论与现场试验结果表明:旋转控制头的结构设计合理,冷却润滑系统可以有效保护动密封件及轴承组,胶芯寿命满足现场使用要求,可进一步推广应用。     

缅甸D区块钻井复杂情况及处理措施

缅甸D区块在钻井施工过程中遇到了井壁垮塌及掉块现象严重、高陡构造井斜控制难度大、钻井液漏失严重、钻井液安全密度窗口窄等复杂问题,使得该区块钻井效率低下,勘探进度缓慢。为此,采取了一系列有针对性的处理措施,保证了钻井施工的顺利进行,满足了地质勘探方面的要求,并获得了良好的油气发现。     

在役海上模块钻机自动化升级方案设计

有很多在役的海上模块钻机仍旧保留着传统钻机的操控方式,钻机的自动化水平很低,现场作业环境恶劣,工人劳动强度大。为了对这些模块钻机进行自动化升级,对司钻操作控制、管具处理、钻井液处理、关井操作4个方面的自动化技术应用进行研究,提出了集成控制系统、一体化仪表、防碰互锁、远程监测、管具处理自动化、钻井液处理自动化、自动化关井等设计方案。可为新建海上模块钻机以及在役平台进行自动化升级改造提供参考方案。     

三参数自动控压钻井技术室内试验

为验证控压系统的工作原理、测量系统的精确程度以及控制系统可靠性和重复性,配套了一套室内工艺试验流程,对三参数自动控压钻井技术进行了室内模拟试验。试验结果表明,各个参数值都能在允许的时间内回到设定值,自动采集系统的控制过程比较稳定,控制效果良好;通过记录节流阀的节流压力和流量,掌握了各种节流阀的非线性流量特性以及节流阀和套压的延时特性;该试验流程配套简单,容易实现,可较好地模拟钻井的各个过程,通过对采集控制系统的不断调试,掌握了采集控制系统的调节特性,验证了控制流程、控制方案和控制方法的有效性,对现场试验有一定的指导作用。     

JC-30DBT型海洋补偿绞车设计与分析

在深海钻井作业时,钻机系统由于受到波浪作用导致无法控制钻压,影响作业效率或损坏钻具。分析了目前升沉补偿装置的几种形式。补偿绞车的提升功能与升沉补偿功能可以集成一体,少占用平台甲板面积,具有操作、调节方便等优势。以常规JC-30DB型绞车为基础,对其进行了提升能力和绞车补偿能力的设计计算,优化设计了JC-30DBT型补偿绞车。利用有限元软件对绞车晃动现象进行分析,将绞车架左右立柱在原来的基础上加强,保证绞车架强度和刚度足够,解决了晃动过大的问题。     

钻井液连续循环系统过程控制技术分析与探讨

钻井液连续循环系统是一项集机、电、液控制于一体的先进技术装备,控制流程复杂,系统安全性和可靠性要求较高。在深入分析钻井液连续循环系统工作原理及其控制流程的基础上,重点对钻杆接头定位控制、钻杆自动上、卸扣控制、钻井液分流控制以及相应的软件设计等关键技术展开探讨,并针对一些关键环节提出了需要解决的问题和方案,为钻井液连续循环系统的研制和开发提供重要参考。