旋转导向工具的径向补偿组合动密封设计

针对导向钻井工具中导向工具下端在正常钻进和导向钻进2种工作状态下的动密封要求,通过分析工作环境和性能要求,设计一种导向钻井工具的组合密封装置。该组合密封由波纹管、机械密封和螺旋密封等组成,达到井下工具动密封的径向补偿、高温、高压、耐腐蚀等设计要求,提高井下密封的可靠性和使用寿命,为井下恶劣环境下的动密封设计提供一种新的设计方法。

SDDC型液动旋冲接头的设计理论研究

旋冲钻井技术是解决硬脆性地层机械钻速低、钻头使用寿命短的主要手段之一。在阐述旋冲钻井的主要工具——双作用液动旋冲接头结构及原理的基础上,提出了SDDC双作用液动旋冲接头的结构设计方案,并根据其工作性能及其内部活动件之间的匹配关系,推导出了旋冲接头性能参数、冲锤质量及寿命的计算模型,同时利用这些模型进行了178mmSDDC型双作用液动旋冲接头具体结构尺寸的计算。计算结果验证了上述理论模型的正确性。同时通过室内实验,确定出了冲程、上阀程、下阀程的匹配关系。试验表明,所研制的SDDC双作用液动旋冲接头具有工作平稳、启动灵活、冲击力大、使用寿命长等特点。

基于螺杆钻具的旋冲钻井装置设计及试验研究

常见的旋转冲击钻井工具受到井下恶劣工作环境影响,其稳定性和寿命与现场要求还有较大差距。鉴于此,提出了一种利用螺杆钻具旋转运动激发钻柱往复冲击振动的新理念,研发了一种井下旋转冲击钻井装置。该装置由螺杆钻具驱动,能够同时实现高速切削和高频冲击。样机试验测试结果表明,该工具能够将螺杆的旋转动力转化为冲击发生机构的往复冲击,附加20k N钻压情况下,泵压比单用螺杆高出1.5 MPa,扭矩、转数与单用螺杆基本一致,摩擦消耗扭矩较小,上、下凸轮存在轻微磨损,其他保持完好,装置结构和功能达到了设计要求。设计的旋冲钻井装置结构简单,性能可靠,提速潜力大,具有良好应用前景。

水力加压装置在滑动钻井中的应用

介绍了水力加压装置的结构原理和技术特点。钻具受力状态分析和现场应用表明:水力加压可使钻铤的刚性加压变为液力柔性加压,能够提供足够的、稳定的、可控的钻压;改善了钻具受力状态,具有纠斜、防斜和快速钻进功能,从而达到高速度、高质量、低成本钻井的目的。

新型无链加压牙轮钻机的研制

为改进现有牙轮钻机要用链条加压的结构，解决链条加压钻机在工作中经常发生跳链的问题，提高国产牙轮钻机的技术水平，应用国外先进的无链加压牙轮钻机的技术，研制了适合我国国产牙轮钻机特点的无链加压装置。

新疆油田红浅1井钻井工程方案设计与研究

红浅1井是新疆油田在2009年部署的一口重点风险探井,该区块钻井较少,可参考的邻井资料不多,且在风城组地层可能存在异常高压。从井身结构设计、下部钻具组合形式、钻井液性能控制以及钻井提速措施等几个方面简要介绍了该井的钻井工程设计,为新疆油田该区块后续钻井的设计和施工提供了技术支持。

车66区块钻井过程井底压力波动及渗流规律

针对车66区块钻井过程中易出现的阻塞、地层垮塌、井漏甚至井喷等问题,基于环空流体力学并结合地层渗透性特征,分析了在起、下钻及钻井过程中产生的抽汲压力和激动压力的大小,以及钻井液黏度、密度,井深和钻井速率对其影响的规律;依据线性渗流定律,单向流体球面向心流和平面径向流模型研究了井底负压差下进入、钻过储层的渗流规律变化及正压差条件下钻井液漏失情况,得出井底压差越大、地层渗透率越高,地层流体渗流速度越高,钻井液漏失量越大。该分析结果揭示了钻井过程中井底压力波动和井下渗流规律及其相关影响因素,为井身结构设计优化提供了必要依据。

挤压式偏心回转泵试验研究

针对传统结构原理泵难以同时具备高压和大流量的性能,设计一种挤压式偏心回转泵,其同时具备离心泵大流量和往复泵高压力的特点.本研究提出挤压式偏心回转泵的原理及设计方法,推导缸体内腔包络线、转子型线的表达式,对进出口的尺寸、位置进行合理性分析,对曲轴、转子密封系统进行材质、受力等分析,并进行试验测试,研究挤压式偏心回转泵的流量、压力的时间曲线,分析其容积效率、机械效率、水力效率及总效率在不同出口直径时随转速的变化规律.结果表明:输入功率为17. 6 k W、电机转速为800 r/min时,测试泵的流量达32. 17 m^3/h,压力达1. 7 MPa;转速800 r/min以内时,其流量不均匀系数小于2. 4%,容积效率在85%以上;转速为800 r/min、出口直径为d时机械效率达最大值90. 23%;水力效率随转速的升高而升高,当转速达800 r/min时开始减缓升高或降低;测试泵的总效率在转速为800 r/min、出口直径为d时达最大值60. 75%.挤压式偏心回转泵可以同时具备大流量和较高的压力,可在需求高压和大流量的工况下推广应用.

