全尺寸PDC钻头复合冲击破岩机理的有限元分析

针对坚硬地层破岩效率低、钻具粘滑振动造成钻头寿命降低等问题,通过ANSYS有限元分析软件对全尺寸钻头复合冲击破岩机理进行研究。分析了冲击频率、钻压和转速对钻头破岩效率的影响,通过分析发现钻头破岩过程中,岩石内部既存在拉应力,也存在压应力,岩石破坏表现形式为“拉伸+压剪”的综合作用破坏。研究得出在扭转冲击频率为25 Hz条件下,此时轴向冲击的最佳频率为13 Hz,在这2种冲击频率的配合下机械钻速最快;钻压对机械钻速影响较大,两者呈线性正相关关系,并回归出有无冲击载荷条件下钻头机械钻速与钻压的变化关系式;转速对机械钻速的影响较小,两者呈微增趋势,分析认为是坚硬岩层使PDC钻头变切削为研磨状态导致机械钻速变化不大;复合冲击在地层钻进中能明显提高机械钻速。全尺寸PDC钻头复合冲击破岩机理研究对于钻进效率的提高和复合冲击技术的发展具有重要意义。

小尺寸系列单牙轮钻头的研究与应用

根据国内、外小尺寸钻头的研究和使用状况 ,研制开发了 92 0 8～ 15 8 75mm (3 ～ 6 英寸 )的小尺寸下水眼式单牙轮钻头系列产品。介绍了该系列产品的技术特征及在油田的应用情况 ,并对该系列产品的使用特性及使用注意事项进行了总结。最后 ,对该系列产品的发展方向进行了探讨 ,提出了提高该系列产品对地层适应性的方法。

小尺寸钻头的热处理新方法

本文研制了高速钢小尺寸钻头的化学热处理一碳氮共渗的节能新工艺。研究了渗入氰化物层的组织和性能，确定了采用碳氮共渗的可能应用部门。

全尺寸PDC钻头旋转冲击破岩过程数值模拟

旋转冲击破岩机理作为旋转冲击钻井技术的关键基础问题,始终未能得到很好的解决,限制了旋转冲击钻井技术的推广与应用。为了揭露旋转冲击破岩过程,基于有限元方法,依据旋转冲击破岩试验数据,建立并验证了全尺寸PDC钻头旋转冲击破岩数值模型及模拟方法,利用该模拟方法分析了全尺寸PDC钻头在常规破岩与旋转冲击破岩方式下岩石应力的变化情况。分析结果表明:常规破岩岩石的损伤主要发生在齿底与齿前,旋转冲击破岩岩石的损伤主要发生在齿底、齿前与齿周;在冲击力增大阶段,齿前岩石主要受拉、剪作用;在冲击力衰减阶段,齿前岩石主要受压、剪作用;且不同岩石类型的冲击载荷与冲击频率的最佳组合并不一致。所得结论可为旋转冲击钻井技术的推广提供一定的理论支撑。

非均质地层全尺寸PDC钻头破岩实验研究

随着深层油气资源的勘探开发,多钻遇非均质性强、可钻性差等复杂难钻地层,从而导致钻头适应性差、钻井效率低下,大幅延长钻井周期和钻井成本。因此,针对非均质地层钻头适应性差等问题,该研究利用全尺寸钻头实验架,开展了多类非均质岩心全尺寸钻头破岩实验,对比分析了不同非均质性地层对PDC钻头动力学特性(动态钻压、扭矩、进尺和三向加速度)的影响。研究结果表明:PDC在穿越地层交界处时,会产生剧烈的振动;从软地层穿越到硬地层,PDC钻头的激振要比从硬地层穿越到软地层更强;两种地层性质之间的差距越大,PDC钻头穿越两种地层交界处时振动越强。研究结果可为非均质地层钻进钻头选型提供一定的理论指导。

中硬地层全尺寸PDC钻头破岩实验研究

聚晶金刚石复合片(PDC)钻头作为钻井系统中消耗最多的工具之一,钻一口井常需要更换几个甚至几十个钻头,PDC钻头使用寿命将直接关系到钻井成本。通过全尺寸钻头钻选实验,研究了不同钻压、转速和不同岩性下的钻头动力学特性(动态钻压、扭矩),研究结果表明:增大预定钻压将显著增大钻头处响应钻压和扭矩的波动范围;而改变转速对钻头处钻压和扭矩的影响较小;相同钻井参数下,钻进灰岩时的钻压和扭矩波动范围最小,而钻进人造岩时其波动范围较大。研究结果为钻井参数优化和钻头选型提供一定的理论指导。

