随钻震击器安放位置优化设计

在钻井施工作业中,为了有效地预防钻柱卡钻,常常需要在钻柱的某一部位安装随钻震击器。随钻震击器安放位置的不同,将极大地影响着震击效果。现文结合随钻震击器的震击原理,综合考虑震击作用中钻柱的摩阻、钻柱的重力以及不同的下部钻具组合结构的影响,建立了随钻震击器安放位置优化设计模型。实例计算表明,该模型实用有效,可用于定向井、水平井和大位移井中随钻震击器安放位置的优化设计。     

随钻震击器的使用浅析

为了使井下事故处理简单、迅速,随钻震击器已成为必不可少的井下钻井工具。     

全液压式随钻震击器的研制与应用

针对钻井过程中常见的井下卡钻事故,研制了新型全液压式随钻震击器。该震击器主要由连接机构、机械锁紧机构、扭矩传递机构、打击机构和密封机构等部件组成。全液压式随钻震击器是一种上下击为一体的新型井下解卡工具,实际操作时,若在起钻过程中遇卡,则启动下击解卡;若在下钻时遇卡或钻头在井底遇卡,则启动上击解卡。厂内台架试验及现场应用结果显示,整套震击器设计合理,机械锁紧力线性稳定,液压延迟时间稳定,能充分满足现场使用要求。     

关于随钻震击器的研究

现文在Ｓｋｅｅｍ理论基础上，对随钻震击器在震击作业期间产生的震击力、冲量和卡点位移进行了详细的计算，为震击作业期间根据实际情况调节震击器的过拉力提供依据。文内还详细地分析了多种因素的影响关系，为钻柱设计时确定震击器的安放位置提供素材。     

随钻震击器震击力及影响因素分析

以塔里木油田山前地区常用的典型钻具组合为例,计算与分析了震击器在处理卡钻事故过程中的震击力及相关影响因素。计算结果表明,上提拉力以及下压力对随钻震击器的影响最大;提高震击效果的最有效方式为增大大钩上提拉力或下压力;震击器上方钻铤或加重钻杆数越少,震击器产生的震击力越大,深井的解卡效果比浅井好;震击器距卡点越近解卡效果越好。     

随钻震击器上击力计算研究

以弹性波理论为基础,利用求固有频率的Rayleigh法,推导出了随钻震击器的上击力计算公式。该方法计算的上击力为上提拉力的3倍多,与哈里伯顿公司提供的数据基本一致,为塔里木油田随钻震击器的现场使用提供了理论依据。     

随钻震击器在深井中的应用

本文通过在深井中使用的液压上击，机械下击组合形式的随钻震击器的实践，总结了随钻震击器在钻具中的正确位置，以及在钻井中的正确位置，以及在钻井中遇到的复杂情况时，正确地操作随钻震击器以达到快速解除井下复杂情况的目的。为正确操作随钻震击器发挥其重要作用具有一定的指导意义。     

深井随钻震击器的设计计算

针对深井（４ ０００～５ ０００ ｍ ）钻井的需要，对国内外现有的深井随钻震击器的设计进行了综合和改进。设计的重点在于对卡瓦摩擦副过盈量和液压上击器液缸内压、极限拉力、活塞自封和补偿变形等进行设计计算；同时对其震击力、增加倍数、关键元件和关键部位强度进行了核算；对密封亦进行了设计。     

随钻震击器及减震器失效分析与解决方案

针对常规震击器、减震器在空气钻井中应用时暴露出的产品表面腐蚀严重以及密封形式不适宜等问题,详细分析了失效机理,并从产品整体预防腐蚀及疲劳断裂、流线形结构设计、特殊表面处理工艺、密封材料和结构优化设计、整体功能原理设计等方面设计出适用于欠平衡空气钻井的全机械式空气随钻震击器、减震器。现场应用表明,空气随钻震击器比常规产品表现出更耐高温、更耐腐蚀的特点,适用于空气钻井。     

随钻震击器接头断裂分析及改进措施

随钻震击器是一种重要的井下解卡工具,由于其工作环境恶劣、受力状态复杂,震击器接头容易发生断裂。为提高产品质量,延长接头的使用寿命,减少断裂事故的发生,需要对接头断裂原因进行分析并实施相应的改进。针对一起随钻震击器上接头的断裂事故,采用试验与理论相结合的方法进行断裂原因分析。对接头进行了宏观分析、尺寸测量、无损检测、材质理化性能检验（包括化学成分、力学性能和金相组织）。对钻具组合进行了重点分析,并对随钻震击器上接头和转换接头的弯曲强度比进行详细计算。结果表明随钻震击器上接头发生断裂的原因是由于钻具组合不合理以及随钻震击器上接头和转换接头的匹配不当导致的疲劳断裂,材料冲击韧性低进一步缩短了疲劳寿命,最后提出了改进措施并取得了较好的效果。     

随钻震击器筒体连接螺纹失效分析及改进

某钻井队在新疆准格尔盆地区块进行钻井作业过程中,连续发生2起203 mm(8英寸)随钻震击器筒体相同部位的连接螺纹断裂事故。对零件材质及断口进行了宏观分析,排除了材质和加工原因;对失效连接螺纹进行了强度校核及改进。改进后的随钻震击器已成功震击解卡多次,完全满足该地层岩性钻井的需要。     

