基于柔性冲击提速减振装置的研制与分析

针对石油钻探过程中因粘滞-滑动现象所导致的机械钻速低、钻头振动严重等技术难题,设计了一种行星轮+扭簧结构的井下提速减振装置。利用钻进遇阻时输入轴及上部钻柱系统的惯性力矩,给予钻头柔性大扭矩冲击,确保在遭遇硬质点钻进连续性的同时,抵消钻头遇阻波动引起的钻柱振动。通过对遇阻瞬间行星轮的动力学分析,得出装置取不同结构参数对其输出扭矩的影响。运用ABAQUS动力学仿真模块对装置使用有效性进行验证,仿真结果表明装置的使用可以有效缓解钻头的扭转及轴向振动,增加钻头的实际工作时间。样机现场实验结果表明,装置工作原理可行,提速效果明显,使用装置时钻进速度提升近1.5倍,且井口返回岩屑呈现均匀的较大多棱角状颗粒,钻头切削过程处于稳定深层切削的良好工况。

塔里木盆地满深1井超深井钻井关键技术

满深1井是位于塔里木盆地塔北隆起满深1号断裂带上的一口预探井,钻井过程中存在二叠系玄武岩漏失与垮塌同存,志留系塔塔埃尔塔格组可钻性差、钻头磨损快,奥陶系桑塔木组易井斜与井壁失稳垮塌等技术难点。为此,研究应用了二叠系优快钻井技术、志留系减振提速技术和奥陶系防斜防塌技术,有效解决了该井面临的钻井技术难点:应用混合钻头+螺杆钻具提速技术一趟钻钻穿二叠系玄武岩地层,应用聚磺钻井液体系确保了二叠系地层的安全钻进,未发生漏失及垮塌等井下故障,与邻井相比机械钻速提高了265.96%;应用个性化PDC钻头+TorkBuster扭力冲击器一趟钻钻穿志留系地层,且钻进期间扭矩稳定、粘滑振动弱,减振提速效果明显;应用预弯曲动力学防斜钻具组合钻进奥陶系高陡地层,防斜打直效果明显;应用高性能防塌水基钻井液安全钻穿奥陶系硬脆性泥岩,井壁稳定效果显著。该井试油获得高产工业油流,实现了塔里木盆地超深层油气勘探的重大突破,形成的超深层碳酸盐岩钻井完井技术为塔里木油田深层油气勘探开发提供了技术支撑。