考虑深井井下动力钻具影响的钻柱粘滑振动规律

油气勘探开发统计数据显示,深井钻井过程中粘滑振动频发,占钻进时长的50%以上,严重影响了钻井井下安全,延长了钻井周期,增加了钻井成本。由于深井钻柱结构较为复杂,井下动力钻具应用普遍,但动力钻具对井底钻头粘滑振动的影响规律缺乏深入研究,目前尚未有学者提出深井动力钻具下的钻柱全尺寸动力学模型。为此,基于弹簧集中质量原理,建立了包含井下动力钻具的粘滑振动仿真模型和螺杆钻具输出参数的计算模型,研究了螺杆钻具、扭力冲击器及两种工具复合使用对钻头粘滑振动的影响,并基于模型分析了现场实钻案例。研究结果表明:(1)使用螺杆钻具复合钻进时,转盘转速与螺杆转速对粘滑振动影响较大,复合转速越大,越有利于消除粘滑振动;(2)钻压和钻头尺寸越大,需要消除粘滑振动的转速就越大;(3)在保证水力参数的情况下,螺杆输出较高的扭矩和转速,能够有效地抑制钻头粘滑;(4)扭力冲击器和螺杆钻具复合使用情况下,当螺杆钻具的输出参数不足以抑制粘滑振动时,提高扭力冲击器的冲击扭矩和冲击频率,可降低螺杆钻具的临界转速,抑制井底粘滑振动。结论认为,该动力学模型可以为深井合理使用动力钻具、避免粘滑振动和提高机械钻速提供有效的技术支撑,该理论新认识在指导钻井现场钻进,提高钻井效率和降低钻井成本等方面具有重要的现实意义。

赤泥-偏高岭土复掺对水泥胶砂力学性能及水化特性影响

以拜耳法赤泥、偏高岭土和水泥为原料,将拜耳法赤泥与偏高岭土按不同配合比制备水泥胶砂,分析了赤泥和偏高岭土掺合料对水泥胶砂的力学性能的影响,并借助X射线衍射仪(XRD)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)对复合水泥胶砂的物相组成及微观形貌进行表征。研究结果表明:当赤泥掺量10%、偏高岭土掺量10%时,水泥胶砂28 d抗压强度最高,可达到47.38 MPa;赤泥和偏高岭土中的活性SiO_(2)和Al_(2)O_(3)掺入能消耗水泥产生的Ca(OH)_(2),发生二次水化反应,生成水化硅酸钙及斜方钙沸石(CaAl_(2)Si_(2)O_(8)·4H_(2)O)填充于内部空隙,增加了结构密实度,提高了复合水泥胶砂的力学性能。

摆动阀式泥浆脉冲器电机输出特性及影响因素分析

摆动阀泥浆脉冲器本身可以产生较高频率的载波,成为高速泥浆脉冲传输的较好选择。由于工作时负载力矩复杂,影响因素众多,为电机输出特性研究带来较大困难。利用在井下工作时的动力学平衡方程,通过水循环实验方式测量得到摆动阀电机在最大转矩比电流控制方式下的位置角度和输出电流数据,进而计算井下工作时电机输出转矩和输出功率,并对其影响因素进行综合分析。结果表明,受惯性转矩、弹性转矩和动态水力转矩的影响,电机输出转矩在不同工作频段表现为不同特征;低频段时,电机输出转矩的变化幅度随载波频率的增大而减小,输出功率随载波频率的增大而缓慢增大;中低频段时,电机输出转矩和输出功率在该频段幅度变化较小,相对比较稳定;高频段时,电机输出转矩和输出功率均随频率的增大而快速增大。可以通过增大扭杆刚度系数和降低摆动阀转子轴系转动惯量的方式降低电机在高频段的输出,以保证电机在额定转矩和额定功率下可以控制摆动阀在井下实现高频快速的摆动,产生稳定高载波频率下的泥浆脉冲压力波形,实现高频载波的目的,为随钻测井数据的高速传输提供了保障。

直流钻机泥浆泵转速不稳故障分析

根据钻井作业现场直流电动机及其控制原理,结合泥浆泵工作特性及其在使用过程中出现的转速不稳故障现象,分析其故障原因并提出检修方法,同时简要对比了故障排除前后的经济效益。

一种新型填充泥的制备和应用研究

设计制备了一种内燃机车直流牵引电动机用新型填充泥,对其进行了红外光谱、常规性能、导热系数、温度指数以及高低温冲击性能测试研究。将该填充泥应用在一款直流牵引电动机上,并测试了该电动机的电枢温升。结果表明,使用该新型填充泥能有效降低电动机电枢温升。

