基于EDEM-Fluent耦合的激光机械钻头井底流场与排屑性能研究

激光机械钻头是一种新型破岩装备,适用于超深层油气资源的开发。在钻进过程中,先利用激光对岩石进行辐射,使得机械钻头能够快速破岩,但同时会产生大量岩屑。若激光机械钻头的排屑性能不佳,则会导致二次钻井以及钻头磨损加剧,而钻头起下钻频繁会严重影响钻井效率。为此,以提高激光机械钻头排屑性能为目标,建立了激光机械钻头三维模型,利用EDEM-Fluent耦合方法对其排屑过程进行了数值模拟;同时,通过对激光机械钻头井底流场的分析,提出了排屑性能指标,并采用正交试验法对其流道倾角、流道直径以及激光通道宽度进行了优化,从而改进了其井底流场和排屑性能。结果表明:优化后激光机械钻头的流道倾角为17°,流道直径为10 mm,激光通道宽度为5 mm;井底低速区面积占比为11.07%,下降了26.19个百分点;井底径向漫流速度为27.93 m/s,提高了61.54%;环空岩屑运移速度为8.97 m/s,提高了46.57%;平均岩屑滞留量减少了46.38%,平均岩屑堆积量减少了59.43%。综上,优化后激光机械钻头的排屑性能得到了有效提升。研究结果可为激光机械钻头水力结构的设计提供数据参考。

水力联合机械钻头修复失效钻孔方法及参数

为了高效修复失效瓦斯抽采钻孔,提出了水力联合机械钻头修复失效钻孔的方法.通过构建水力驱动机械钻头旋转力学理论模型与转速公式,理论研究了机械钻头扭矩M、转速n与射流压力p、力臂L、喷嘴直径d的关系;开展了M,n测试试验并确定了理论模型与转速公式的修正系数i,ε;通过对比试验验证了水射流与水力联合机械钻头破煤效果的差异性.结果表明:M值与p,L值呈线性正相关,与d^(2)呈正相关,n值与√p呈正相关;i取0.40,ε值与L值呈线性正相关,与d^(2)呈正相关;在25.00 MPa射流压力下,水力联合机械钻头破煤体积为水射流破煤体积的11.64倍,水力联合机械钻头破煤效果优于水射流破煤效果.在工程应用中水驱动力的合理分配是该方法高效修复钻孔的技术关键.

综合考虑成本和钻速的PDC钻头钻进参数优化设计

传统的钻进参数优化模型不适用于PDC钻头。针对传统模型的不足,在牙轮钻头钻进参数优化理论的基础上,引入钻井成本和钻速权重系数,结合PDC钻头钻速方程、磨损方程和钻速随累积进尺的变化规律等基本方程,建立了钻井成本和钻速双目标约束下的PDC钻头钻进参数优化模型。该模型可根据降低成本或提速的具体目标设置钻井成本系数和钻速系数,在同时考虑成本和钻速的条件下对钻进参数进行优化设计。川西新场地区实钻资料的计算结果显示,经过参数优化后PDC钻头的单位进尺成本降低,同时钻速提高,这表明该模型可以用于双目标下PDC钻头钻进参数的优化设计。

穿层瓦斯抽采钻孔用随钻式掏穴钻头设计

为提高穿层钻孔瓦斯抽采效果,目前常采用掏穴钻进技术增大煤层段局部钻孔直径,避免了岩层孔段的无效进尺,但受掏穴钻头结构限制,一般需要在先导钻孔完成后提钻,然后重新下入掏穴钻头进行掏穴钻进,存在工序多、辅助作业时间长的问题。为解决以上问题,采用齿轮齿条结构形式设计了一种随钻式机械掏穴钻头。该钻头在岩层孔段钻进时翼片收回,进入煤层后,利用水力参数的改变推动带齿条的活塞轴向运动,活塞带动带齿轮的翼片旋转并张开,从而进行掏穴钻进;掏穴钻进完成后,翼片缩回,钻头顺利退出钻孔,进行封孔连抽。现场试验结果表明,该钻头能够在岩层段保持闭合时进行先导孔施工,进入煤层后增大泵量时可顺利张开并进行掏穴钻进,增大了煤层孔段钻孔直径,降低了穿层钻孔辅助作业时间,提高了穿层钻孔掏穴施工效率。

红河油田水平井钻井提速难点与技术对策

为解决红河油田水平井机械钻速低、钻井周期长的技术难题,开展了"四个一趟钻"钻井提速技术研究。为确保一开直井段、二开直井段、二开斜井段和三开水平段都能一趟钻完成,达到钻井提速的目的,制定了一系列技术措施:针对红河油田地层研磨性强、稳定性差的特点,根据该油田的地层可钻性级值,选出了适合不同井段的PDC钻头,采用能保证井壁稳定且对储层伤害程度低的钾铵基钻井液;根据该油田的实钻经验及现有技术水平,对井身结构、井身剖面进行了优化;针对二开直井段和定向井段机械钻速的情况,二开采用"PDC钻头+螺杆+MWD"的复合钻井技术。9口井的现场应用表明,一开直井段、二开直井段、二开斜井段和三开水平段都能一趟钻完成,起下钻次数明显减少,机械钻速提高59.74%,平均钻井周期缩短42.31%。这表明,"四个一趟钻"钻井提速技术能实现红河油田钻井提速的目标。

激光钻井技术进展及其关键技术

详述了国内外激光钻井技术的最新研究进展,指出实现激光机械钻井需要解决关键技术问题是激光与机械联合作用下破岩机理、高功率激光发生器的轻小化、激光束在井下长传输问题、适应井下环境的光学组件研制等,最后指出其技术应用是钻井提速的强大助推器。

乐东区块低钻速影响因素随钻分析与识别

乐东区块位于南海西部莺歌海盆地中心区域,其莺歌海组、黄流组地层处于压力过渡带,地质情况较为复杂,在钻井过程中,受钻头异常磨损、钻井参数搭配不合理、井筒压差大、地层复杂等因素的影响,钻井效率低、事故频发。为提高该区油气勘探开发的效率,充分发挥录井作为钻井过程中“眼睛”的作用,在随钻过程中,通过对钻头机械比能(MSE)、岩性、井筒压差以及气测等数据进行分析,结合实例从钻头、地层及压差3方面分析随钻过程中导致乐东区块钻速过低的原因,进而快速准确地识别钻井效率低的影响因素,最终为下步钻井提速提效提供科学依据。

金地国际城钻孔扩底灌注桩设计与施工

介绍钻头设计思路,计算依据和制作技术要点。采用我公司自制的机械式扩底钻头进行扩底施工,可代替人工挖孔桩扩大头,收到了满意效果。

主动减振器可提高钻井性能和减少钻井成本

主动减振器(AVD)可通过监测底部钻具组合内的振动并调整阻尼系数来减小振动,从而提高机械钻速。介绍了AVD结构和工作原理,开展了阻尼大小对机械钻速的影响试验研究。试验结果表明:AVD可通过保持钻头和岩石面更均匀接触来提高归一化机械钻速,从而提高钻井效率;通过优化工具中的阻尼级别可使AVD上部和下部的振动达到最小,减小振动对钻柱的破坏,增加钻头寿命;AVD能提高单只钻头进尺、减少起下钻次数并增加井下传感器寿命。