钻柱拉力扭矩模型在侧钻水平井中的应用

在油气井作业中,由于钻柱和井壁接触所产生的轴向阻力和扭矩损失对钻井和修井作业均有很大的影响，甚至成为作业成败的关键。钻柱的拉力和扭矩分析是水平井和大位移井设计和施工的重要内容。为此，介绍了钻柱拉力扭矩分析的数学模型、钻柱稳定性判别方法和屈曲后的附加压力和附加应力的钻柱强度校核方法。对钻进过程中的G104-5CP12侧钻水平井钻柱的各种运动状态进行了力学分析。计算表明，在正常施工过程中钻柱一直处于稳定状态，具有比较大的安全系数。     

环空流体吸入式自激振荡脉冲射流调制元件结构优选研究

为充分利用井底水力能量提高破岩钻井效率,提出了环空流体吸入式自激振荡脉冲射流钻井技术。将数值模拟和试验研究相结合,分析了环空流体吸入式自激振荡脉冲射流调制元件结构参数的变化对射流破岩性能的影响。对比分析了调制元件的环空吸入量、出口流速、振荡腔负压值和进出口压差与射流破岩效果之间的关系,结果发现调制元件进出口的压差越大,射流破岩效果越好,二者呈显著线性相关。以调制元件进出口压差为优选依据,采用正交试验法,进行了数值模拟试验,优选了调制元件的结构参数,数值计算与试验结果吻合良好,表明分析环空流体吸入式自激振荡脉冲射流性能,优选调制元件结构的方法可行。所得结论可作为射流调制元件结构设计和优化的依据。     

水力喷射钻径向水平井技术研究与实践

介绍了采用旋转射流水力喷射钻径向水平井的原理及技术关键.对该技术进行了室内破岩试验、地面全尺寸模拟水平钻进试验以及现场井下破岩钻井试验,结果表明旋转射流的破岩能力完全可以满足径向水平井的要求.现场试验的成功表明了该项技术是可行的,并对开采我国东部油区剩余油、提高采收率有十分重要的现实意义.     

高分子添加剂射流破岩钻孔的试验研究

针对径向水平钻井技术的特点和水射流直接破岩钻孔的需要,试验研究了高分子聚合物添加剂聚丙烯酰胺(分子量大于1000万)对射流破岩钻孔效果的影响。试验是在常压实验架上进行的,由XZ型三柱塞泵提供动力,岩心采用灰砂比1:1.5的自制岩心。为了试验的可比性,聚丙烯酰胺溶液均一次性使用。结果表明:在合适的浓度范围内,高分子添加剂的加入有利于射流破碎岩石;高分子添加剂对旋转射流破岩效果的提高在小喷距条件下尤为突出;高分子添加剂能增大圆射流破岩的最优喷距;在小喷距范围内,添加剂旋转射流的破岩效果仍要优于圆射流。破岩效果表明,对于高分子添加剂射流存在有最优添加剂浓度。     

井底岩屑磨料脉冲射流室内实验研究

提高深部复杂地层机械钻速，迫切需要发展新型高效破岩钻井技术。在分析现有技术的基础上，指出发展新型复合射流钻井技术是提高深部地层石油钻探效率的一个重要途径。提出了井底岩屑磨料脉冲射流钻井的技术构想，设计了相关的工具，分析了井底岩屑磨料脉冲射流破岩、辅助破岩的机理，进行了后混合磨料脉冲射流破岩室内实验研究。结果表明:冲蚀体积随泵压增大而增加，存在破岩的最佳喷距、磨料浓度和磨料粒径；在较低浓度下，后混合磨料脉冲射流的冲蚀性能较接近于前混合磨料脉冲射流；引入外部流体后射流的动压力增大了7%，脉冲幅值提高了1.5倍。研究结果为井底岩屑磨料脉冲射流钻井工具的研制和相关技术的开发提供了依据。     

