基于非光滑表面的反循环钻井弯管抗磨实验

气体反循环钻井技术存在弯管刺漏问题,严重降低了钻孔时效。该文将仿生学中非光滑表面形态引用到弯管抗磨分析上,设计出具有一定分布特点的非光滑表面结构。搭建反循环钻井弯管非光滑表面抗磨实验系统,井底流场模拟器可还原携带岩屑的高速气流在井内的循环流场,对不同非光滑表面实验元件进行抗磨性分析。结果表明,圆形凹坑非光滑表面结构抗磨性最佳,并且凹坑直径越小、凹坑越密集,其抗磨性越好。改进弯管结构,在刺漏点增加可更换的盖板,并将弯管内壁面和盖板底面分别加工成凸C、沟C、凹C非光滑表面,相同钻井条件下,凹C弯管抗磨性最大。实践表明,改进后弯管抗磨性增加,钻孔时效显著提高。

气体循环钻井井筒气量控制技术

通过对井筒气量控制的研究,可以提高循环钻进效率,并能有效降低设备压力控制的难度,为循环钻井施工提供合理的气量补充和排放方案,并为节点压力控制提供指导。依据封闭气体循环钻井工艺特点,开展针对循环钻井在不同注入条件下井筒压力的研究,利用压力分布研究成果,依据气体P-V-T理论,建立了井筒内部循环总气量计算模型,研究了在动态条件下井筒内气体质量分布。在此基础上,结合封闭气体循环地面设备控制要求,确定了井筒气量控制的合理区域。研究结果表明,随着井深的增加,单位进尺气量补充量增加,同时合理气量窗口逐渐变宽,如果井筒气量不足,井口将出现负压。

大直径潜孔锤气体反循环钻井技术

大直径潜孔锤是1种已被大量工程实践证明的,能够提高矿山地面大直径钻井施工效率的钻井工具。然而,钻遇含水层后,大直径潜孔锤经常出现进尺慢、甚至无法进尺的问题。为此,提出一种以反循环方式气力排渣排水、正循环方式排余气为特点的大直径潜孔锤气体反循环钻井方法,分析了大直径潜孔锤气体反循环钻井技术基本原理,建立了气体双上返流道的井底压力平衡条件,介绍了大直径潜孔锤气体反循环钻井系统组成,依托矿山地面大直径钻井工程完成现场试验。结果显示:在地层出水条件下,通过节流控制环空气柱压力,可实现反循环排渣排水的预期效果,钻井效率高,最大井深达到668 m,可推广应用于矿山地面救援井和各类矿山大直径钻井工程的施工中。

桥梁基础建设正循环钻技术应用研究

桥梁建设阶段,经常会遇到淤积地、沙土地等特殊环境,在这种区域施工很容易出现地基下沉、基坑坍塌问题,影响到项目建设进度与安全。所以,为解决桥梁基工程可能出现的相关问题,保证桥梁结构施工安全与问题,现以正循环钻技术为例,从正循环钻进场地处理、钻进作业多方面提出技术措施,实际表明,正循环钻进时可以同时进行排渣作业,提升施工效率,可为桥梁基础建设提供技术帮助。

气体循环钻井注气量计算与影响因素分析

依据气体循环钻井的工艺特点研究了循环钻井井筒及地面压力分布,在压力分布基础上结合最小动能法深入研究了封闭循环钻井关键点的选择,并研究了不同关键点对循环钻井注气量的影响。由于循环钻井为闭环钻井,利用循环钻进压力分布计算理论、气体P-V-T(压力-体积-温度)理论、最小动能携岩标准,研究了井口压力对注气量的影响。研究成果为循环钻井提供了理论基础,对循环钻井的现场应用具有积极的指导作用。

反循环钻井技术在浅层气开发中的应用

反循环钻井技术近些年在国外油气工业中已进入商业开发阶段,具有代表性的是加拿大PressSol Ltd.公司,其借鉴了岩土钻掘工程中反循环钻进思想,开发出适合浅层气资源的RCCD(Recycle Center Cycle Drilling Technology)反循环钻井技术。在详细阐述RCCD反循环钻井技术的原理、特点及应用实例后,提出RCCD反循环钻井技术是解决低压、低渗透、易漏气层钻探难题和实现浅层气低成本开发的有效手段。建议我国应加快引进和配套RCCD反循环钻井技术,安全经济地开发我国浅层气资源。

充气连续循环钻井技术在深部易漏地层中的应用

深部易漏地层钻井液钻井井漏频繁,处理井漏复杂耗时耗材,文章论述了充气连续循环钻井治理深部地层井漏的工艺技术,将常规充气钻井与连续循环钻井技术相结合,实现了充气流体介质的连续循环,有效解决了深部井段常规充气钻井作业中存在的压力及液面波动大,中断后重建循环时间长等难题,维持环空稳定的ECD值,显著提高深邻井BQ1井充气钻井的安全性和时效性。通过在BY1井现场应用表明,该技术较好治理了风城组易漏层段2 961~3 161 m、3 740~3 846 m的井漏难题,同比邻井BQ1井减少漏失钻井液200 m^3,节约复杂处理时间12 d,行程钻速提高1.6倍。

