复合钻井防斜打快机理探讨

油气井的防斜打快问题是钻井工程中一直未能很好解决的经典性难题之一。分析了钻井参数与钻速的关系,揭示了复合钻井通过提高钻头转速,从而增加钻头破岩能量来提高机械钻速的机理;在分析井斜原因和钟摆钻具防斜打直原理的基础上,分析了直螺杆钻具和弯外壳螺杆钻具组合的防斜机理以及两者的联系与区别,指出在地层倾角较小时采用直螺杆钻具组合,地层倾角较大时采用弯外壳螺杆钻具组合,以达到防斜打快的目的。在LS001井的应用实例表明,复合钻井有较好防斜作用,机械钻速与常规转盘钻井相比有较大幅度的提高。

使用螺杆钻具条件下钻井水力参数优化设计方法

螺杆钻具虽然应用广泛,但使用螺杆钻具条件下的钻井水力参数优化设计方法还不完善。为了指导钻井现场应用,以螺杆钻具的推荐工作参数为约束条件,应用数学规划方法建立了钻井液排量和钻头压降优选模型,给出了实用的钻井水力参数优化设计方法。研究表明,使用螺杆钻具时,应在螺杆钻具推荐工作参数内,以钻头水功率与螺杆钻具水功率之和最大为指标优选钻井水力参数;为了获得最优水力参数,螺杆钻具工作压降尽可能采用推荐工作压降,钻头压降尽可能接近螺杆钻具传动轴限定的最大钻头压降。

微孔钻井用井下动力钻具闭式轴承节的关键技术

微孔钻井技术是美国能源部为削减油气勘探钻井成本及减少对环境的影响而启动研究的一项新技术,闭式轴承节正位移马达是实施微孔钻井技术的有效措施之一。从微孔钻井用井下动力钻具闭式轴承节所需要解决的2个关键问题出发,分析了Kalsi流体动压密封和Kalsi止推轴承的结构特点、产品种类和材料选择,并介绍了Kalsi Engineering Inc.为满足微孔钻井技术需要而进行的相关研究工作。

螺杆钻具在侧钻井钻进过程中相关问题的探讨

套管内侧钻是低成本开发剩余油气的有效途径。由于螺杆钻具本身具有良好的动力特性,在套管内侧钻中得到广泛应用。螺杆钻具主轴轴承总成是螺杆钻具的薄弱环节,对整个螺杆钻具的使用寿命起决定性作用。主轴轴承的结构形式又决定了螺杆钻具的使用条件。通过对螺杆钻具主轴轴承的轴向力分析,指出螺杆钻具在套管内侧钻井钻进中应注意的问题。

热机耦合作用下冲击螺杆钻具传动轴密封性能分析

针对高温、三维复合运动(往复+旋转)耦合作用下冲击螺杆钻具传动轴总成密封失效问题,设计氢化丁腈橡胶热老化试验,基于热老化试验数据建立热老化效应冲击螺杆钻具传动轴总成O形密封圈三维有限元模型,采用有限元方法研究流体压力、温度、摩擦因数和往复速度对传动轴总成O形密封圈静密封及动密封性能的影响。结果表明:静密封状态下高应力区位于O形密封圈右侧,高接触压力区位于O形密封圈内接触面、外接触面和侧面,最大von Mises应力和最大接触压力随着流体压力和温度的增大而增大,最大接触压力整体上随着摩擦因数的增大而减小;动密封状态下最大von Mises应力和最大接触压力在往复速度为0.4 m/s和摩擦因数为0.25出现异常规律,最大von Mises应力和最大接触压力随着流体压力和温度的增大而增大。由此建议密封圈在静密封和动密封状态,在往复速度小于0.4 m/s和较小摩擦因数下运行。

弯外壳动力钻具力学性能分析

弯外壳动力钻具能提高增斜率，但钻具轴线不在一条直线上。本文用有限元基本理论，分析了弯外壳动力钻具的力学材性，着重讨论了弯外壳动力钻具的结构弯角、井斜角、稳定器间隙及钻铤刚度对弯外壳动力钻具增斜特性的影响。认为弯外壳动力钻具的增斜率随结构弯角增大而明显增加；工况相同时，双弯动力钻具增斜率比单弯动力钻具高约50％。井斜角小于60°时，随井斜角增加弯外壳动力钻具的增斜率明显增加；大于60°时，增斜率增加趋势减弱，甚至下降。稳定器间隙增加，弯外壳动力钻具的增斜率下降。动力钻具上面钻铤的刚度越小，增斜率越高。

定向井井眼轨迹的连续控制

目前，大多数定向井采用常规的钻井工艺技术进行井眼轨迹的控制（即非连续控制），一口井要改变钻具结构多次，而每次改变钻具结构需起下钻方能实现。导向钻井系统可实现井眼轨迹的连续控制，靠一套多功能下部钻具组合一次下井，配合长寿命的优质钻头和随钻测斜仪导向，在井下长时间运转，不用起下钻就能准确、连续、迅速、经济地完成定向井多种井段的作业。该技术的推广应用，将会取得很大的经济效益。

小斜度井段严重托压原因及对策分析

为了解决小斜度井段严重托压问题,分析了井壁出现台阶或斜坡的主要原因,建立了井壁有台阶时弯螺杆钻具的钻压传递规律分析模型,结合钻井实例模拟分析了钻压传递规律。分析结果表明:地层可钻性差异和钻进方式交替导致井壁有台阶、弯螺杆钻具稳定器陷入井壁及其前导角较大导致小斜度井段出现严重托压;减小井壁摩擦因数和弯螺杆钻具稳定器前导角可有效缓解小斜度井段托压问题。研究结果能够为弯螺杆钻具稳定器设计和小斜度井段定向钻进提供技术支持。

江苏油田花32区块钻井提速技术

从江苏油田花32区块的实际情况出发,制定了一套适用于本区块的技术方案。该技术通过优选钻头、螺杆钻具、钻井参数、钻具组合和钻井液体系进行施工,井身轨迹得到有效控制,平均机械钻速有了较大幅度地提高,大大缩短了钻井周期,降低了钻井成本。