PDC 钻头齿的破岩机理和性能测试方法研究现状

聚晶金刚石复合片(polycrystalline diamond compact,PDC)钻头,是钻井工程中主要破岩工具之一。PDC钻头切削齿的破岩效率、耐磨性、热稳定性和抗冲击性等性能指标对PDC钻头的使用效果影响很大,相关研究在国内外备受关注。本文总结了国内外有关PDC钻头齿破岩机理和性能测试的实验装置、测试方法等代表性成果,按照PDC钻头齿与岩石相互作用的方式,相关实验主要包括5大类:PDC钻头齿直线切削实验、旋转切削实验、落锤冲击实验、PDC钻头单齿静压实验以及全尺寸PDC钻头实验;按照测试目的,又可分为PDC钻头齿的破岩机理和性能测试2大类。通过调研分析这些实验研究的优缺点,以期为PDC钻头齿的研究与优化、PDC钻头的整体个性化设计等提供参考。

吉林油田首个小井眼气井压裂成功

2024年6月12日,吉林油田英深3-16井压裂后,气井压力、排液情况良好,已见气流,待调整优化后可正式投产。经测试,这口井各项参数指标达到设计指标,标志着吉林油田首个小井眼气井压裂施工作业获成功。英深3-16井是吉林油田首口钻头尺寸为168.3毫米的二开小井眼气井,是采用一体化方案优化的首口试验井。为推动老气田效益开发,吉林油田在龙深气田开发中采取“整体部署、评价先行、分步实施”的开发策略。今年年初以来,吉林油田对A类甜点未动用区开展评价,综合评价英深3-3井的高产因素,部署评价井英深3-16井,评价甜点未动用区的效益潜力。英深3-16井投产成功后,可带动“平台井+水平井”建产,进一步保障龙深气田稳产,实现规模效益开发。

小井眼加深井气测录井评价技术

小井眼加深井在石油勘探开发中是一种特殊井,由于历史的原因,其前后衔接欠佳,给气测录井过程中烃类气体含量的井间对比带来困难。针对此问题,在阐述小井眼加深井特点和对气测录井气体显示值影响的基础上,系统探讨了正确识别气测真假异常方式和涉及钻头尺寸的全烃校正方法。通过钻头尺寸的校正,解决了加深井钻进前后气体显示的连续可比性问题。实例分析对比表明,小井眼加深段的气测校正全烃值与邻井同一层位的显示值具有较好的可比性,可用于油气层的解释评价。

PDC切削齿直径对切削力的影响规律研究

针对不同地层岩性特点,需进行个性化PDC钻头设计,其中PDC切削齿的直径是重要的钻头优化设计参数之一。为了探究不同PDC切削齿直径对破岩切削力的影响,通过室内模拟试验方法进行研究。试验所用岩样为石灰岩。单齿破岩试验选取了ø13.44、ø15.88、ø19.05、ø21.95 mm的常规圆柱状PDC切削齿和3个不同的切削深度作为试验变量,使用三轴力传感器记录了切削力数据并收集了岩屑,对比了不同试验条件下单齿破岩过程的机械比能和不同直径切削齿的攻击性;使用水平钻机进行了全尺寸钻头破岩试验,对比了3种不同PDC切削齿直径的钻头在3 mm左右吃入深度下的破岩机械比能。试验结果显示:PDC切削齿的破岩切削力并不随着直径的增大而增大;在相同吃入深度下,ø19.05 mm齿的破岩效果最好;随着吃入深度的增加,切削岩石所需要的力变大。全尺寸钻头破岩试验结果表明,ø19.05 mm齿的全尺寸钻头机械比能最低。分析认为,在破岩过程中,PDC切削齿直径会改变岩石内部产生的应力区域,影响PDC切削齿的破岩效果。选取与岩性匹配的PDC切削齿直径能够取得最优的破岩钻进效果。研究结果可为PDC钻头优化设计提供部分理论指导。