水力喷砂井口清障装置研究及应用

针对油气井井口火力切割清障存在安全事故隐患的问题,提出应用水力喷砂切割进行井口清障。通过水力喷砂切割钢材室内试验,优选出喷嘴水力参数,并进行了切割效果影响因素的研究,包括水力参数、喷嘴直径、喷嘴的横移速度、喷距等因素对切割效果的影响。在此基础上研制出一套水力喷砂井口清障装置,并对该装置进行了室内试验及现场应用试验。结果表明,利用水力喷砂井口清障装置切割切口较平整,比传统的火力切割更加安全有效,是一种很好的井口清障方式,具有良好的应用前景。     

冲击钻井粒子注入系统研究

冲击钻井粒子注入系统是随着粒子冲击钻井技术的提出而发展起来的一套新型粒子注入系统（Particle Injection System）,是为了实现粒子的均匀、连续、平稳注入而研制的。该系统能将粒子（钢质粒子）以一定的速率,均匀、连续、平稳地注入到高压钻井液中,通过采用2个粒子注入管交替完成注入粒子和加压排出粒子的过程,利用螺杆挤压泵保证了粒子均匀、平稳地注入到高压钻井管汇中。分析了注入系统的注入原理,完成了关键部分的结构设计,包括粒子举升系统、注入管、螺杆挤压泵等,并通过实验得到了不同压力下节流圈直径与粒子体积分数的关系,为该系统在现场的应用提供了理论和实验依据。引用格式:徐依吉,赵健,毛炳坤,等.冲击钻井粒子注入系统研究［J］.石油钻采工艺,2012,34（1）:1-5.     

高压水射流与机械联合破岩技术清除油管水泥堵塞物

介绍了采用高压水射流与机械联合破岩技术清洗油管的装置组成及其工作原理.分析了喷嘴水力参数,得出通过增大泵压或减小高压管线长度可提高清洗油管效率的结论.现场试验表明,高压水射流与机械联合破岩技术在地面钻通清洗水泥堵塞油管中,在相同条件下,比单纯用机械方法钻通清洗效率平均提高到3～5倍;在地面处理MTC堵塞钻杆中处理效率平均提高到5倍左右.     

丁苯胶乳对固井水泥石性能的影响

针对油田中后期开发面临的固井水泥环受腐蚀、脆性破裂的问题,采用水泥石抗腐蚀性分析、试件抗压和抗折强度实验,对胶乳改善水泥石的抗腐蚀性和韧性进行了研究,分析了胶乳改善水泥石抗腐蚀性和韧性的机理.结果表明,胶乳水泥石比普通水泥石抗腐蚀能力明显提高;随着水泥石中胶乳加量增加,水泥石的脆性系数逐渐减小,抗折强度逐渐增大,韧性增强.m(胶乳)∶ m(水泥)在1∶ 10～1.5∶ 10时,水泥石的致密程度最高,渗透率最小.     

新型井下增压装置研制及现场试验研究

研制了一种新型井下增压装置,阐述了该装置的技术优势,并在胜利油田及吉林油田进行了井下增压装置现场试验。试验结果表明:井下增压装置产生的超高压射流可以起到辅助机械破岩,从而达到提高机械钻速的目的;在钻进参数基本相同的情况下,胜利油田埕北602井和义180井使用该装置后同比机械钻速提高了41.0%和63.8%以上;吉林油田长深D平13井和长深D平5井使用该装置后同比机械钻速提高了71.7%和96.7%。     

超高压PDC钻头超高压喷嘴布置实验研究

通过实验研究与理论分析相结合,提出了超高压喷嘴布置方案。实验结果表明,在射流压力低于150MPa时,随着射流压力升高,单位功率下的岩石冲蚀体积迅速增大,但当射流压力达到150MPa并进一步升高时,单位功率下的岩石冲蚀体积略有下降,150MPa时破岩效率最高;超高压喷嘴按前进的方式移动,破岩效果最佳;喷嘴移动速度小于2.9mm/s时对岩石的冲蚀效果影响不大,超过此值后,冲蚀效果明显降低。从实验结果可以看出,喷嘴在钻头上的布置直接影响破岩效果。     

微小井眼水泥浆体系室内性能评价

针对微小井眼固井环形间隙小，形成的水泥环薄等缺点，研制出了微小井眼水泥浆体系。并按照API标准对该水泥浆的密度、失水量及游离液、稠化时间、水泥石强度、耐盐耐温、耐腐蚀等性能进行了大量的实验评价。结果表明:微小井眼水泥浆体系不仅具有抗压抗折强度较高（抗压强度12.7 MPa，抗折强度6.0 MPa）、脆度系数低（仅2.1）的力学性能，且具有游离液为零、失水量小（ 80 mL）、初始稠度低（ 6 Bc）、直角稠化以及稠化时间可调等特点。同时为检验该体系的适应性，进行了耐温、耐盐、抗腐蚀性能评价。结果，该体系室内评价温度高达170 ℃，配浆盐水浓度高达12%。而且微小井眼水泥石具有较强耐酸、耐地层水腐蚀性能。微小井眼水泥浆体系完全可以应用于小尺寸，窄环空的井眼固井，同时由于其优良的适用性，有更广泛的应用前景。     

激光破岩方法研究及在石油钻井中的应用展望

激光钻井破岩研究是钻探工程领域一项具有前瞻性的应用基础理论课题,它包括5大基础科学问题,即激光/岩石/流体相互作用原理、岩石相变的热力学与传热学理论、强激光的传输变换与微型化原理、激光破岩岩屑运移的多相流动理论、激光钻井的安全与环境保护科学等。阐述了激光直接破岩的机理,即击碎、熔化和蒸发的作用,并综述了国内外激光破岩试验研究成果,解释了比能、二次作用等专业概念;主要对激光破岩试验中出现的岩石热裂、液体汽化效应进行了分析,得出了影响激光热裂岩石、激光汽化钻井液的因素,从理论上探讨了激光-气体机械联合钻井与激光激励汽化射流辅助钻井方法的可行性,同时指出了发展激光钻井技术的优势及难点,为激光技术在钻井中的应用指出了研究方向。      

井下钻柱减振增压装置工作原理及提速效果分析

为了进一步提高深部地层钻井速度,基于直井钻进过程中底部钻柱振动特性的研究成果和有效利用直井底部钻柱纵向振动能量实现钻井液增压的思路,研制出了JZZY-1型井下钻柱减振增压装置。该装置工作时,能将钻柱振动能量转化为钻井液的压能,使钻井液增压并通过钻头上的特制喷嘴产生超高压射流,从而实现既减小钻柱纵向振动,又提高钻井液喷射压力来辅助破岩的目的。胜利油田3口井的现场试验结果表明,该装置能够大幅度提高钻井速度,不但结构可靠、工作稳定,工作寿命能够满足现场应用的要求,而且其减振效果优越。这表明利用钻柱纵向振动来实现井下钻井液增压是可行的,应对该增压装置进行深入研究,以满足深井超深井安全高效钻井的需求。      

加长喷嘴牙轮钻头使用效果分析

近几年，大庆、胜利等国内十几家油田大面积推广使用加长喷嘴钻头情况表明，长喷嘴钻头机械钻速提高２０～３５％，进尺提高１５～２０％。文中总结了近几年来长喷嘴钻头的现场使用情况和使用经验，对长喷嘴钻头井底水力特性进行了简要分析，并针对长喷嘴钻头在现场使用中出现的一些问题提出了几点建议。