捷联式自动垂直钻井系统

针对高陡构造及大倾角地层的防斜打快难题,成功研制了具有自主知识产权的捷联式自动垂直钻井系统。该系统采用动态推靠方式实现钻进中的主动防斜和纠斜,主要由捷联式稳定平台和防斜纠斜执行机构组成,其中由基于旋转基座的测控短节、电源短节、伺服短节组成的捷联式稳定平台是捷联式自动垂直钻井系统的核心。在稳定平台的控制下,伺服短节驱动防斜纠斜执行机构中的盘阀对过流的钻井液进行控制,利用活塞驱动翼肋推靠井壁,产生具有纠斜作用的侧向推靠力,以实现有效的防斜、纠斜功能。通过捷联式稳定平台地面联调试验和现场试验,初步验证了系统工具的可行性、稳定性和可靠性,为工具进一步改进和现场试验提供了技术支撑。

捷联式自动垂直钻井系统井斜方位动态测量算法研究与应用

捷联式自动垂直钻井系统是针对高陡构造及大倾角地层的防斜打快难题而提出的一种新型自动垂直钻井工具。在小井斜动态旋转条件下,提出一种新的捷联式自动垂直钻井井斜、方位角动态测量算法,并针对不同倾斜角、不同钻铤转速等因素对算法进行仿真研究。结果表明,未经误差补偿的动态解算结果可用于自动垂直钻井的方位角动态测量,只是其精度受倾斜角和方位角影响;经过误差函数补偿后,方位角解算精度得到显著提高,算法不再受倾斜角和方位角影响。理论计算、地面台架实验和垂直钻井现场实验均表明该算法有效可行,能够满足捷联式垂直钻井系统的井斜、方位角动态测量精度需求。

捷联式自动垂直钻井系统稳定平台模态分析

稳定平台是捷联式自动垂直钻井系统的核心。捷联式自动垂直钻井系统直接安装于钻头上方,钻头和钻柱的动态振动对稳定平台的正常工作与动力学性能有很大的影响。采用有限元仿真方法,根据稳定平台的安装特点及实际结构,建立振动分析的有限元仿真模型,对稳定平台的振动模态进行了分析;对现有结构设计进行合理评价,为设计优化提供理论依据。

捷联式自动垂直钻井系统用逆变器脉宽调制方法优化

捷联式自动垂直钻井系统是一种能够有效解决"防斜打快"这一钻井技术难题的机电液集成钻井装置,永磁同步电机控制系统是其实现电控液压导向功能的重要组成部分。针对井下高温环境中永磁同步电机控制系统供电电压宽范围变化时,逆变器损耗与窄脉冲抑制问题,本文提出了一种开关频率在线调整的最大脉宽矢量调制方法(MPW-SVM),将6个60°大扇区细分为12个30°小扇区,实现最大脉宽调制的零矢量最优分配,能够在极端电压时有效避免窄脉冲且又能够抑制开关损耗。同时,根据调制度的变化采用模糊逻辑规则实现开关频率的在线调整,从而兼顾正常电压时电流纹波的抑制。实验结果表明了该方法的有效性。

胜利油田捷联式自动垂直钻井系统在青岛发布

胜利石油管理局钻井工艺研究院17日在青岛发布了捷联式自动垂直钻井系统等一系列新研制的随钻测控技术，被中国工程院院士罗平亚称作“上天”技术在“入地”工程中应用的典范。

国产捷联式自动垂直钻井系统安顺1井应用成功

如何把钻头从地表垂直地钻入数千米深的藏油区,这是高陡构造、大倾角易斜地层国际钻井技术的前沿课题。胜利油田钻井院1月下旬在贵州省普定县安顺1井完成的工程化应用。

国产捷联式自动垂直钻井系统安顺1井应用成功

胜利油田钻井院1月下旬在贵州省普定县安顺1井完成的工程化应用，完美地展现了我国在这一技术领域的实力。这是该系统在继胜利坨181井、宣页1井和高庙4井等现场试验后一次成功的工程化应用井。

自动垂直钻井工具纠斜液压系统的研究

对一种用于石油自动垂直钻井工具的纠斜液压系统展开研究,以实现钻具的纠斜力稳定、可变及钻具矢量纠斜效果。针对油缸压力无法调节及液压泵引起油缸压力不易稳定的问题,研究一种新型纠斜液压系统。在建立纠斜液压系统数学模型的基础上,进行了系统和油缸压力的动态响应分析。仿真结果表明,新型纠斜液压系统提供的导向推力较传统系统稳定性更高,压力波动幅度更低;调节比例溢流阀的输入电流55~85 mA,并保持比例溢流阀输入电流增量不变,钻杆转速越大,油缸压力在单位时间内的开环调节精度就越高。

