一种尾管固井中送入钻具悬重的简易算法

尾管固井施工中准确判断钻具悬重是一个关键环节。通过对尾管送入钻具进行受力分析,对送入钻具在套管内的悬重计算进行了研究,借鉴“软钻杆”模型,将送入钻具分为直井段、造斜段和稳斜段三部分,推导出各部分送入钻具悬重及摩阻计算公式,其中重点对造斜段建立圆弧模型并进行微积分。计算结果与现场实际称重吻合,验证了计算公式的合理性,证明推导的公式在现场实际有推广意义。     

钻杆扭矩法测定煤岩强度的理论与试验研究

通过对打钻时钻杆上扭矩的力学分析,理论上给出了利用钻杆扭矩判断煤岩体强度的可行性,提出通过测试钻孔过程中的钻杆扭矩来判断煤岩体强度的方法.在此基础上,建立钻杆扭矩法测定煤岩强度试验系统,研究了不同煤岩体强度条件下钻杆扭矩的规律.试验结果表明,钻杆扭矩能够反映被钻削煤岩体的强度,单一影响因素条件下,钻杆扭矩同煤岩体强度呈线性递增规律.应用该方法在现场的测定结果符合试验情况,验证了钻杆扭矩法测定煤岩体强度的有效性和可靠性.     

钻具接头螺纹应力分析与结构优化

石油钻具接头螺纹是发生钻具失效事故的主要部位.针对钻具接头螺纹失效问题,以41/2 in钻杆接头为例,参照API SPEC 7推荐的三种类型钻杆螺纹接头及非API标准H90型螺纹接头,建立有限元模型,在标准上扣扭矩、相同载荷及边界条件下对其进行力学分析,得出4种不同扣型接头螺纹的应力分布,以此为基础提出新的结构优化.     

气体钻与泥浆钻全井段钻柱动力学对比研究

全井段钻柱在井内运动过程是一个非常复杂的非线性动力学问题,不可能得到比较完美的解析解,如果采用室内试验或者现场试验研究,其成本又会很高且很难实现.因此,在弹塑性力学、岩石力学和钻柱力学的基础上,以四川某井基本钻井参数和钻具组合为依据,采用有限元法建立了塔式钻具钻至1486m井深时的全井段三维钻柱模型和相应的井筒模型,并且建立了钻头与岩石以及钻柱与井筒之间的随时间变化且有摩擦系数的接触关系和相对应的泥浆钻井模型,对比分析了钻柱在动态钻进过程中的井口参数、钻头上压力和转动速度以及全井段钻柱的弯矩扭矩变化等结果,得出气体钻井与泥浆钻井全井段钻柱的运动规律以及钻铤失效机理的差异.为认识气体钻井全井段钻柱的运动规律提供了新的研究方法,对气体钻井中钻柱力学、井斜控制和设备等方面的研究都有较好的现实意义.     

旋转导向工具在涪陵页岩气田钻井中的试验应用

为了适应涪陵页岩气田分层立体开发、超长水平段钻井的需要,克服井眼轨迹差,上提下放摩阻、扭矩大,常规钻具组合定向施工易拖压,水平段穿行率较低等一系列钻井技术难题,引进并推广哈里伯顿Geo-Pilot旋转导向工具,实施三开长水平段旋转导向作业。涪陵页岩气田试验应用表明,Geo-Pilot旋转导向工具测斜精度高,在井筒清洁、提高定向效率、减少井下压差卡钻风险、降低井下复杂等方面具有明显优势,并有助于随钻判断层位、精细化控制轨迹,宜在包括页岩气在内的超长水平井和构造复杂区块推广应用,实现勘探开发最大综合效益。     

利用钻柱形变实现气体钻井近钻扭矩监测

在气体钻井过程中,需要实时获取近钻扭矩的变化情况,以判断是否出现了卡钻、井壁垮塌等危险工况。目前钻柱扭矩信息的主要获取方式是地面测量和近钻测量,两种方式均有局限性。为此设计了针对钻柱形变所产生扭转角进行测量的方法,并推导出转角与近钻扭矩的关系式,通过室内试验验证了转角法测量近钻扭矩的可行性。     

