短弯外壳导向钻具的造斜率计算

根据短弯外壳导向钻具在井眼中的选料特性，推导了导向钻具组合造斜率车的计算公式，方法是精确的，没有做近似处理。这种方法还能考虑近钻头扶正器的欠尺寸影响，可对在井眼轨迹控制中使用的单弯和双弯导向钻具组合进行预测计算。这种方法易编成计算机程序，在现场使用。

扭转冲击钻具设计与室内试验

常规钻具在钻硬地层时机械钻速低,钻头失效快,钻井成本高。为此,设计了扭转冲击钻具。该钻具可将流体的液压能转换成扭向的、高频的机械能并直接传递给PDC钻头,给钻头施加周期性的低幅高频扭转冲击,当与钻柱稳态扭矩相结合时,能对钻头施加高效的破岩扭矩,大幅减小或消除钻头的粘滑振动,在保证井身质量的同时提高机械钻速,延长钻头寿命。对扭转冲击钻具的关键部件——扭转冲击副的运动可行性分别进行了仿真分析和室内试验。结果表明,扭转冲击副运转顺利,滑动块与传动轴周期性的碰撞可对传动轴施加周期性的低幅高频扭向冲击。

钻铤螺纹联接处载荷分布规律研究

根据弹性力学理论，通过对钻铤接头螺纹的受力分析，分别建立了上扣扭矩、轴向外载和内外水压力作用下的螺纹载荷计算模型。依据此模型，详细分析了钻铤螺纹的载荷分布规律，提出了改进钻铤接头受力状态，减少应力集中的主要措施。

水力加压装置的设计与现场试验分析

小眼井钻井、大斜度井和水平井钻井数量越来越多。在这类井中如何有效地向钻头施加钻压就成为人们普遍关注的问题。在转盘钻井和井下动力钻具钻井中一般都是靠钻柱重量向钻头施加钻压的。然而，在大斜度井和水平井钻井中，这种传统的加压方法存在一些缺陷：①由于钻柱重力在井眼方向的分量小或近似为零，很难满足预先设计的钻压；②由于钻柱自重对井壁的正压力大，因此增大管柱摩阻和转盘功率损失。摩阻问题又是制约大斜度井和水平井发展的重要因素之一。为此，研制了一种新型的利用钻井液压力为动力的加压装置———水力加压器。它可以平稳地对钻头施加钻压，可以减少钻头的振动传向水力加压器以上钻柱，减少钻铤和钻杆的疲劳破坏，可提高钻柱和钻头的使用寿命，降低钻井成本。现场试验表明其可靠性、安全性高，不仅能有效地解决大斜度井、水平井中钻压不易施加的问题，而且能较好地改变钻具受力。

带可控偏心稳定器的下部钻具组合力学特性计算分析

大位移井井眼轨迹的自动控制十分重要，为此国内外都在研究各种井下自动可控的导向工具，可控偏心稳定器就是其中之一。在国内有关理论的基础上，对带可控偏心稳定器的下部钻具组合的力学特性进行了研究。结果表明，当偏心稳定器伸缩块的伸出量随意可控时，钻头上的造斜力随偏心距的增加而增加，随偏心稳定器安装位置的上移而减小，方位力则相反。造斜力随偏心方位角的变化规律近似为半正弦函数，而方位力的变化规律则近似为正弦函数。

短半径水平井铰链式井下动力钻具组合力学模型的建立与分析

铁链式井下动力钻具组合是当前短半径水平钻井中最先进的一种新型工具。本文首先建立了铰接式井下动力钻具组合在二维井身条件下的力学模型并介绍了该模型的求解方法和过程，详细分析了若干结构学数、井身几何参数和钻井工艺参数对钻头侧向力的定量影响，为铰接式井下动力钻具组合的结构设计和短半径水平井轨道控制提供了力学分析基础。

全自动液压吊卡的研制

针对钻修井作业过程中传统的机械式吊卡的效率低、风险高的问题,研制了全自动液压吊卡。该吊卡采用液压驱动,可以实现司钻远程控制及信号反馈,吊卡主体可进行±90°的翻转,内部设有自锁机构。根据API 8C对设备进行强度校核,并通过有限元分析对主要受力部件进行分析,结果表明该液压吊卡满足设计要求。为了充分验证液压吊卡的可靠性,对设计成果进行了样机试制并进行了功能试验和载荷试验。各项数据表明,该液压吊卡满足现场使用要求。

KQC系列空气锤在油田气体钻井中的应用

在油田气体钻井中使用KQC系列空气锤,解决了泥浆钻井在中硬以上地层中钻速慢、易井斜的难题。钻机通过钻杆对井底空气锤施加钻压和转矩,空压机产生的高压气体驱动空气锤钻头对井底岩石进行冲击,形成快速的旋冲式破岩钻进。这种破岩方式要求的钻压和转矩较低,有效地降低了井斜,减少井下事故的发生。现场试验表明,使用KQC系列空气锤钻井,平均机械钻速比泥浆钻井提高5倍以上,同时具备防斜和纠斜的能力。介绍了KQC系列空气锤的结构特点、工作原理、技术参数、台架试验与现场试验情况及空气锤钻进中应注意的问题。