自动垂直钻井技术进展

垂直钻井技术是当今深部油气钻探、科学钻探钻井技术难点之一,垂直钻井技术对于深井、超深井、复杂结构井、万米科学钻探井等钻井作业中有着重要作用,它具有减少套管层次、提高钻井机械钻速、减少复杂事故的优点。自动垂直钻井系统是一种先进的高技术含量钻井工具,可主动纠斜,且防斜打直效果不受钻压的影响,有利于充分提高机械钻速,并获得优良的钻井轨迹,特别适用于高陡构造地层和自然造斜能力较强的深井、超深井、复杂结构井、科学钻探等的垂直井段钻探。基于此,调研了国内外的主要自动垂直钻井系统,重点介绍了其主要组成部分和相应的工作机理和技术特点,分析了他们的优缺点,并介绍了现场主要使用情况,有利于该技术的进一步研究和应用,并提出了未来自动垂直钻井技术发展的方向。

国产自动垂直钻井系统的改进与优化

高陡构造及岩性变化复杂条件下的井斜问题一直是困绕钻井工作者的一大技术难题。中国石化南方探区河坝、普光等构造的岩性变化频繁,地层倾角大,自然造斜力强,井斜控制十分困难,极易发生井斜,严重制约了钻井速度的提高。国外自动垂直钻井系统在该地区进行了多井次的应用,效果良好,在控制井斜的同时大幅度提高了钻井速度,较好地解决了钻速提高与井斜控制之间的矛盾。但国外自动垂直钻井系统服务价格昂贵,钻井成本居高不下。为了降低钻井成本,决定在该地区应用中国石化自主研发的捷联式自动垂直钻井系统。然而,该系统在之前的现场试验过程中暴露出降斜、提速效果不明显等问题;经过原因分析,对系统进行了进一步的改进与优化,之后又进行了2井次的现场试验,显示出非常好的防斜打快效果,为系统的推广应用打下了坚实的基础。

旋转推靠式自动垂直钻井工具应用分析

针对高陡构造和大倾角地层中防斜与打快的矛盾难题,研制了旋转推靠式自动垂直钻井工具并获得了成功应用。实现了纠斜和稳斜功能,同时释放了钻压,提高了机械钻速。介绍了旋转推靠式自动垂直钻井工具的结构组成、工作原理、技术特点和应用效果等。从钻柱设计和钻井参数设计两方面进行了应用研究,最后对比国外同类产品在国内的应用情况并进行了应用分析,找出差距并提出改进措施。

捷联式自动垂直钻井用数字RDC的设计与标定

永磁同步电动机位置伺服系统是捷联式自动垂直钻井系统实现电控液压导向功能的关键组成部分,其中位置传感器通常采用具有高可靠性的旋转变压器以适应井下高温、振动和干扰等复杂恶劣环境。本文针对当前轴角变换器芯片无法满足钻井作业中高温环境的问题,提出了一种基于DSP的数字RDC实现方案,并利用高精度光电编码器对其进行数字标定与补偿,实验结果表明:经误差补偿后,本文所设计数字RDC精度为30',能够满足井下位置测量需求。

自动垂直钻井系统BHA力学分析的二维模型

为了指导自动垂直钻井工具的研究开发和现场应用,并且为自动垂直钻井系统底部钻具组合的优化设计提供理论依据,在充分调研自动垂直钻井系统的结构特征、工作原理的基础上,结合自动垂直钻井工具的BHA的一维力学模型,用纵横弯曲法建立了加装自动垂直钻井工具的BHA的二维力学模型,得到了自动垂直钻井系统的BHA的二维力学方程。确定了钻头和上切点处的边界条件,推导出了钻头侧向力和钻头转角的计算公式,应用建立的力学模型能准确地计算出稳定器支点的内弯矩和梁柱各点处的挠度。同时,也可计算出一定工作条件下的钻头侧向力和钻头转角,通过研究钻头侧向力和钻头转角随钻进参数的变化规律可以分析钻进参数对自动垂直钻井工具造斜能力的影响规律,为自动垂直钻井工具的现场使用提供理论依据。

