油田井下钻具测试系统建造方案

提出油田钻井螺杆钻具及井下工具综合测试系统的建造设计方案,规划可完成的井下钻具模拟测试功能,可覆盖80%以上范围的井下钻具规格测试。介绍测试系统组成、模块功能、建造要求、参数设置等,为后期井下钻具系列研发、改进升级提供保障,也可用来评估新型钻具应用前的现场工况模拟可靠性。

近钻头井下钻具运动特征及异常状态分析方法

目前利用相关理论模型并结合地面录井参数分析井下钻具运动特征及异常状态的方法不够准确。基于快速傅里叶变换理论和PDC钻头牙齿受力方程,建立了井底钻具运动特征的分析方法;根据一维不稳定流动理论,结合加速度理论,建立了井底异常状态的分析方法。理论分析结果与现场试验数据吻合较好。理论分析及实测结果表明:在实测井段中,滑动钻进时井底各工程参数的频谱图中存在与螺杆转子相同转动频率的主频,旋转钻进时井底各工程参数的频谱图中存在2个主频,一个与螺杆转子的转动频率相等,另一个与钻柱的转动频率相等;井底钻具阻卡后,管内压力出现第一个压力峰值的时间是环空压力出现第一个压力谷值时间的2倍,同时扭矩及振动传感器读数变化剧烈。研究表明,利用井底工程参数频谱图的主频特征可以区分滑动钻进与旋转钻进阶段,同时可获得井底钻具及螺杆的转动状态;利用管内压力、环空压力、扭矩及加速度传感器的读数变化特征可判断井下是否出现异常。建立的分析方法可为安全快速钻井及井下专家系统的建立提供理论参考。

可回收式井下钻具组合在套管钻井中的应用

套管钻井技术的核心是可回收式井下钻具组合。介绍了Tesco公司和Sperry -Sun公司研制的可回收式井下钻具组合的结构原理及其工作过程 ,现场应用结果表明 ,可回收式井下钻具组合的下入成功率已达 10 0 % ,但平均回收率仅为 70 %左右。总结了可回收钻具组合在起下过程中的经验和教训 。

基于磁流变液的井下钻具主动减振技术

基于磁流变液的主动减振技术可以控制钻具振动,提高机械钻速,降低钻井成本。在介绍井下减振技术发展现状的基础上,阐述了磁流变液阻尼器和基于磁流变液的主动减振短节(AVD)的工作原理,对AVD的减振性能进行了室内试验和现场对比试验。试验结果表明,AVD在将振动降至最弱程度的同时提高了机械钻速,还可避免钻柱振动破坏钻头及其他钻柱组件,增大钻头进尺和减少额外的起下钻次数。基于磁流变液的主动减振技术可以很好地解决钻具振动引起的钻压不稳、机械钻速低等问题。最后指出我国应该开展这方面的研究。

连续油管钻井井下钻具组合的组成及对比分析

介绍了连续油管钻井井下钻具组合(BHA)的基本组成元件及部分元件的性能和技术参数,并将连续油管钻井(CTD)和常规钻井井下钻具组合进行了比较分析。重点对比分析了连续油管钻井2种典型的井下钻具组合,最后给出了连续油管钻井井下钻具组合的一般选用原则。连续油管钻具组合的选择和使用,最基本的原则是在保证经济性和可行性的前提下获得最大机械钻速,应根据钻井作业的类型、复杂程度、技术要求和操作人员的经验综合考虑钻具的使用。

井下钻具动力学参数测试技术进展

为深入了解钻井系统对启动旋转、钻进过程、参数修正、钻机升沉、BHA 组件不平衡和钻头与地层相互作用等激励源的响应, 研究开发了井下钻具动力学参数测试技术.该技术利用最新研发的测试工具可测量包括力、加速度、转速、压力和温度等实时信息, 还可记录频率为50～2 000 Hz 之间连续数据的长持续时间.通过对高频数据长持续时间的解释分析, 有助于理解各种振动模式间转变发生的方式和驱动因素, 在此基础上, 可以优化BHA 设计、钻头优选以及研究新型钻井工艺、井下工具和涡动识别算法, 以避免或缓解涡动的发生, 从而改善钻井性能, 提高钻井效率, 防止井下事故, 提高井眼质量; 实时测量数据还有助于由于涡动而施加在井下工具上的载荷分析, 这对预测井下工具寿命和制定措施极为有利.最后建议开展新型井下钻具动力学参数测试技术研究, 从而为我国深井、超深井及深水钻井提速提效提供有效的技术支撑和手段.

