基于钻杆检测的套管磨损监测技术研究与试验

鉴于目前钻井现场缺乏有效的套管磨损监测技术的现状,建立了利用钻杆接头磨损量、钻柱组合和钻时数据反算套管磨损量的计算模型,编制了相应的计算程序,形成了一套可计算任意井深处套管磨损量的现场监测技术。建模时假设套管与钻杆接头的磨损量与磨损时间成正比,套管磨损量与钻杆接头磨损量成比例。现场试验结果表明,钻杆接头外径检测方法可以计算出各井深处套管磨损的体积,而且监测和计算过程不复杂,操作过程对钻井作业不产生影响,是适合现场操作的套管磨损监测方法。     

钻柱内防喷止回阀结构及失效原因分析

为有效防止井喷及井涌的发生,并解决现有钻柱内防喷止回阀结构种类少、使用寿命短等问题,有必要分析内防喷止回阀主要结构特点与失效形式.通过对目前各大油田内防喷工具使用现状及问题的调研,综合分析了钻具止回阀典型结构与工作原理,总结出钻具止回阀主要的失效形式,并结合止回阀结构特点与失效情况,进一步探讨了钻井液在阀芯密封面上的冲刷入射角对密封性能的影响、止回阀密封比压需满足的条件并具体分析了失效原因.分析表明:止回阀密封结构与密封件材料性能影响使用寿命;针对不同钻井介质应合理选择内防喷工具的组合.     

弯壳体导向钻具的设计方法

在定向钻井设计和施工中,需要根据造斜率来选择和设计钻具组合。对于弯壳体导向钻具来说,钻具的结构参数是影响造斜率的主要因素。几何法可以比较直观地反映出这些结构参数与造斜率之间的关系,突出了关键因素对工具造斜率的影响,计算方法简单,计算精度可满足工程要求,是设计弯壳体导向钻具的一种有效方法。在保持精确几何关系的条件下,简化了几何造斜率的计算方法,所有计算公式都未做近似处理,是几何法的精确解。最后,根据不同的设计要求,提出了设计导向钻具的枚举法和迭代法,并给出了各种条件下的设计示例。     

旋转钻头非自由多股淹没射流的计算分析

为了研究非自由淹没多股射流流场的运动规律，了解非自由射流固壁及射流方式对流场结构的影响，利用计算机模拟了三维多股射流的几种情况，通过分析，揭示了流场的结构形成过程与运动规律。     

增强造斜易控性的新型PDC钻头工作特性

为提高特殊赋存条件下的油气井定向钻进过程钻头的造斜可控性,提出一种新型的PDC钻头设计方案。综合考虑钻头心部锥角、冠部形状、过渡圆弧半径和中心线位置等因素,研究其造斜易控特性。进行了钻头的线型轮廓设计,建立了造斜段钻头的力学分析模型,并在此基础上分析了钻头破岩过程的造斜特性;根据实验测试结果,分析轮廓设计参数对钻头破岩特性的影响。研究结果表明:心部锥角和过渡圆弧半径对PDC钻头的造斜能力及造斜曲率影响较大;心部锥角太深,使钻头偏转能力下降,进而导致其造斜曲率过大;心部锥角太浅,钻头稳斜能力显著下降,使实际稳斜阶段曲线较设计曲线偏离较大;在定向井实际钻进过程中,增强造斜易控性的新型PDC钻头能较好地解决现有常规PDC钻头偏转能力弱、造斜曲率过大的缺点。建立的分析模型综合考虑了钻头在定向钻进时的复杂工况,并对相关研究进行了修正和完善;同时,通过相关参数的调整,可将分析模型应用于其他情况下的分析研究,研究结论对定向井技术的发展及钻井工具的研制具有重要参考意义。     