渤海油田A井卡钻事故的处理

渤海油田东营组钻井作业过程中,地层泥岩硬脆、井壁易垮塌、背斜构造和岩石力学复杂,易发生井下事故。A井实钻过程机械钻速低,裸眼段长,硬脆性泥岩片状剥落,单位环空体积岩屑浓度高,导致憋压、扭矩波动大,起钻期间发生卡钻。处理卡钻时钻具断裂落井,套铣后成功打捞起125.94 m底部钻具,后通井无法到底,决定回填侧钻。侧钻成功后优化PEM钻井液性能,创新使用新工具、新工艺。最终,实现无事故起下钻,下套管、测井及固井作业顺利,保证井身结构质量。该井卡钻事故的处理经验对该区块后续深井开发有指导意义和推广价值     

井底钻具组合振动特性仿真分析

通过有限元分析软件对井底钻具进行全新模拟仿真,得到不同外界条件下的钻具固有频率、振型及振动规律.认为钻进过程中避免共振最简单实用的方法是改变钻压.     

油井钻压LCD显示器的控制

油田钻井过程中，钻压、扭矩等是司钻人员必须掌握的重要参数。本文介绍一种如何用微机对钻压实现测量的系统。该系统解决了传统的机械式钻压显示中动态钻压的实时显示问题，从而能更精确地表示钻压的实际工况。     

井筒中钻柱系统非线性螺旋屈曲稳定性分析

针对钻井过程中钻柱工作载荷或钻压超过某一临界值导致钻柱失稳现象,建立了钻柱非线性稳定性问题的分析模型,用数值分析的方法对整个钻柱系统的非线性屈曲过程进行了有限元仿真分析,解释了钻柱的失稳机理以及钻柱自重、钻压、转速、扭矩和井斜角等因素对钻柱屈曲的影响规律,研究了钻柱在井筒中发生屈曲时的位移、受力状况和各种工况下的失稳临界载荷.结果表明,在相同条件下钻柱螺旋屈曲临界载荷随井斜角增大而增大,呈非线性变化;临界载荷随扭矩的增大而减小,井斜角较大时临界载荷减小的幅度较小.对钻柱在井筒中的非线性屈曲行为研究和钻具组合设计的优化具有一定的参考价值.     

利用外装式扭矩传感器在线检测钻削刀具的磨损与破损

分析了钻削刀具磨损与破损对扭矩信号的影响；介绍了一种新研制的外装式扭矩传感器；通过实验证明了用扭矩信号在线检测钻削刀具磨损与破损的可行性。     

幂律钻井液流变参数估计的改进算法

钻井液的幂律流变模式的流变参数估计大多使用线性回归方法进行求解,然而线性回归方法改变了测量误差的统计特征,使所得到的流变参数估计不具有无偏性和方差最小等特点。针对幂律流变方程的特点,人们提出了一个非线性最小二乘估计的算法,该算法不需要人工给定迭代初始值,迭代过程稳定收敛到最小点,不会陷入极小点陷阱,收敛速度很快。它是一个全局优化算法,所得到的流变参数估计具有拟合残差近似无偏性和方差几乎最小的优良统计特征。大量的实际钻井液算例表明,该方法具有比线性回归方法更小的拟合方差和相近的均值,拟合残差统计特性优于线性回归方法。它可以应用到钻井液幂律流变模式中,解决流变参数的确定、钻井液流变模式优选、钻井液性能调整和评价等许多问题。     

鄂西渝东海相侧钻水平井钻井技术

鄂西渝东地区天然气田经多年开发,一批老井已逐渐报废。为了充分利用老井眼的价值,采用侧钻水平井技术开采新的气藏取得了较理想的效果:对老井重新选层开发,充分利用了老井上部井段的套管资源,缩短了钻井周期,大幅节省了钻井费用。科学的工艺措施、合理的钻具组合、适宜的随钻监控方法是保证侧钻水平井成功的关键。     