滑阀式水力振动器的研究与应用

阐述了滑阀式水力振动器的结构、工作原理和现场试验效果。通过对试验井增油资料的统计分析认为,使用滑阀式水力振动器能够产生低频率、高振幅的水力脉冲波,处理油层后,解除了油层近井地带的堵塞和污染,使单井产量平均增加50t以上,投入产出比1:4.37。     

井下钻柱横向振动冲击力计算模型研究

分析井内中性点以下钻柱特征,可将小段钻柱简化成一端固定,一端滑动支座铰支的简支梁,钻柱在轴向动态激振力的作用下失稳,挠曲后中段撞击井壁。在失稳至撞击过程中,轴向动载荷和因钻柱旋转引起的离心力对钻柱做功,能量转化为钻柱的动能,随后钻柱撞击井壁的过程是钻柱动能和动量传递的过程。首先分析了钻柱简支梁模型的要素,然后利用动力学方程和能量守恒定律建立了单次失稳过程中通过轴向动载荷及钻柱转动参数计算钻柱动能的数学模型;最后通过动量定律,推导出单次撞击过程冲击力大小与钻柱动能的计算公式;从而构成了估算中性点附近钻柱横向振动冲击力完整的数学模型,得到了钻柱公转速度、横向振幅以及轴向动态激振力与冲击力大小的函数关系,为计算井下受压段钻柱横向振动冲击力提供了依据。文中给出了上述数学模型的实际算例。     

震击器动载荷有限元分析

卡钻事故在石油钻井工业中时有发生，计算震击动载荷的方法各不相同。结合现场实例，在合理假设的基础上，建立有限元分析模型，计算得出震击动载荷是上提拉力的3．3倍。该结果和现场实际非常接近，对震击器的使用有重要的指导价值。     

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文章介绍了正在研制的调制式旋转导向钻井工具MRST的组成及其工作原理；它由测控短节、偏置导向执行机构两大部分组成，是在钻柱全旋转且相对于井壁没有静止支撑点的条件下进行导向钻井的。工具偏置导向执行机构的执行是以钻井液为制导动力源，即作用在执行机构伸缩块上的内外压差而产生的液力推力，液力推力的大小与制导效果密切相关；为此，采用常规钻井水力学计算程序，对MRST在正常钻井工作条件下液力推力的大小及其影响因素进行了计算分析。结果表明，就目前国内陆上钻井设备所具有的条件，所研制的MRST是可以适应7000 m井深以内的井对导向力控制要求的；但作用在MRST伸缩块上的液力推力是随井深、排量、钻井液密度及流变性等的变化而变化的，实际应用MRST时应考虑上述因素变化对MRST工作性能产生的影响；此外，也可考虑通过微调排量的办法来调整MRST导向力的大小。     

2起震击器花键心轴断裂原因分析及改进措施

通过对2件断裂的φ203．2mm（8英寸）随钻震击器花键心轴进行宏观分析、断口微观分析、材质理化性能检验（包括化学成分、力学性能、金相组织）等试验分析研究,结合随钻震击器花键心轴的使用工况和受载特点,综合分析了花键心轴发生断裂失效的原因是由于材料组织不良和结构上的应力集中导致的疲劳断裂,并提出了解决方案和建议。     

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钻井中，需要对将要钻达的下部地层深度进行预测，特别是在定向井的钻探过程中显得尤为重要。目前的井斜角、方位能不能满足钻达目标靶区的地质需要，或者地下地质情况（地层厚度、倾向、倾角）发生变化后钻井措施的相应改变，以及需要调整改变的钻井参数怎样确定等，都需要经过严密的计算和分析。文章对钻井轨迹和地质情况进行了分析，从地质层位的小层入手，对构造的走向、倾向、倾角，地层的真厚、铅直厚度，钻井的方位、井斜角、实钻地层厚度等参数进行了分析，在三维空间的基础上，建立了实钻的数学模型，明确了各参数间的关系。推导出的公式适用于包括定向井在内的钻井参数计算，可以在地层钻厚预测、深度对比，钻达目标靶区的水平位移及井斜角、方位角的调整，穿越储层厚度的计算及钻井参数的调整，目标靶区是否在气水界面以内及钻达预想海拔高程的钻井参数调整等多个方面进行运用，这对下步钻井达到地质目的具有重要的指导作用。     

水平定向钻管道穿越回拖力计算公式的比较分析

回拖力计算是采用水平定向钻进技术（HDD）进行管道铺设工程设计的一项重要内容,也是选择钻机和管材的主要依据。在实际施工中,水平定向钻穿越回拖力计算方法很多,且计算结果相差也比较大,常常使工程设计人员无从选择。针对这一问题,文章选取了《油气输送管道穿越工程施工规范》、《给水排水管道工程施工及验收规范》、美国燃气管道研究会的计算方法和美国材料试验学会ASTM法这4个目前国内外常用的回拖力计算公式,并结合3个具有代表性的工程实例,对4个公式的计算结果及应用环境进行比较分析,得出的结论可供HDD工程设计人员借鉴参考。     

连续管震击工具技术现状及发展建议

连续管震击工具作为连续管作业管串的标配工具,在连续管打捞、冲砂、定向钻井、复杂井和深井等领域的应用越来越多。主要介绍了国外NOV、Baker Hughes、Weatherford、G-Force和Welltonic等公司震击工具的技术现状及结构特点,随后简要介绍了国内研制连续管震击工具的技术现状及不足,最后提出了我国发展连续管震击工具的几点建议。