水平井V形岩屑床清除工具研制与应用

井筒岩屑床堆积是制约水平井安全高效钻井的主要因素之一,研究表明环空钻井液螺旋流动能够有效提升岩屑清除效率。为此,应用CFD数值模拟与实验的方法设计了一种能够产生环空螺旋流的岩屑床清除工具并进行了现场应用,结果表明:V形叶片对岩屑运移的促进效果及对岩屑床的扰动能力均要强于螺旋形和直棱形叶片,是产生环空螺旋流的首选结构形式;V形叶片的叶片长度存在最优区间,叶片高度越大效果越好,叶片数量影响较弱;现场应用表明岩屑床清除工具在强度、硬度及叶片耐磨性均满足页岩气水平井现场作业要求,工具可随钻破坏并清除岩屑床,结合起钻过程中对岩屑床堆积重点井段进划眼作业,可将顽固性大颗粒岩屑床破坏清除,有效改善井眼清洁效果。

境外长大隧洞快速掘进施工技术

为了加快乌干达卡鲁玛水电站尾水隧洞的开挖速度,实现快速掘进,施工中采用了水平V形掌子面、分部楔形掏槽、合理炮孔布置、自卸车两侧同时装渣、减少出渣运距、加快循环工序等一系列措施。结果表明:这些措施有效提高了开挖速度,加快了开挖进度,创造了施工支洞提前80 d进入主洞,开挖单面月进尺235.2 m(开挖断面54.34 m2);主洞上层开挖单面月进尺257.1 m(开挖断面91.54 m2),主洞下层开挖单面月进尺324.3 m(开挖断面76.27 m2)的好成绩,成功实现了快速掘进,确保了主洞开挖进度满足整个工程总进度工期要求。

水平井岩屑床清洁工具的设计与试验

页岩气井水平段钻进过程中的岩屑堆积是造成钻井摩阻扭矩大、托压严重进而影响钻井速度的主要原因之一,因而抑制岩屑床生成、保持井眼清洁是确保水平段安全顺利钻进的重要前提。为了提高水平井段井眼清洁的效率,应用CFD数值模拟方法、采用欧拉—欧拉双流体模型并结合颗粒动力学理论,对所研发的带有“V”形叶片的新型水平井岩屑床清洁工具的螺旋角、转速参数诱导螺旋流动衰减规律及对岩屑颗粒重新悬浮分布的影响等进行了研究,进而优选了叶片旋转速度、叶片螺旋角等关键参数。研究结果表明:①随着转速的增加,环空底部的岩屑沉积发生了一定程度的偏转,转速越大偏转越明显;②环空压降损失随着螺旋角的增加而增大,在螺旋角较大时该现象表现更为明显;③在四川盆地南部地区长宁H25-7井进行的现场试验结果表明,使用新型水平井岩屑床清洁工具后钻进摩阻下降33%,起下钻通畅、无阻卡,新工具应用过程中未发生井下复杂事故,发挥了良好的井眼清洁作用,保证了后期下套管作业的安全顺利实施。结论认为,该工具不仅可以满足水平井岩屑床的清洗及钻井降本增效的需求,具有良好的推广应用价值,而且还可以为同类型岩屑床清洁工具的设计提供借鉴与参考。

嶂石岩地貌的理论研究与开发利用

介绍"嶂石岩地貌"概念的来历,系统论述了嶂石岩地貌的五大形态特征、形成的地质背景、古地理环境及楔状侧切、水平掏蚀两种坡面发育模式,分析了嶂石岩地貌的发育阶段,并从岩性、坡面发育起始位置、动力过程、基本骨架、景观造型等方面比较其与张家界地貌、丹霞地貌的差异,对嶂石岩地貌的开发利用进行了回顾和分析。

水平井岩屑床清除工具优化设计与应用

岩屑床清除工具对减少水平井岩屑床堆积、降低摩阻扭矩具有重要作用。对现场常用的直棱形、螺旋形和V形3种叶片结构的岩屑床清除工具进行了优选,通过实验研究了V形叶片长度、叶片外径和叶片数量对携屑效果的影响规律,设计加工了φ165.1 mm井眼用V形岩屑床清除工具,现场测试2井次,应用后钻柱摩阻分别下降28.6%和40.0%,起/下钻通畅、无阻卡,保障了后期电测、下套管作业的安全。