中空螺杆钻具的外特性及其改进

分析了中空螺杆钻具的外特性,探讨了中空螺杆钻具的输出转速、扭矩、功率以及效率与马达压降的关系,从而指出中空螺杆钻具存在着严重的转速软特性和抗载能力差等问题;并在此基础上研制了一种稳流阀,用于改善中空螺杆钻具转速软特性。实验和分析表明,带稳流阀的新型中空螺杆钻具显着改善常规中空螺杆钻具的转速软特性,并且效率也明显提高。文中还提出的中空螺杆钻具的临界排量的概念,可作为评价中空螺杆钻具性能的一个重要指标。     

测斜仪旋转姿态测量信号处理方法

为准确测量旋转钻井时的钻具姿态,提出了一种新的信号处理方法。测斜仪旋转时,垂直于其旋转轴方向加速度计的输出信号中重力加速度信号分量具有周期性特征,以及非周期性离心加速度分量频率低于重力加速度信号分量频率的特征,用高通或带通滤波将非周期性离心加速度分量分离;对于常规滤波方法无法滤除的通频带内振动信号,增加一个对置加速度计,采取不同隔振措施补偿振动信号,滤除通频带内的振动信号。仿真分析表明,测斜仪旋转时离心力作用所导致的测斜仪加速度信息失真可以被高通或带通滤波器有效滤除;与旋转频率耦合的一个振动信号可以分解为2个频率的振动信号;采取不同隔振措施的对置加速度计,可以对振动信号进行补偿,滤除通频带内的振动信号。台架试验也证实,增加一个对置加速度计,并采取隔振措施,可以补偿振动信号,滤除通频带内的振动信号。该处理方法为准确计算井斜角和工具面角等钻具姿态参数提供了技术手段。      

变径稳定器及其应用

变径稳定器是大位移井钻井的一种重要工具。介绍了变径稳定器的功能、分类、控制方式;以国外几种典型产品为例,介绍其工作原理、典型结构和重要参数,以及它们在钻井试验与施工作业中的应用情况和效果。并介绍了国内自行研制的正排量变径稳定器在QHD32-6-A26井的现场试验和实钻应用情况。应用表明,所介绍的几种变径稳定器性能稳定,应用可靠,且取得了较好的效果。     

串联和加长钻井液马达及其应用

串联马达和加长马达是为了提高常规螺杆钻具的工作特性而产生的新型钻井液马达,其工作原理都是通过增加马达的级数获得高功率、大扭矩的输出。在介绍常规钻井液马达的基础上,主要介绍了串联马达和加长马达的工作原理、基本结构、工作特性和技术发展趋势,并介绍了它们的应用及带来的效益。由于串联马达和加长马达具有大扭矩特性,可显著提高机械钻速,降低钻井成本,因而成为大位移井钻井作业中的常用工具。     

随钻遥测成像测井数据处理技术研究

在随钻遥测系统中,为了让成像测井数据能够在有限带宽下实时传输,实现实时成像,研究了一种成像处理技术。利用地层井周成像数据缓变多于突变的特征,提取能够反映图像明显变化的关键点,将图像信息大幅度压缩,以便能够在有限带宽内实现实时传输。在对地面接收到的少量成像数据进行图像重构时,利用闭合图像的周期性特征,将这些数据在圆周上向两侧进行周期延拓,可避免图像重构时边界数据点不足的缺陷,实现井底成像的准确再现。实际数据分析表明,压缩后的成像数据重构图像与原图像基本一致。     

井控技术：过去，现状与未来

本文介绍钻井过程中的各项井控技术，总结了井控技术的发展历程以3及取得的技术进步，着重讨论钻杆环空的井控技术，并重点指出井控技术的发展方向是将工程软件包与新的“可视化”地质软件包集成在一起，完成井下图像。     

基于DPPM编码的EM-MWD节电技术研究

为了延长EM-MWD电池的使用周期,研究了一种EM-MWD节电技术。利用差分脉冲位置调制（DPPM）编码占空期较长的特点,采用DPPM编码进行调制,在占空期关闭EM-MWD发射机和射频电路,仅在脉冲信号发生期发射无线电磁波载波,达到降低EM-MWD发射机能耗的目的。根据节电效率和编码效率的定义,指出DPPM编码码组位数和编码时隙是确定其节电效率和编码效率的2个关键参数。编码码组位数增加,节电效率增大,而编码效率降低,兼顾编码效率和节电效率的最优码组位数为3或4。缩短编码时隙,可以显著提高编码效率,而节电效率下降要缓慢些。几种常用时隙的分析表明,在保证适当误码率的情况下,较短的时隙,有利于在编码效率与节电效率之间做到平衡。研究结果表明,在DPPM编码占空期关闭发射机和射频电路,可以显著降低能耗,延长电池更换周期。      

中空转子螺杆钻具外特性分析

对中空转子螺杆钻具外特性的理论分析表明，随马达压降的增加，马达理论转速和理论效率下降，理论扭矩增大；而马达的理论输出功率先随压降增加而增大，压降达到某一临界值时，理论输出功率达到最大，随后逐渐减小，直至马达停转。中空转子螺杆钻具马达的最大输出扭矩与泵排量密切相关，还受泄漏量的影响，即泄漏量增大最大输出扭矩就减小。中空转子螺杆钻具的临界排量随马达压降的增加而增大，是衡量其性能的一个重要指标。     

恒工具面角井眼轨道设计模型及求解方法

恒工具面角曲线是一种典型的井眼轨道设计模型组件,计算复杂,设计求解难度大。现有模型缺乏一般性,且求解模式单一,为此提出两种典型的恒工具面角井眼轨道设计模型,并寻求灵活、有效的求解方法。针对定向井和水平井一般设计问题,构建了单、双恒工具面角曲线与直线组合两种典型设计模型,探讨了多种设计变量求解方法。通过合理确定设计变量初值,采用拟牛顿数值求解方法,精确、快速、灵活地求解了这两种设计模型。算例应用结果表明,两种典型轨道设计模型及其求解方法合理、有效,可用于定向井和水平井轨道设计。     

中空转子螺杆钻具转速软特性的改善

介绍了用稳流阀来稳定中空转子螺杆钻具中孔分流量，从而达到改善中空转子螺杆钻具转速软特性的方法；在分析稳流阀稳流特性的基础上，结合马达压降与钻压的关系导出了马达转速与钻压的关系。带稳流阀的中空转子螺杆钻具与普通中空转子螺杆钻具的转速－钻压特性对比，说明带稳流阀的中空转子螺杆钻具具有较硬的转速特性，改善了普通中空转子螺杆钻具在大负载下严重失速的特性；采用带稳流阀的中空转子螺杆钻具要比普通中空转子螺杆钻具有更高的效率，大负载下机械钻速可提高４０％。