涡轮钻具在高陡构造的应用及展望

介绍了涡轮钻具在秋参1井的应用情况,详细叙述了涡轮钻具在山前高陡构造快速钻进及防斜打直方面的优点,与常规钻井相比,机械钻速明显提高,钻井周期明显缩短,钻井成本明显下降,经济效益显著。     

涡轮钻井过程的控制和最优化

本文介绍了苏联科学工作者在涡轮钻井最优化这一领域的研究成果,给出优化的数学模型、钻井工况的基本参数及最优参数。所进行的研究结果表明:为了达到最优行程钻速,涡轮钻具主轴转速应保持恒定并等于其转速的三分之一。     

基于儒可夫斯基变换的涡轮钻具叶片设计及性能分析

为提高涡轮钻具叶片使用性能和创新叶片设计理论,提出了基于儒可夫斯基保角变换法与经典水力翼型相结合的涡轮钻具叶片设计新方法,以?127涡轮钻具叶片为研究对象,运用搭建的涡轮钻具叶型参数化设计平台和自主设计的涡轮钻具性能测试台架,完成了5种翼型的造型设计,研究了5种叶片流场性能,开展了设计叶片的性能测试实验,对比分析了设计叶片与塔里木油田某型在役?127涡轮叶片的实际效能。实验及仿真结果表明,基于新方法设计的NACA-0012翼型加厚叶片在600 r/min转速及15 L/s流量的设计工况下,其单级扭矩达5.83 N·m,较相同条件下某在役?127涡轮的单级扭矩提高约6.4%,级效率提高约1.16%,整体性能有了实质提升。     

减速器涡轮钻具机械密封磨损特性的分析

减速器涡轮钻具是随着国内近几年钻井技术发展的基础上不断进步和提高,它在不断的满足钻井的高效率、低成本.要实现减速器涡轮钻具的长寿命,关键之一设法延长机械密封的耐磨寿命,掌握磨损规律对创造抗磨技术具有巨大的技术经济价值.     

ø73 mm小尺寸涡轮钻具叶型设计及优化

小尺寸涡轮钻具主要用于深部高温硬岩地层钻进,对我国油气、干热岩等深部能源矿藏的地质调查具有重要意义,在石油行业中小井眼钻井、老井加深及连续油管钻修井等方面具有较好的应用前景。目前,国内尚无ø73 mm小尺寸涡轮钻具,为推进涡轮钻具系列化,对ø73 mm小尺寸涡轮钻具的涡轮节中常规级定转子叶片及制动级定转子叶片进行设计优化,旨在研制长度短、转矩适中、转速适中、压降小、功率高及效率高的ø73 mm小尺寸涡轮钻具,使ø73 mm小尺寸涡轮钻具尽快在我国实现现场应用。设计出符合性能要求的3种常规定转子叶型方案和5种制动级叶型方案,通过理论分析及数值模拟,选出最优的常规定转子叶型及制动级叶型方案,并提出常规涡轮级与制动涡轮级复配的5种涡轮节结构方案,同时对涡轮节结构进行了性能分析及方案优选,优选的涡轮节方案在流量5.5 L/s,工作转速1 500～2 500 r/min时,输出转矩为109～140 N·m,平均压降为11.5 MPa,制动转矩为185.5 N·m,可满足小井眼钻井对ø73 mm小尺寸涡轮钻具的输出性能要求。     

低速涡轮提高钻速技术研究

笔者以计算流体力学原理和建模软件为基础,分析计算了低速涡轮钻具输出特性,得到其参数计算方法。利用数值模拟方法模拟计算了转数、有效功率、压降、制动扭矩等输出参数,并与现场试验数据分析对比,结果表明,低速涡轮钻具可以获得中低转速、较大扭矩等参数,与现场施工结果相吻合,可以有效地提高钻速。     

涡轮钻具花键轴流道水力损失分析及尺寸优选

为确定涡轮钻具花键轴上过流槽安装位置、形状、倾斜角度、长度和宽度等的最佳组合,利用CFD软件模拟花键轴流道的流场,根据模拟结果用伯努利方程计算水力损失和局部阻力系数,并对过流槽倾斜角度和断面面积与局部阻力系数之间的关系用Polynomial五次曲线模型和Logistic曲线模型进行非线性回归分析。分析结果认为,随着倾斜角度的不断增大,花键轴内流体的能量损失及局部阻力系数先减小后增大;在不同流量下,随着横断面面积的增大,花键轴进出口压降随之减小,但当横断面面积增大到一定程度后,其对能量损失和局部阻力系数的影响不大。