超短半径辐射分支水平钻井技术在韦5井的应用

为提高产量、完善扩孔和钻进等工艺措施,决定利用辐射分支水平井技术对韦5井进行改造。为确保该井的安全快速完钻,从减小扩眼扭矩防止钻具憋跳入手,研制了单轴牙轮液压伸缩式扩眼器;对转向器系统的高压密封可靠性和钻管再入可靠性等都进行了改进,实现了转向器一次下井可完成尽量多的水平井段的钻进任务;射流钻头采用固定式导流叶轮,在钻头无旋转部件前提下实现射流旋转,通过控制射流旋转程度来满足射流扩展和钻大直径孔眼的需求。钻井结果表明,大直径扩孔和水平钻进工艺有了突破性进展;转向器工具一次下井连续钻出了3个分支井眼。韦5井是国内单井眼长度最长、水平分支井眼数量最多和钻井周期最短的一口井。韦5辐射钻井的成功再次展示了超短半径辐射分支井钻井技术的应用前景和潜力。     

矿渣MTC水化机理实验研究

针对钻井行业中采用矿渣MTC进行油气井固井的特点,利用XRD对矿渣MTC水化过程产物以及膨润土等进行了物相鉴定实验研究,根据硅酸盐化学理论、无机材料化学理论,分析了矿渣MTC的水化机理.研究结果表明:矿渣由大量玻璃体和少量水泥熟料晶体组成,膨润土中含有大量的钠蒙脱石和石英,使其与玻璃体的性能相似,可以在强碱作用下被激活.硅酸三钙、硅酸二钙、硅钙石等都可以水化生成硅酸钙凝胶和Ca(OH)₂,随着钙硅比的减小,它们的活性减弱,并且生成的硅酸钙凝胶也具有不同的钙硅比.反应过程的水化产物Ca(OH)₂可以作为矿渣的激活剂,与SiO₂作用生成低钙硅比的C-S-H凝胶,其中水泥熟料物质的水化进程与其在24h之内的水化特性相吻合.     

利用光散射原理评价泡沫钻井液的稳定性

根据泡沫钻井液的光学性质,建立了后向散射光强度随时间变化的关系模型,并进一步提出了泡沫比表面积的概念.利用光散射原理和后向散射光强度模型,推导出了描述泡沫稳定性的比表面积数学模型.在此基础上,借助红外扫描动态稳定测试仪,分别评价了3种密度的泡沫钻井液的稳定性能,分析了泡沫钻井液的稳定性规律,并进行了回归分析,得到了泡沫钻井液后向散射光强比的模型参数.利用泡沫衰变速度与宏观出液半衰期对比分析结果,验证了光学评价方法的正确性和可行性.     

论德雷克精神的形成与影响

石油文化是世界石油工业在150多年的发展中积淀而成的文化传统。相对于以铁人精神为核心的中国石油文化,西方则逐渐形成了以德雷克精神为代表的石油文化。本文通过研究,将德雷克精神归纳为冒险、合作、不达目的誓不罢休、创新、淡泊名利的精神。德雷克精神对世界石油工业的发展产生了深远的影响,从钻成万吨井的卢卡斯、英国石油公司创始人达西、阿拉伯石油之父霍尔姆斯身上可以看到德雷克精神的传承和发扬。     

高性能环保水基钻井液的研究与应用

针对高性能水基钻井液体系配方复杂、性能调控难度大、生物毒性与重金属超标等技术难题,采用疏水缔合与接枝复合改性方法,设计、研发了一种基于天然高分子/无机纳米复合材料的环保降滤失剂EFR-1,并对其性能进行评价。结果表明,EFR-1的抗温可达170 ℃,在饱和盐水中API滤失量仅为14.8 mL,生物毒性EC₅₀值为96 500 mg/L,生物降解性BOD₅/COD_Cr为18.56%,较好地解决了降滤失剂抗温、耐盐与环境友好性能相互制约的问题。构建了抗高温为170 ℃的高性能环保水基钻井液体系HPHB,该钻井液的流变、滤失性能稳定,配方组成简单,高温高压滤失量仅为7.8 mL,生物毒性EC₅₀值为56 800 mg/L。目前高性能环保水基钻井液体系HPHB已在胜利油田、新疆准中区块等现场应用20余口井,施工顺利,实验井段的井径扩大率≤5%。在显著提升钻井液工程性能的基础上,实现了绿色无毒,为深层超深层、海洋深水、非常规等复杂油气藏的绿色开发提供了技术支撑。