大直径引射器式反循环钻头结构设计及数值模拟

针对油气勘探开发特点的要求,将贯通式潜孔锤反循环钻井技术应用于大直径井眼段、复杂地层深井段的油气勘探开发领域,并根据多喷嘴引射器原理,设计一种外径为660 mm的新型大直径引射器式反循环钻头,并进行计算流体动力学(CFD)分析以及野外钻井试验。研究结果表明:该新型大直径反循环钻头结构设计合理,所形成的一、二级引射结构均对反循环形成效果和抽吸能力有良好促进作用,最高钻进效率可达6.0 m/h,平均钻进效率为4.5 m/h,并将井底破碎下的不同颗粒粒度的岩渣屑及地层流体抽吸进入钻头内部形成稳定反循环携带至地表,孔底无沉渣,并且外环间隙无岩渣屑泄漏现象。

钻井液连续循环钻井技术及自动化装备设计

钻井施工中,拆装钻杆需中止钻井液循环,但钻井液循环中止会导致孔内岩屑下沉、钻井液当量循环密度浮动变化,进而影响孔内安全。为避免上述情况的发生,钻井液不间断循环钻井技术的构想被提出。通过连续循环系统或连续循环接头进行钻井液分流,避开钻杆拆装部分,维持井内的钻井液循环,稳定钻井液当量循环密度。针对该技术原理,提出了一种自动化的钻井液不间断循环井口设备,通过背钳、自动钻井液切换系统和传扭动力卡瓦的配合,可实现钻井中拆卸、接装单根时钻井液不间断循环,有效避免因钻井液静置、沉砂过多导致的钻孔安全问题。

天然气循环钻井计算机控制系统研究

天然气循环钻井是在天然气钻井工艺的基础上产生的一种新型的钻井工艺。其关键技术是利用气体分离与过滤装置对天然气进行气固分离和过滤,以实现天然气的循环使用。针对天然气循环钻井的工艺特点,从工艺流程、总体控制方案设计、排料罐液位控制、压缩机入口气量控制、逻辑控制、安全联锁保护等几个方面,对天然气循环钻井计算机控制系统进行了研究。地面工程试验结果表明,该控制系统可以满足天然气循环钻井的自动控制要求,为进一步的钻井现场试验奠定了基础。

气体循环钻井定质量气体井筒延伸极限研究

气体循环钻井与常规气体钻井相比有着节约能耗降低钻井成本等优点,同时又与常规气体钻井有着很大的差别,表现在气体循环钻井是以一定质量的气体进行循环钻进,在钻进到一定深度(延伸极限深度)后必须对井筒进行气量补充,其工艺特点导致了井筒沿程参数随钻进发生的改变和关键点的选取与常规气体钻井有着根本的不同。文章针对气体循环钻井的工艺特点,结合定质量气体循环钻进井深-排量-动能的分析方法,提出了气体循环钻井定质量气体延伸极限的概念、判断标准并对其进行了分析,对现场施工有着积极的指导作用。

气体循环钻井井口气量控制技术

以气体瞬变流理论为基础,结合地层渗流相关理论和气体循环钻井工艺原理建立了一套气体循环钻井井口气量控制的理论模型。模型根据气体在流动过程中应遵从的基本规律,描述了地层渗流和井口流体的各种运动特性以及动态压力平衡关系,详述了气体循环钻井钻遇气层时井口气量的控制方法。通过Mac Cormack方法求解理论模型,利用数值模拟方法对气体循环钻井钻遇气层过程进行了系统的模拟计算和分析,研究结果对气体循环钻井钻遇气层进行动态过程的描述对指导现场施工具有现实意义。

天然气循环钻井系统可靠性研究

天然气循环钻井是一种新型的气体钻井工艺,可以使钻井用天然气得到循环使用,有效节约成本,提高钻井效率,保护环境;但该工艺技术复杂,对系统安全性要求较高。为此,运用故障树模型与蒙特卡罗仿真相结合的方法,首先分析工艺过程存在的危险源以及可能发生的事故;建立基于故障树模型的工艺过程仿真逻辑关系,采用蒙特卡罗仿真方法对系统进行事故模拟,从而对该系统的可靠性作出了定量分析。通过针对泄漏事故、超压爆炸事故以及压缩机事故的仿真,得出相应的系统平均失效时间、不可靠度以及单元重要度等可靠性参数。结论认为:该钻井系统的可靠性能够满足天然气循环钻井试验的要求。

