中短半径造斜螺杆钻具在套管内的通过度

套管内侧钻中短半径水平井，由于造斜比常规的中半径水平井要高得多（１／ｍ以上），因此，结构弯角必然较大，这就提出了这种钻具在套管内能否顺利下入的问题，文中根据最小变形原理钻具在套管内下入过程中变形进行分析，解决了变形过程中边界待定问题，并对φ１２０双弯螺杆钻具和φ９５双弯螺杆钻具的φ１７８套管内的下入作了验证和验算，证实了能量法分析的可行性和有效性，并将原方案的φ１２０双弯螺杆钻具改为φ９５双弯螺杆     

中短半径水平井弯壳螺杆钻具造斜率预测方法研究

准确的造斜率预测是侧钻中短半径水平井成功的关键。根据中短半径水平井的特点,提出了用极限曲率法和修正的三点定圆法来预测弯壳螺杆钻具的造斜能力,并对典型螺杆钻具的造斜率进行了预测和敏感性分析,以指导螺杆钻具的设计、选择和井眼轨迹控制。文中所述两种预测方法可较好地预测工具的造斜率,能满足中短半径水平井的需要,并得到了现场验证。     

中短半径水平井造斜率与螺杆钻具应力研究

应用非线性有限元法，建立了中短半径水平井螺杆钻具力学模型。分析了不同井眼曲率和不同弯角下120 mm大角度单弯螺杆钻具组合应力分布情况，最大等效应力随着曲率的增加先减小后增大，随着弯角的增大而增大；采用平衡曲率法，对大角度单弯螺杆造斜率进行了计算。确定了螺杆钻具组合极限应力与造斜率的关系， 等效应力线与分界线交点的左侧随井眼曲率增加而减小、等效应力线与分界线交点的右侧随井眼曲率增加而增加。该项研究为中短半径水平井大角度单弯螺杆钻具的安全使用、轨迹控制设及螺杆钻具的改进提供了依据。     

钻具组合造斜率预测方法

根据井底最近测点数据，计算井底轨迹参数。利用下部钻具力学计算模型进行钻头力学计算。引入钻头各向异性指数和地层各向异性指数后，建立三维钻速方程，依此预测计算钻具组合的造斜率。并将该方法编制成计算机软件。实例计算表明，这种方法比较可靠。     

偏心垫块对螺杆钻具造斜能力影响的预测方法

钻具造斜率预测是水平井井眼轨迹控制中的关键问题之一。通过理论分析，研究了加偏心垫块对羊弯螺杆钻具造料能力的影响，推导出产生的造斜率增量表达式，并对长庆油田塞平－１水平井所用１°２５′单弯螺杆钻具加偏心垫块对造斜率的影响进行了现场预测，预测结果与实钻数据一致性较好。     

下部钻具组合造斜能力的预测方法研究

预测下部钻具组合(BHA)的造斜能力对准确控制井眼轨迹十分重要。在现有BHA造斜能力预测方法的基础上,探讨了一种更能为现场广泛应用的新型预测方法。通过确定一个区块不同地层中的稳斜钻具组合,可以求得该地层中特定条件下的平衡侧向力。以此为基础,可以确定给定BHA的造斜能力。结果表明,这种方法既考虑了井眼轨迹、施工参数的影响,也能很好的考虑地层参数的影响。文中利用长庆油田某区块上的资料,给出了这种方法的计算实例。     

不同流量下螺杆钻具特性分析及预测

螺杆钻具在不同流量下性能参数的预测在工程实际中倍受关注.在分析对比若干试验数据的基础上,总结出了螺杆钻具在不同流量下性能曲线的变化规律.指出输出扭矩、转速与压差的关系是决定螺杆钻具性能的关键;定子和转子之间的泄漏流量以及输出扭矩与有效压差(压差-启动压差)之间存在确定的对应关系,且该关系与入口流量无关;钻具启动压差随入口流量增加而增大.采用数值计算方法确定了这3种关系,并在此基础上给出了性能预测的数学模型.经对比,计算数据与实测结果基本相符,验证了该方法的正确性,为不同流量下螺杆钻具性能参数的预测提供了有效的方法.     

带扶正器弯螺杆钻具的造斜率计算及应用

介绍了单扶正器钻具组合力学模型和弯壳体螺杆钻具的理论造斜率计算方法.综合分析了带扶正器弯螺杆钻具组合的造斜率影响因素及控制井眼轨迹的方法.该方法成功应用于2根试验螺杆的设计,对现场技术服务也有指导意义.     

多节螺杆钻具

苏联螺杆钻具的进尺在稳步增长,目前进尺已占钻井总进尺的6%。为了提高螺杆钻具的经济技术效益,他们将磨损到一定程度的转子和定子装配成多节式螺杆钻具继续下井使用,创造了螺杆钻具一种新的使用方法。新的д1—195螺杆钻具的转子和定子橡胶衬套之间是过盈配合,过盈值为0.2～0.4mm,使用中由于转子和定子的磨损,逐渐由过盈配合发展到出现间隙,间隙大到一定程度,螺杆钻具的扭矩和转速显然降低,使其不能继续使用,用过的д1—195螺杆钻具的间隙值可达0.8mm。     