能对井下钻具组合进行直接检验的俄罗斯试验装置

位于别尔姆的俄罗斯钻井研究所为井下动力机、井底钻具组合、钻头和地球物理测试工具在模拟实际井下钻井环境的条件下进行检测试验。这套高压－高温试验装置由全俄钻井技术研究院别尔姆分院伙同彼德堡全俄地质勘探研究院共同设计建造而成。石油天然气技术公司总经理、前全...

用SAP5模拟分析井下钻具主轴强度

针对使用井下钻具时经常出现主轴在退刀槽附近突然断裂的问题 ,应用SAP5通用程序中的读入刚度单元模拟构造了接触单元 ,用有限元法对井下钻具主轴系统的结构强度进行了分析。计算结果表明 ,井下钻具被破坏的主要原因之一是不合理的上扣扭矩和钻压使主轴的退刀槽附近产生超过屈服极限的应力。在SAP5基础上用有限元模型对弹性接触问题进行了分析 。

新式电缆导向井下钻具组合使连续油管钻井具有类似转盘钻井的性能

随着钻井技术的发展，连续油管钻井（ＣＴＤ）技术已日益广泛地得到应用。ＣＴＤ技术广泛应用于再钻井和多分支井的钻井中。连续油管（ＣＴ）欠平衡钻井可用于通过降低地层损害、提高产油量以及提高机械钻速。同时，该技术有助于减少循环漏失和压差卡钻等问题。已设计出一种新式底部钻具组合（ＢＨＡ）来与当前及今后的ＣＴＤ技术相适应。第一代ＢＨＡ通常都是些笨重的设备，定向慢，不易装卸。并且只能将有限的数据传输到地面。这些依据泥浆脉冲遥测技术工作的ＢＨＡ已无法在欠平衡钻井作业中所使用的充气泥浆中进行实时操作。本文描述了一种新式组合装置，通过在ＣＴ内的电缆用电力对ＢＨＡ动力部分进行定向。同一电缆也用于从传感器组件以１００Ｋ字节／秒的速度传输数据。相比而言，原先使用的泥浆脉冲遥测技术的传输仅能达到几个字节／秒，电力操纵的导向工具在ＢＨＡ动力段的定向或连续旋转中最小的可调角度为１°。该工具的这一特性允许旋转部件以滑动方式进入地层。这样通过减少ＣＴ弯曲度，增加了定向的稳定性和提高了机械速率。该工具还配备了压力传感器，用于监测控制欠平衡钻井时所需的ＣＴ压力及环空压力。伽玛射线传感器，套管接箍探测仪，方向及井斜传感器，与常规ＢＨＡ相比，位置更靠?

硫化氢腐蚀井下钻具的机理与防护

随着对油气资源勘探开发的力度加大,越来越多的油气田中发现有硫化氢气体的存在。H2S对钢材质工具的腐蚀研究一直是油气田生产作业过程中高度重视的问题。通过对H2S腐蚀机理研究,分析了H2S对钢材的的腐蚀类型,其中应力导向氢致开裂(SOHIC)对井下钻具的腐蚀危害性最大,并对影响H2S腐蚀的因素进行了探讨,包括环境因素和材质因素,最后提出了防护井下工具H2S腐蚀的措施,具有一定的工程指导意义。

古平1井设计井眼与实钻井眼井下钻具的摩阻力计算分析

在水平井钻井施工中 ,大斜度段 (5 0°～ 80°)和水平段钻进时的机械钻速低及采用井下动力钻具进行调整工具面角困难的问题 ,至今没有得到充分解决。其中一个不可忽视的重要影响因素就是井下钻具与井壁之间的摩阻。文中采用国际通用的WellPlan软件对大庆油田的一口探井水平井—古平 1井的设计井眼轨迹和实钻井眼轨迹参数 ,针对不同的井深 ,不同的钻具组合进行了相应的摩阻力计算 ,从而摸索出井下钻具组合的摩阻力变化规律 ,对古平 1井及今后水平井施工有一定的指导作用。