泵注反循环钻井循环压耗实验研究

泵注反循环钻井是一种新型钻井方式,在钻复杂结构井时具有井眼清洁、机械钻速高等优点。循环压耗是泵注反循环钻井能否实现的关键问题。利用自行设计的泵注反循环模拟实验装置,进行了不同水眼个数、水眼布局以及钻井液参数下的循环压耗试验,根据试验结果对影响反循环循环压耗的主要因素进行分析。结果表明,最佳钻头水眼总面积为钻杆内截面积的50%,最佳钻头水眼布局方式为沿钻头边缘布局。同时,钻井液密度越高,循环压耗越大,但钻井液密度对最佳水眼面积和水眼的布局方式影响很小。研究结果为泵注反循环钻井钻头水眼优化设计提供了依据。

浅谈欠平衡钻井技术中的氮气循环钻井系统

本文介绍了欠平衡钻井技术的优缺点,提出了利用氮气循环钻井的思路和方法。这种技术安全性高、保护环境和不依赖气源,值得大力推广使用。

气体循环钻井室内相似模拟方法研究

气体循环钻井是一种新的工艺方式,与常规气体钻井存在不同之处。当气体钻井转变为气体循环钻井时,井内的压力、流速会发生变化,进而对携岩产生影响。因此,针对气体循环钻井的室内相似模拟的研究具有重要的工程意义。在相似理论的基础上,以管流内压力的变化规律为研究对象,对气体循环钻井室内模拟方法进行了研究。研究的3种模拟方法分别为动力相似模拟、雷诺数相似模拟、欧拉数相似模拟。其中,动力相似模拟适用于对关键点的模拟,雷诺数相似模拟适用于对整体过程的模拟,欧拉数相似模拟适用于对部分井段的模拟。通过不同模拟条件下的模拟数据对比,验证了3种模拟方法的可行性,为气体循环钻井室内相似模拟奠定了理论基础。

应用超临界CO_2进行气体循环钻井的技术构想

超临界CO2流体既有液体的高密度又有气体的低黏度和高扩散系数等特点,采用超临界CO2作为钻井液相对普通钻井液具有很大的优势。采用超临界CO2作为钻井液能够有效提高射流破岩效率,提高钻速,并且能够有效保护油气藏,减少井下事故。气体循环利用钻井技术是利用地面气体回收处理设备将从井口中返出的携岩气体进行分离和精细过滤,然后经过压缩增压循环注入井下,大大降低了钻井成本。介绍了超临界CO2的性质以及超临界CO2在钻井过程中的优势,气体循环利用钻井工艺系统的原理及流程,提出了将超临界CO2钻井与循环钻井技术相联合的技术构想。

连续循环钻井系统防喷器组的研制

连续循环钻井技术是近年来出现的一项新技术,该技术能够实现接单根或立柱期间钻井液的连续循环。钻井液的连续循环是通过一组防喷器组成的密闭腔内对不同闸板腔的开启和关闭来实现。通过对连续循环钻井过程中防喷器组工况的分析,结合常规钻井防喷器的特点,确定了该防喷器组的整体结构形式,介绍了防喷器无侧门螺栓连接结构的设计、耐磨前密封的设计、试制和试验、卡瓦闸板的设计、闸板开关状态检测装置的设计情况以及整机样机制造及现场试验情况。现场试验表明,该防喷器组的设计基本达到了预期的目标。最后根据连续循环系统现场试验情况提出了下一步的改进方向。

阀式连续循环钻井装置的工业化应用探讨

连续循环钻井是对常规钻井钻井液循环方式的一次重大变革。介绍了阀式连续循环钻井原理和优缺点,在严格依据质量保证体系的基础上,紧密结合钻井作业实际,对连续循环短节、控制系统、接入立管管汇的过渡系统等阀式连续循环钻井装置进行了研制,并进行了7口井的现场试验,不同循环介质和不同钻井方式的连续循环钻井都获得成功,证明该装置能够适应钻井工艺各项技术要求。该装置实现不停泵保持井下连续循环进行井口钻具接卸扣作业,避免因开泵停泵造成井下压力激动,可以有效控制ECD值,保持井内压力稳定,避免和减少井下复杂情况乃至事故的发生,对提高钻井效率,降低钻井成本,提高钻井安全性,实现安全、高效、经济钻成各种复杂井起到重要作用。

气体循环钻井气量补充研究

气体循环钻井是一项新的钻井工艺,该项技术能重复循环利用携岩介质气体,从而大大降低了钻井成本;由于气体循环钻井与常规气体钻井在工艺上有较大的差异,因此需要对循环钻井压力分布、井筒气量及补充气量等因素进行研究,并且根据理论分析和现场实践对气量进行控制,以满足正常钻井的需求。通过井深、回压等因素分析了循环钻井注气量的变化规律,并为气体循环钻井气量补充给出了工艺设计方案。