岩心钻机液压钳盘式刹车卷扬机的研发与应用

传统机械立轴式钻机主卷扬具备自由落钩性能、下放钻具快的优点,但存在带式石棉刹车不耐磨、摩擦系数低、操作费力、灵敏度不高、散热性能不好、高温使用性能不好、下降到孔口安全距离不好控制等缺点。全液压动力头钻机用主卷扬采用液压系统流量控制提升与下降速度,孔口安全距离较好控制,通过液压系统强制散热,散热性能良好,但不具备自由落钩功能。为此研发了一种全液压岩心钻机用液压盘钳式刹车卷扬机,其能够在以上2种工作方式中自由切换,并且解决了带式石棉刹车不耐磨、摩擦系数低、操作费力、灵敏度不高、散热性能不好、高温使用性能不好等问题。     

某G105钻杆管体刺穿失效原因分析

针对某井G105钻杆管体刺穿失效问题,通过化学成分分析、力学性能测试、金相检测、扫描电镜（SEM）等手段,对该失效钻杆管体刺穿失效原因进行综合分析。结果表明,钻杆管体刺穿的主要原因是在交变载荷作用和Cl-作用下,钻杆外表面腐蚀坑底的裂纹萌生并加速扩展,当裂纹扩展穿透整个壁厚时,高压钻井液从内孔刺出,形成冲蚀,导致管体刺穿失效。最后指出,应加强对同批钻杆的无损探伤检验,避免带腐蚀疲劳微裂纹的钻杆下井使用。     

石油钻柱顶部高频激振解卡耦合响应特性

采用顶部高频激振进行钻柱解卡具有操作简便、高效低成本的优点,但是解卡作业效果受到井下复杂环境的严重影响。将解卡装置和钻柱相结合,并考虑环境因素影响,建立解卡装置-钻柱系统耦合振动模型,据此揭示系统振动响应特性,以及钻井液黏度、卡点深度、井斜角及高频解卡装置的工作参数等因素对卡点处解卡力的影响特性,并结合特定工况确定最佳工作参数范围。研究结果表明:在高频激振解卡作业中,解卡效果的影响因素相互耦合;针对实际作业环境和钻柱结构,通过优化获得最佳的作业参数,可以有效地提高解卡效果。     

一种特殊滑牙块打捞矛的研制与应用

针对复杂打捞中偏磨油管打捞时易变形、胀破或撕裂的难题 ,研制出特殊滑牙块打捞矛 ,打捞矛由上接头、矛杆、滑牙块、锁块、销钉、外筒等组成。打捞时在引鞋和导锥的作用下滑牙块能够顺利进入鱼腔并依靠自重下滑 ,沿导轨外伸直至其齿面与鱼腔内壁接触 ;随后上提钻柱 ,矛杆上的导轨斜面迫使滑牙块咬紧被打捞油管内壁 ,当油管严重偏磨使一对滑牙块卡在磨穿位置时 ,另一对能有效卡在未磨损部位 ,同时外筒限制了油管外胀变形。在双河油田 6- 40 8、T6- 1 35等 5口油井大修和复杂打捞的应用表明 ,这种滑牙块打捞矛能够有效打捞常规工具无法打捞的严重偏磨非接箍油管 ,操作方便 ,成功率高。     

新型石油钻铤联接螺纹减应力区的研究

石油钻铤联接螺纹失效是钻具失效的主要形式。钻铤联接螺纹疲劳失效是由于交变弯曲应力引起的,这些交变应力集中在联接螺纹消失处附近。减少联接螺纹弯曲应力可以延长钻具联接螺纹的疲劳寿命。文章提出并研究了一种新的钻铤联接螺纹减应力区,它是通过在钻铤本体上设置减应力区,来解决钻铤联接螺纹疲劳失效问题。与以前减应力区不同的是,新的减应力区轮廓线为连续的光滑的二次曲线、圆弧线、抛物线和椭圆线。这可以避免在减应力区出现应力集中和出现“细脖子”现象。并且这些曲线在机械加工上是可行的。用有限元法优化了减应力区的几何形状,分析了减应力区的开口位置、开口深度和开口宽度等几何参数对应力释放效果的影响。并对减应力区的强度进行了分析。