井下闭环可变径稳定器

井下闭环可变径稳定器以钻井液压力作为驱动力 ,在测控系统的控制下 ,通过调整可变径稳定器中稳定块径向伸缩量 ,可实现不起钻情况下的无极变径 ,从而改变底部钻具组合 ,实现增斜、稳斜和降斜的目的。该可变径稳定器具有井下闭环控制的特点 ,如果实钻轨迹与设计轨迹不一致 ,井下闭环可变径稳定器可以自动调节钻进方位。井下闭环可变径稳定器物理样机经过室内性能试验和现场应用试验 。

随钻震击器震击载荷计算及安放位置选择

针对震击器的结构、震击过程、影响震击力的因素等方面对震击器的性能进行研究和分析,综合考虑震击器作用过程中钻柱的摩阻、重力以及不同的下部钻具组合结构对震击器震击效果的影响。建立了随钻震击器安放位置优化设计模型,可根据震击载荷对使用随钻震击器或打捞震击器安放位置进行设计。分析结果可对随钻震击器的工程实际应用与设计提供参考。

涡轮钻具动态力矩特性计算新方法

针对传统的欧拉方程计算涡轮钻具动态特性存在的局限性，采用质点系动量矩定理和叶栅实验分析理论，导出了涡轮钻具动态力矩特性的实用计算公式，有效地解决了欧拉方程难以解决的问题，从而为深入研究涡轮钻具的动态性能提供了理论依据。

Ф101mm非标钻具及工具在苏里格气田的应用

鉴于API标准S135钢级Ф88.9和Ф101 mm钻杆均不能适应以深井、大位移井为主的苏里格气田的施工要求,推广应用了非标钻具进行施工。推广措施包括非标螺纹钻具设计和配套工具的改进。钻杆接头选用双台肩非API标准螺纹ST39,锥度为1∶12。将吊卡台肩上部开口直径改为127 mm,高度不变。方钻杆采用107.95 mm非标四方钻杆。现场应用结果表明,研制的Ф101mm非标钻具及配套工具管体和接头的抗拉、抗扭强度较API标准螺纹更加合理,更加符合长水平段水平井钻井施工要求。

螺杆钻具挠性轴强度校核及干涉量计算

螺杆钻具挠性轴设计中的两个主要问题是强度校核和干涉量计算。应用纵横弯曲梁柱理论求解挠性轴的弯矩及变形量，应用数值计算法研究挠性轴自身惯性力对挠性轴的最大弯矩及变形量的影响，计算结果表明，在挠性轴较长时，影响较大，不能忽略不计。挠性轴强度校核主要是校核疲劳强度，为此提出了合理设计挠性轴的原则，即挠性轴的疲劳强度应取决于扭转疲劳强度。若疲劳强度取决于弯曲疲劳强度，则可增加挠性轴的长度，且挠性轴最佳直径为满足强度要求的最小值。为确保挠性轴的使用安全性，给出了干涉量计算式。

底部钻具组合的力学特性分析

本文用有限元法建立了ＢＨＡ分析的力学模型，提出了初始内力的计算方法，通过建立井眼坐标系较好地解决了ＢＨＡ的约束和接触 问题。实例分析验证了理论的正确性。

螺杆钻具定子电解加工阴极计算机辅助设计

以等壁厚螺杆钻具定子为研究对象,在分析螺杆钻具定子曲线的基础上,介绍了有限元数值解法在求解电解加工间隙电势分布的拉普拉斯(Laplace)方程几何反问题上的应用,并用ANSYS有限元软件分析了加工间隙电场强度分布,完成了螺杆钻具定子电解加工的阴极设计。

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。

单螺杆马达的普遍线型

单螺杆马达的线型不限于摆线，给定任意曲线都可以构成线型。转子曲线和定子曲线均可分为齿顶和齿根，在这四段曲线中只有一段是独立的，对其中的任一段给定任意曲线，只要离原点足够远，用包络法求出其余三段，这样得出的曲线必定满足线型条件，无需逐一证明。过去已知的摆线线型仅为本文的特例。

计算涡轮节轴向间隙分布的仿真算法

掌握悬挂式涡轮节轴向间隙分布对于缓解调整困难、预测其理论工作寿命有直接联系。但目前还没有一种能预测轴向间隙的有效方法。现文从系统观点出发，采用循序渐进的策略建立了计算涡轮节轴向间隙分布模型，并形成了一种仿真算法。仿真结果表明。

超声波探伤在钻杆加厚过渡带检测中的应用

文章介绍了SONIC137型超声波探伤设备的组成、作用及原理。该设备采用超声波检测技术,检测钻杆加厚过渡带壁厚和裂纹类缺陷,通过现场应用,解决了ARTIS-II型漏磁检测设备检测钻杆时加厚过渡带成为盲区的问题。

底部钻具组合三维静力分析的新方法

利用二阶埃尔米特插值函数把空间梁单元的结点自由度由６个扩充到８个，使井眼曲线的二阶导数连续，提高了计算精度。在１６自由度梁单元形函数矩阵和应变分析的基础上，推导了１６自由度梁单元的线弹性刚度矩阵、线弹性几何刚度矩阵和单元结点等效载荷列阵。考虑轴向力的非线性影响，应用该方法对底部钻具组合的钻头侧向力进行了线性分析。计算结果表明，考虑二阶导数的影响，可以提高计算精度。