双弯螺杆钻具几何造斜率计算式的修正

准确地设计螺杆钻具的造斜率是实现滑动导向钻井的关键技术。鉴于此,考虑下稳定器与井壁的间隙对双弯壳体钻具几何造斜率的影响,定义了间隙影响产生的附加造斜率,改进了几何造斜率的计算公式,并用改进公式分析了影响造斜率的几个因素,同时结合现场实例对改进公式的精度进行了验证。分析结果表明:对于同向和反向双弯螺杆造斜工具,当下稳定器与井壁的间隙增加时,造斜率都呈线性减小;下弯角对造斜率的影响是上弯角的4.6倍,下弯角对造斜率的影响非常显著;无论是同向双弯还是反向双弯,都有最优的造斜率,钻井现场下稳定器至钻头的距离一般选择1.0~1.5 m为宜。所得结论可为螺杆钻具的现场应用提供指导。     

地面可调螺杆钻具的研制

在定向井、大斜度井、水平井等特殊工艺井中,为优化井身质量,不同井段的造斜率可能会不同。而常规的弯螺杆钻具的弯角是固定的,为减少弯螺杆钻具的配备数量,设计了一种可分级调整弯度的螺杆钻具。该螺杆钻具的调弯机构由中间接头、调节花键套和弯母扣下壳体组成,可使一根钻具能得到0°-3°内13个不同的弯度。设计了一种适合地面可调螺杆钻具的球型万向轴,该万向轴采用分体式球型万向摆动的万向节和全密封式结构,克服了花瓣式万向轴的缺点,延长了螺杆钻具的使用寿命。     

螺杆钻具试验台应用研究

本文对螺杆钻具的工作原理和工作特性进行了研究,结合螺杆钻具试验原理和试验系统组成,分析研究了螺杆钻具试验结果。     

螺杆钻具多列推力轴承力学及运动特性分析

针对螺杆钻具推力轴承易失效的问题,根据Hertz接触理论,利用有限元数值模拟技术建立了推力轴承接触模型,分析了多层向心推力球轴承的力学及运动特性。分析结果表明,螺杆钻具多列向心推力球轴承能有效地分担轴向载荷,每层轴承的各个滚球受力相对均匀;轴承上、下两端的内圈、外圈及滚球所承受的载荷较大,最容易破碎,建议两端使用更高性能材料,以延长推力轴承整体寿命;推力轴承每层滚球运动规律基本一致,外圈与滚球之间以滚动摩擦为主,而内圈与滚球之间存在滚动与滑动的复合摩擦,因此内圈的磨损更为严重。该项研究成果揭示了螺杆钻具推力轴承的承载特性及运动规律,为推力轴承的失效分析及结构改进提供了理论依据。     

井温对螺杆钻具使用性能的影响

对井底温度引起螺杆钻具定子橡胶的变化进行了理论分析,利用模拟加热试验方法找出定子橡胶尺寸随温升的变化规律。提出改进橡胶配方、选择合适的粘接剂及合理配置过盈量的方法,可以有效地提高螺杆钻具的扭矩,延长螺杆钻具使用寿命,避免掉胶等质量事故的发生,对于螺杆钻具的合理配置和选型有一定的借鉴意义。     

处理螺杆钻具抽芯事故的新尝试

夏 5 3-斜 39井使用无线随钻和单弯螺杆钻具复合导向钻进至井深 2 975 m时发生了螺杆钻具抽芯事故。通过对井下落鱼认真分析 ,自行设计制作了一套打捞工具 ,下钻对扣打捞一次成功 ,事故得以顺利解除 ,避免了填眼侧钻而造成重大经济损失     

新型等壁厚螺杆钻具定子结构设计及力学分析

等壁厚螺杆钻具定子以其独特的性能受到国内外专家学者的推崇,但是其细长内螺旋曲面的存在带来了加工上的困难。提出了套装式螺杆钻具马达定子结构设计方案,变定子整体加工为分层加工,降低加工难度。通过有限元法对其在不同过盈量、均匀内压下的力学性能进行分析,获得套装式定子结构的应力分布规律,为套装式等壁厚螺杆钻具定子设计与应用提供理论依据。     

高抗扭强度钻铤螺纹设计及有限元分析

研制的高抗扭强度钻铤螺纹与API标准钻铤螺纹相比,只是在外螺纹小端增加了一段光滑的圆柱面。该结构可在达到上扣扭矩时,使螺纹内、外台肩同时顶紧,形成2道密封面,不仅增加了螺纹的受力截面积,而且提高了钻铤螺纹连接强度和抗扭强度,大大降低了密封面发生刺漏的几率。有限元分析和现场使用表明,使用高抗扭强度钻铤螺纹是延长钻铤寿命、减少井下事故的一种有效措施。     

扭力冲击器与螺杆钻具集成BHA应用研究

为了解决定向井钻进过程中钻头的黏滑效应问题,提高钻井机械效率,提出了扭力冲击器与螺杆钻具集成BHA应用的方法,并从理论上进行了可行性论证与分析。首先结合扭力冲击器和螺杆钻具各自的特点,剖析了集成BHA组合工具的提速机理;然后针对两者的匹配性进行分析研究,形成了集成配套优化计算方法;最后开展了扭力冲击器+螺杆钻具BHA提速组合工具的现场试验。在宁76井中经过148 h的钻进试验,机械钻速提高27%,滑动钻进段整体稳定,定向能力略微降低,机械钻速有所提高,MWD信号稳定,可实时测量井斜。应用结果表明:集成BHA组合工具发挥了扭力冲击器和螺杆钻具各自的优势,验证了两者集成应用的可行性。该集成BHA组合工具的成功应用,可为钻井提速工具的发展提供一定的指导。