自动垂直钻井系统BHA力学分析的一维模型

为了指导自动垂直钻井工具的研发和现场应用,并且为自动垂直钻井系统底部钻具组合的优化设计提供理论依据,在充分调研自动垂直钻井系统的结构特征、工作原理的基础上,用纵横弯曲法建立了加装自动垂直钻井工具的BHA的一维力学分析模型,建立了自动垂直钻井系统的BHA的普遍力学方程。确定了钻头和上切点处的边界条件,推导出钻头侧向力和钻头转角的计算公式。应用所建立的力学模型能准确地计算出稳定器支点的内弯矩和梁柱各点处的挠度,同时也可以计算出一定工作条件下的钻头侧向力和钻头转角,通过分析钻头侧向力和钻头转角随钻进参数的变化规律可以分析钻进参数对自动垂直钻井工具造斜能力的影响规律,为指导自动垂直钻井工具的现场使用提供理论依据。

全旋转推靠式自动垂直钻井工具现场试验分析

为了解决钻井过程中的防斜与打快技术难题,研制了全旋转推靠式自动垂直钻井工具。在介绍工具工作原理的基础上,对工具的纠斜和稳斜功能、提升机械钻速的能力及使用可靠性进行了试验,借助DJY-1井对工具的使用效果进行了现场验证。应用结果表明,全旋转推靠式自动垂直钻井工具在井下作业时实现了纠斜和稳斜功能,提高了机械钻速,释放了钻压,有效地解决了防斜与打快矛盾;工具下井后部分零件出现了磨损情况,可见零件的耐磨性有待提高。建议进一步检验工具的纠斜和稳斜能力,使工具防斜打快的优势在以后的钻井作业中能够充分体现出来。

全旋转推靠式自动垂直钻井工具的研制

为了打破国外公司在自动垂直钻井工具方面的技术封锁,实现在高陡地层的防斜打快,研制了全旋转推靠式自动垂直钻井工具。该工具在旋转的情况下,通过测量模块完成井身轨迹的井斜角和方位角等信息测量。井下微处理器将其与预置的井眼轨迹参数进行比较,当井斜角超过规定范围,通过井下小闭环自动控制系统限定工具内部控制轴的方向,从而使执行矩形推力板旋转到高边时张开并推靠上井壁,实现工具的纠斜功能。在执行机构矩形推力板交替推出时,则实现了工具的稳斜功能。试验验证工具性能达到设计要求,工具在井斜角小于等于1°的情况下实现了纠斜和稳斜功能。

φ311mm自动垂直钻井系统在宣页1井的应用

宣页1井的地质构造具有地层倾角大、各向异性、可钻性差及自然造斜能力强等特点,采用多种传统防斜钻具组合钻进,依然无法较好地防止井斜。为此,研制了φ311 mm自动垂直钻井系统。该钻井系统包括稳定平台及防斜纠斜执行机构2部分,可以有效解决高陡构造及大倾角地层的防斜打快问题,能够完全释放钻压,在保证井斜精度的前提下,可大幅度提高机械钻速,缩短钻井周期,降低钻井成本。该系统在宣页1井的应用中总进尺210.88 m,纯钻时间64 h,机械钻速3.29 m/h,与传统钻具相比,钻速提高114%,并收到明显的纠斜效果。

地下数千米直钻取石油．——关于捷联式自动垂直钻井技术研发的采访笔记

创新驱动发展.技术创新一个看似简单的命题：把钻头垂直钻进数千米的地层深处,以准确抽取那里蕴藏的石油。随着我国石油战略的西移,这个命题越来越成为横亘在我国石油战线面前的一道难题。在新疆,在四川,复杂的地层结构,倾斜的地下岩石,让我们的钻头东挪西移,哪怕倾斜一度,数千米下去离既定的油藏差之远矣。要么采取＂轻压吊打＂的方式,让钻头慢慢地＂研磨＂岩石,这使得曾经在东部大平原上一天数百米乃至上千米的钻进速度骤降到慢时一天不到几十米。要么购买国外的技术服务,一天的费用超过十万元。

自动垂直钻井系统VDS的形成与发展

自动垂直钻井系统（ＶｅｒｔｉｃａｌＤｒｉｌｌｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ 以下称ＶＤＳ）源于德国的ＫＴＢ计划，利用可伸缩的的近钻头稳定器控制井斜，采用井下闭环自动控制，可以在地层倾角很大的情况下把井眼控制在几乎垂直的状态，而且垂直钻井时钻压得到了解放。本文详细介绍了ＶＤＳ的形成及发展过程，结构变化及其在使用当中出现的问题及改进情况。

自动垂直钻井系统大功率开关电源的研制

针对以泥浆发电机为供电方式的自动垂直钻井系统,需要大功率电源系统来驱动随钻测量仪器与液压动力组件,为了适应较宽的泥浆发电机电压输入范围,并在提供大功率、高稳定性的基础上满足井下高温环境工作要求,研制出了一种额定功率为200W的移相全桥(ZVS)软开关电源,性能稳定可靠、电能效率达到92%。