塔河油田优快钻井技术实践与认识

塔河油田上部地层疏松、可钻性好,钻井过程中易出现缩径阻卡现象;下部地层易剥落掉块、坍塌严重,易出现井下复杂情况或事故,且存在垂直裂缝或溶洞,易发生钻井液漏失。为此,塔河油田开展了优快钻井配套技术研究与应用,包括井身结构优化设计、钻头选型、井下动力钻具配合高效钻头快速钻进、防斜打快以及优质钻井液体系5项技术,使塔河油田钻井效率得到了极大提高——在保证成井率的前提下,平均机械钻速提高40%以上,平均钻井周期缩短30%以上,三叠系、石炭系地层井径扩大率控制在10%以内,单井套管节约150 t以上,单井钻井成本节约200万元以上,取得了显著的经济效益。

河南省板厂矿区小直径螺杆钻定向纠斜技术

根据河南省板厂矿区ZK1403孔前期钻探施工基本情况及定向纠斜地质要求确定了纠斜方案。从小直径螺杆定向纠斜的理论准备、设备仪器、施工过程以及钻进参数方面确定了有效的定向纠斜施工工艺,实现了自孔深958 m、顶角10°、方位角143°至孔深1100 m、顶角7°、方位角18°的成功纠斜。通过矿区纠斜效果,总结了该技术的优点及不足,为今后地质深孔定向纠斜施工提供借鉴。

定向钻井技术新进展及发展趋势

为高效开发海洋和非常规油气资源,国外在定向钻井技术领域发展了一系列配套技术。介绍了国外定向钻井技术的现状与最新进展,分析并总结了定向钻井技术未来的发展趋势。研究表明,通过提高MWD/LWD性能和有缆钻杆等技术来实时获取井下数据是实现定向钻井可视化和预测井下作业环境的基础;通过提高井眼质量和井下工具的可靠性,使"一趟钻"完成1个钻井开次成为可能;将破岩工具与BHA一体化设计,以及井下工具与钻机配套系统的一体化设计将大大提高钻井作业效率;定向钻井新模式进一步发挥了定向钻井的优势,降低了综合作业成本,同时为自动化钻井和油藏地质导向铺平了道路。未来将可能远程操纵钻机,实现定向钻井的自动化。

塔河油田12区优快钻井技术研究与实践

塔河油田12区上部地层疏松、可钻性好,钻井过程中易出现缩径阻卡现象;下部地层易剥落掉块、坍塌严重,易出现井下复杂情况或事故,且存在垂直裂缝或溶洞,易发生钻井液漏失。在分析了塔河油田12区地层特点及钻井技术难点的基础上,给出了适合该地区深井钻井的优快钻井技术,主要包括井身结构优化设计、钻头选型、井下动力钻具配合高效钻头快速钻进、井眼稳定技术、井眼畅通技术、防斜打快及优质钻井液体系等技术,使塔河油田12区钻井效率得到了极大提高。多口井的钻井实践表明,塔河油田平均钻井速度大幅提高,平均钻井成本不断降低,对油田增储上产、提高勘探开发速度起到了积极的作用,取得了显著的经济效益。

永磁电机在钻井装备中的应用探讨

永磁电机具有体积小、质量轻、效率高,可提供低速大扭矩输出特性等优点,已被广泛应用。对目前几种永磁电机的性能特点进行了阐述,并结合钻井装备的工况进行了对比匹配分析,提出了研制永磁电机直驱式泥浆泵的可行性。针对永磁电机应用到钻井装备中必须解决的几项关键技术提出了建议。

摆动式泥浆脉冲器驱动电机零位偏差检测

摆动式脉冲器通过电机在有限转角范围内往复摆动,带动阀片在泥浆通道内产生压力波动,从而井下数据传输到地面。摆动电机工作在有限转角范围内,为了电机的工作范围得到有效控制,通常会采用限位装置来对电机的摆动角度进行限制。在电机装配完成后,需要对电机的零位偏差进行检测,即电机的定子三相位置和旋转变压器的相对位置进行测量。由于电机摆动角度受限,不能采用传统的零位检测方法,摆动式脉冲器采用了5通道旋转变压器和4极对永磁同步电机,使零位检测的检测难度进一步增加,提出了一种自动零位检测算法,经测试和现场应用,该算法简单实用。

遥传脉冲器磨损机理研究

遥传脉冲器转子在使用过程中存在磨损现象,这些磨损直接导致泥浆脉冲器无法实现随钻仪器采集的各种井下参数的上传。根据泥浆脉冲器转子本体磨损标准,分析泥浆脉冲器转子橡胶材质的性能、泥浆中岩屑摩擦以及外围部件缺陷所导致的泥浆脉冲器转子磨损。从设备管理过程中增加动平衡测试、改进橡胶性能、改进生产到应用过程中橡胶的存放等方法被提出,这些方法有助于降低磨损风险。研制了新型金属耐磨套替换方案,水循环和角度测试表明新型泥浆脉冲器转子性能明显改进。