钻井泵泵阀的故障树分析及新型泵阀的研制

泵阀是钻井工作过程的直接组成件 ,也是钻井泵中最重要的易损件之一。它设计的好坏直接影响了泵的工作性能和使用寿命。运用系统可靠性分析的基本原理 ,把泥浆与泵阀看作一个开式的摩擦学系统 ,用故障树分析方法 (FTA)对泵阀进行了失效分析 ,通过对泵阀故障树的定性、定量分析 ,找出了导致泵阀失效的故障模式及主要原因。在此基础上 ,综合分析现有泵阀的结构 ,优化组合 ,设计、制造了一种新型钻井泵泵阀 ,并进行了现场试验 ,为进一步深入研究泵阀的失效机理和泵阀工作性能的监控提供了一定的科学依据     

吉林油田欠平衡钻井技术研究

对吉林油田在长深1井应用欠平衡钻井技术进行了研究,发现了长岭断陷蕴含丰富的天然气,为扩大勘探开发成果,提高勘探效率,推广应用欠平衡钻井技术。通过欠平衡技术推广与完善,钻井速度大幅提高,气藏保护效果显著,促进了欠平衡钻井配套技术的推广实施。     

Drilling signals analysis for tricone bit condition monitoring

This paper presents a novel approach to investigate the relations between drilling signals and bit wear condition in real world full-scale mining operations. This research addresses the increasing demand for automation in mining to increase the efficiency, safety, and ability to work in harsh environments. A crucial issue in fully autonomous unmanned drilling is to have a system to detect the bit wear condition through the drilling signals analysis in real time. In this work, based on extensive field studies, a novel qualitative method for tricone bit wear state classification is developed and introduced. The relations between drilling vibration as well as electric motor current signals and bit wear are investigated and bit failure vibration frequencies, regardless of the geological conditions, are introduced. Bit failure frequencies are experimentally investigated and analytically calculated. Finally, the effect of bit design parameters on the failure frequencies is presented for the application of bit wear condition monitoring and bit failure prediction.     

Variation of vertical and horizontal drilling rates depending on some rock properties in the marble quarries简

The main objective of this study is to determine the rates of vertically and horizontally oriented drilling processes in marble quarries and to observe the factors affecting the drilling rates in terms of physical and mechanical properties of the rocks. In situ drilling tests were performed in different marble quarries with different marble types and drilling times and penetration rates for a series of successive depth-increments were trying to be determined under vertically and horizontally oriented conditions. In order to understand the relation between the parameters that are investigated within the scope of this research, uniaxial compressive strength, Brazilian tensile strength, impact strength, Bohme abrasion strength, P-wave velocity, porosity, unit volume weight, Schmidt hardness index and brittleness index values were correlated with the drilling rates. It was noticed that the porosity and unit volume weight could be taken as the key parameters among them for obtaining meaningful correlation with drilling performance. It was also observed that the physical and mechanical rock properties are more relevant in vertical drilling than horizontal drilling.     

A new method of combined rock drilling

Based on the technologies of traditionally mechanical drilling and water jet, we propose a new method of abrasive water jet in combination with rock drilling, and establish a combined rock drilling system for the gas pre-drainage. This study chose the common sandstone and silicon limestone as the rock sample. A series of experiments were completed in the case of dry drilling, existing technology drilling, combined drilling with high pressure water jet and combined drilling with abrasive water jet, respectively. The drilling efficiency and performance were contrasted and analyzed in detail. The results indicate that it is better to choose the method of combined drilling with the high-pressure water jet for soft rocks. The method of combined drilling with abrasive water jet is feasible for the hard rock drilling and has higher drilling efficiency and performance. In this paper, compared with the existing technology, the drilling depth has increased by about 65%, the axial force and torque have reduced by about 14% and 17%, respectively, and the drill wear reduces obviously in the same conditions.     

塔河油田S53-1井快速钻井液技术

S53-1井是位于塔里木盆地的一口油藏评价井,完井井深近6000m,地层复杂。邻井S53井在钻进过程中,发生了卡钻和井漏事故;邻井QG101和QG102井在吉迪克组钻遇"高压盐水层"。要保证S53-1井钻进顺利,必须分段选择合适的钻井液体系。通过对地层岩性和邻井资料的分析,优化本井4个井段的钻井液体系:444.5mm井眼表层采用膨润土聚合物钻井液体系;311.2mm井眼上部采用KCl聚合物体系,下部采用聚磺防塌钻井液体系;215.9mm井眼采用聚磺防塌钻井液体系;149.2mm井眼采用低固相聚磺体系。