DZST-1型井下钻具性能测试系统的开发

该系统是对DZST-1型井下动力钻具性能测试系统的软件开发。该系统对井下动力钻具多种参数进行检测、控制以及数据处理;采集动力钻具的扭矩、转速、入口压力、出口压力、循环流量;输出和控制液体的循环流量;并可计算动力钻具的输入功率、输出功率、总效率等性能参数。同时可以将采集的原始数据和性能参数存盘打印,根据性能参数绘制曲线。为定量评价动力钻具的加工、维修质量及使用性能提供准确、全面的实验数据。

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。

井下全金属非圆齿轮动力钻具设计与可行性研究

高温高压井下动力钻具受高温的影响,其所含的橡胶等不耐高温件的寿命会大大降低,进而严重影响井下动力钻具的性能和使用寿命。而全金属非圆齿轮钻具作为一种新型的全金属容积式动力钻具对温度的变化并不敏感,十分适合高温井下工况,具有良好的发展前景。本文介绍了非圆行星齿轮马达的基本原理和特性,调研了国内外非圆行星齿轮马达的发展现状,分析了非圆行星齿轮液压马达节曲线的设计和使用寿命等关键技术。在此基础上,开展了行星马达应用于井下动力钻具的可行性研究,研制了非圆齿轮动力钻具原理样机,提出了该钻具的研发建议与方向。并通过流体力学对该钻具的端面泄漏量进行了分析,得出了对端面泄漏量影响最大的因素为端面间隙的大小,然后对改进前后的结构分别进行了有限元分析,得出改进后结构的端面间隙为+0.11~0.18μm,远小于改进前的端面间隙-0.13μm,验证了该结构的可行性。

超短半径柔性井下动力钻具

1.目的现有的井下动力钻具长度较长、刚性较大,无法通过曲率半径小于5 m的超短半径井眼。为了实现超短半径钻进及井斜控制,笔者研发了一种具有柔性特征的井下动力钻具,可以通过超短半径高曲率井眼,同时,还可以为钻头造斜钻进提供侧向动力。此外,该钻具还具有较高的输出扭矩和转速,能为钻头破岩提供足够能量,从而实现高效钻进。2.方法为符合超短半径钻井曲率要求,超短半径井下动力钻具在柔性结构设计中大幅缩短了长度,通过多节马达串联的方式,提高了钻具的弯曲能力,能顺利实现超短半径钻井作业。

井下动力钻具轴承发展现状调研

井下动力钻具用轴承承受着冲击、摩擦、腐蚀等恶劣工况,其可靠性和寿命对保障钻进的顺利进行至关重要,是井下钻具的关键部件之一。本文对井下动力钻具常用的止推轴承、扶正轴承进行了详细调研,分别对金属滚动轴承、滑动止推轴承和扶正轴承等发展现状、主要特点、发展趋势等进行深入分析,并指出了井下动力轴承的发展与改进方向,可为其选用提供参考。

井下动力钻具的现状与发展

井下动力钻具的现状与发展易先忠，钟守炎，水运震（江汉石油学院）国外井下动力钻具的现状井下动力钻具在西方发达国家已被确定为定向井、丛式井、大斜度井、水平并和抢险救援井的最佳钻井工具之一。前苏联有８０余年使用电动钻具和涡轮钻具的丰富经验，在苏联解体前，涡...

井下动力钻具性能微机测控系统

针对井下动力钻具性能检测的要求，采用微型计算机控制整个测试试验过程，可实现循环流量的给定及自动调节，自动施加扭矩载荷，自动采集各测试参数。经运算处理后可输出动力钻具的性能参数，并绘制特性曲线。该系统提高了动力钻具性能测试的自动化程度。大量试验证明，该测控系统具有较高的准确性及可靠性，使用效果良好。