Power Drive Xceed指向式旋转导向系统在渤海某油田的应用

通过对Power Drive Xceed指向式旋转导向钻具外部结构、内部组成以及工作原理的简要说明,对该钻具和泥浆马达钻具在安全性、时效性2方面进行了对比。最后通过Power Drive Xceed指向式旋转导向钻具在渤海某油田的应用,进行了其与泥浆马达钻具在轨迹控制、机械钻速以及近钻头连续井斜方位的对比分析,给出了渤海在水平井常用的泥浆马达钻具和Power Drive Xceed指向式旋转导向钻具的使用模式,为其它地区使用该工具提供了参考经验。

新型直驱式F1300型泥浆泵组研制

随着钻井工艺的不断完善,钻井设备向模块化、集成化方向发展。由于受现场和运输空间的限制,对泥浆泵组的运行经济性、质量、外形尺寸的要求越来越高。研制了直驱式F1300型泥浆泵组,该泵组采用电机与泥浆泵直联型式,具有结构紧凑、使用与维护方便、可靠性与稳定性高、噪声小、冲击小、节能环保等特点。

胜利西部新区排601区块浅层水平井轨迹控制技术

通过对排601区块地质特点,水平井设计特点的分析,总结得出了排601区块浅层水平井施工和轨迹控制的难点,针对该区块浅层水平井施工和轨迹控制的难点提出了相应的技术措施,特别是针对排601区块浅层水平井防碰形式严峻,浅层造斜困难,施工速度快,油层地质条件复杂等给出了相应的施工措施。并通过实例分析,说明了该区块浅层水平井轨迹控制的关键技术,最后总结给出了排601区块浅层水平井施工的结论与建议。

电动钻机电机直驱技术现状与发展趋势

常规钻井装备的可靠性不足和愈加严格的节能环保要求制约了钻井作业效率的提高。电机直驱技术因其传动效率和可靠性高,是电动钻井装备未来的发展方向。为了促进国内电机直驱钻井装备的发展,详细论述了国内外直驱钻井泵、直驱绞车、直驱顶驱和直驱转盘,并对上述电机直驱钻井装备的电机配置、电机调速技术、传动结构和一体化程度进行了较为详细的介绍,分析了电机直驱技术在钻井装备中应用的优势,并总结了直驱电机在散热、大功率输出和制造方面的局限,表明电动钻机电机直驱技术的关键是直驱电机,电机直驱钻井装备的开发与大功率电机的研制和电机控制技术的发展密切相关。最后对国内大功率、大扭矩、高散热效率直驱电机的研制,电机直驱钻井装备一体化、模块化设计,系列化直驱电机制造产业发展给出了几点建议。

湘西金矿复杂地层大口径充填孔定向钻进技术

根据湘西金矿深厚陡倾角地层的特点,采用传统防斜方法(如满眼组合防斜技术、钟摆组合防斜技术)不能保证钻孔垂直度,首次使用随钻测斜仪配合螺杆定向钻进先施工引导孔,再用气动潜孔锤冲击回转钻进快速完成大口径充填孔扩孔,取得了较好的效果。采用螺杆能较好地实现定向钻进,钻孔轨迹偏斜位移能被控制在8.67 m范围内。

螺杆马达复合钻进在川西南幸福1井的应用

本文主要论述了川西南片区沐川县实施一口温泉井钻探,在钻进至软硬砂泥岩互层的须家河组时,出现时效缓慢、孔内事故频发等问题,采用了螺杆马达复合钻进工艺,提高了钻进效率,取得了良好的经济效益。对今后在该地区大口径深孔钻探施工具有一定的参考意义。

电动机应用磁性槽泥进行节能改造的原理及实践

通过对旧型号电动机应用磁性槽泥进行改造 ,降低了电动机的空载附加损耗和无功功率 ,消减了由电动机定、转子槽齿效应产生的附加高频铁耗 ,从而提高了使用效率 ,节约了大量的能源。

驱动电机实时位置获取方法

高速泥浆脉冲遥传系统中,电机需要带动脉冲器转子在特定的角度范围内往复摆动,因此电机的控制策略对系统设计十分重要。为了分析某些泥浆脉冲器电机的控制策略,需要获取电机运行的实时位置。文章设计了一种基于虚拟仪器来获取脉冲器电机实时位置的方法,介绍了驱动电机实时位置获取方案及其软件实现。结果显示,该方法可以准确采集电机的实时位置,为分析脉冲器电机的控制策略提供了便利。