不倒翁式偏心防斜钻具的设计

目前所使用的各种钻具主要是靠钻具本身的重力来产生降斜力,在井斜角很小时,降斜力一般很小,在某些区块钻井时不能满足防斜要求。据此,设计了一种不倒翁式偏心防斜钻具。该钻具有1段钻铤,钻铤的两端各有1个偏心稳定器,钻铤外表面有一半圆形的偏心块,在钻铤和偏心块之间有轴承结构。利用不倒翁原理,当井斜超过一定值时,偏心块会在重力作用下自动停留在井眼低边,这样就可以将此处的钻柱顶到井眼的高边上去,从而产生一个很大的降斜力,使井斜得以有效控制。     

地面遥控可调弯接头的设计

钻进过程中,为实现定向控制目标,发明了地面遥控可调弯接头,它通过改变钻井液排量来使上、下花键轴在花键筒内上下滑动,由于各花键齿端部形状的特点,这一滑动会导致上、下花键筒之间发生转动,又由于上、下花键筒的转动轴线与它们的外表面不平行,就会使它们之间出现需要的各种弯角,从而在地面就能改变井下弯接头的结构弯角,满足定向控制技术的需要。整个调节过程花费时间很少,因此可节约钻井成本。     

底部钻具组合力学行为的钻头边界效应研究

通过对钻头处受力情况的深入分析,否定了以前在分析底部钻具组合时,将钻头处的边界条件看作铰支 (即弯矩为零)的一惯做法,提出了应先将钻头处看作是固支 (即转角为零),只有当弯矩达到一定值时,才能出现转角的新观点,并给出了计算弯矩最大值的公式,通过算例对比了 2种处理方法的差别。     

再论“钻头处的边界条件”

由于现在人们对底部钻具组合的受力和变形分析研究仍主要处于静态阶段,认为在纯静态的分析中加入一点动态的影响,即考虑钻头在钻进时弯矩不断变化的事实,将钻头处的边界条件按固支和铰支各计算1次,最终结果取这2次结果的平均值,这可能比只按固支或铰支所得结果更接近真实值。     

大位移井轨道设计方法综述及曲线优选

井眼轨道设计是大位移井的关键技术之一。在总结前人工作的基础上．推导出了圆弧、摆线、悬链线、修正悬链线、拟悬链线、侧位悬链线、抛物线的统一计算公式。对于相同的目标点，计算出了这些曲线的井眼长度、最大造斜率、造斜段长度、下钻摩阻、起钻摩阻、滑动钻进摩阻和旋转钻进摩扭，通过赋给这些项不同的权值，然后用权值乘以各项的值与最小值的比值，最后累加，比较累加后值的大小，即可优选出最佳井眼曲线。     

大位移井摩阻/扭矩预测计算新模型

井下摩阻/扭矩预测是大位移井钻井成功的关键技术之一。常用的预测模型大都忽略了井眼的间隙,因此无法判断钻杆接头和本体与井壁的接触情况。通过假设井壁对钻柱的支承点按一定的间隔分布,将钻柱在支承点处断开,相邻两断点间的钻柱作为一跨,根据加权余量法在每一跨内计算出钻柱的转角与弯矩的关系;根据相邻两跨在断开点处的转角相同,求出弯矩的迭代方程;再由已知的边界条件计算出各点的弯矩;进而计算出各支承点处支反力的大小和方向,根据这一方向逐渐调整钻柱在井眼中的位置;推导出一套新的没有忽略井眼间隙的摩阻与扭矩计算公式。新模型能够计算出钻柱与井壁的接触情况,为合理的确定减扭接头或钻杆保护器等工具在钻柱上的安放位置提供更准确的依据。     

解决钟摆钻具在大钻压下增斜问题的新思路

通过对钻头处受力情况的深入分析，否定了以前在分析底部钻具组合时，将钻头处的边界条件看作铰支（即弯矩为零）的一惯做法，提出了应先将这里看作是固支（即转角为零），只有当弯矩达到一定的值时，才能出现转角的新观点，并给出了计算变矩最大值的计算公式，同时利用文中的结论，对在倾斜井眼中钟摆钻具在加大钻压时会出现增斜现象给出了合理的解释，并针对其产生的原因提出相应的对策。     

圆筒混合机支座设计计算

用力学基本理论和数学方法分析了圆筒混合机的几何与力学参数,并对其支座的受力进行了计算.     

液压自动防斜钻具设计

目前国内所使用的各种防斜钻具主要是靠钻具本身的重力来产生降斜力,在井斜角很小时,降斜力一般很小,在某些区块钻井时不能满足防斜要求。为此,根据不倒翁原理,设计了一种液压自动防斜钻具。这种液压自动防斜钻具主要由钻铤体、偏心套筒、钢球、阀腔、阀杆、活塞杆等组成。该钻具能够自动利用液压力来产生很大的降斜力,从而能够防止井眼的偏斜。该钻具原理可行,结构简单,若能在现场得到应用,可节省钻井时间,从而节省钻井投资,其应用前景十分广阔。     

确定底部钻具组合上切点位置的新观点

在计算底部钻具组合的受力和变形时,以前一般都是按弯矩为零的条件来确定其上切点的位置。提出了一种新观点,即按照钻柱与井壁的接触力为零的条件来确定这一位置。推导了相应的计算公式,给出了算例,并通过算例的结果证明了该观点的合理性。