适用于海底钻机的保压绳索取心钻具设计

以维持保压钻具内天然气水合物稳定性为研究目的,针对现有大口径保压钻具存在钻孔直径大、岩心样品直径小、钻具结构复杂、钻具质量重从而不适用于海底钻机使用工况要求的实际问题,对保压钻具的结构重新进行设计并进行了室内保压试验。结果表明:该小口径薄壁保压钻具的尺寸合理、结构紧凑,能够满足海底钻机使用工况要求;室内保压试验表明当压力维持在10 MPa以下的压力值时,6 h以内压力下降15%左右;而当压力维持在10~30 MPa之间的压力值时,6 h以内压力下降10%。该保压钻具在上述压力区间内使用满足设计和使用要求。

霍尔果斯背斜深井井身结构优化设计

霍尔果斯背斜受山前构造的影响,存在地质情况复杂、倾角大、多套压力体系并存以及泥岩含量高等问题,在钻进过程中复杂事故频发,严重制约了该地区油气勘探开发的进程。通过对完钻井的测井资料、地破实验数据、钻井复杂等资料的分析,确定必封点位置,形成适合霍尔果斯背斜深探井的四开井身结构,并针对安集海河组复杂事故率高的情况,采用高密度油基钻井液抑制泥岩水化,从而实现安全钻进。优化后的井身结构在霍尔果斯背斜深探井H11井进行了应用,首次实现了在安集海河组、紫泥泉子组两套压力系统下进行套打,历时5.5d钻穿"死亡之海"安集海河组,未出现井漏现象,取得了良好的应用效果。优化后的井身结构在H11井的成功应用,不仅为该地区深探井的井身结构设计提供依据,也为该地区后续常规井的四开转三开井身结构提供了指导。

螺杆钻具的工作特性

绝大多数的水平井井下动力钻具是以螺杆钻具为基础构成的。文中介绍了螺杆钻具的基本结构和工作原理，分析了螺杆钻具的理论工作特性和实际工作特性，讨论了有关基本概念，并由此阐述了螺杆钻具在现场应用的操作注意事项。

可控弯接头密封结构设计研究

旋转导向钻井工具在国内已有较大的发展,现已成型的导向钻具几乎全为钻头推靠式导向方式。可控弯接头导向钻具的设计研究为国内全旋转钻头指向式导向钻具的发展奠定了理论基础,其研制尚处于起步阶段,有许多关键技术亟待解决。简要介绍了旋转导向钻井工具结构和工作原理;针对其结构特点和实际的井下工作环境,对其密封结构进行重点研究。设计一种带有压力补偿的组合密封结构,为存在动态压力突变的钻井液-润滑油这一位置的密封问题提供一种理想的解决方案,并对关键密封部件进行有限元分析,以保证密封结构具有径向补偿、耐高温、耐高压、耐腐蚀、抗冲击、长寿命等特点,为可控弯接头原理样机的试制与相关原理性试验奠定良好的理论基础。

硬岩深孔大口径取芯钻进的钻头研究

介绍了硬岩深孔钻进中热压金刚石钻头的设计方法与研制技术,重点就钻头胎体的设计研究方法进行了较全面的分析与阐述,对钻头的结构设计作了深入的研究与探讨,为读者研究金刚石钻头提供了思路与方法。论文以科钻一井为例,在分析岩石性质与钻进条件的前提下,对硬岩、深孔、大口径取芯金刚石钻头的设计作了具体的论述,钻头的保径措施和工作层结构采用了全新的设计方案;热压工艺完全不同于普通钻头的传统烧结规程,钻头质量在科钻一井使用的各类钻头中取得了平均时效(1.12m/h)和平均寿命(28.85m/个)最好的效果。钻进事实表明,胎体的设计研究方法是一种先进的具有普遍意义的方法;钻头的结构设计和保径措施,同样具有创新性和实用价值。

徐深气田钻井设计的优化

结合徐深气田火山岩气藏的地质特征,提出了钻井施工中井壁稳定性差、裂缝发育造成的漏失严重、储层高含的CO2气体易腐蚀套管及钻井作业条件苛刻等技术难点。徐深气田营城组安全钻进的密度窗口很窄,控压钻井更适合于控制井涌、井漏现象,从而提高了井控安全性。通过从控压钻井设计、井身结构、钻井液体系、提速工具等方面优化钻井设计,2015年徐深气田的7口设计井节省费用3000余万元,这对今后徐深气田的开发有一定的指导意义。

拨叉式螺杆高压喷射钻井技术研究

为提高钻井机械钻速,通过充分利用钻井液的水力能量,提高井下钻头的射流压力,井下螺杆增压装置以机械螺旋换向代替了以往井下增压装置的液压转换等结构,具有结构简单、效率高等优点。为此,在分析现有井下螺旋斜槽式增压器的基础上,提出了拨叉式螺杆高压喷射复合钻井提速技术,设计出了一种双拨叉式增压换向机构,优化了螺杆马达参数并提出改进方案,最后通过现场试验验证了改进设计的正确性,改进后的井下增压装置在现场相同钻进条件下试验,同邻井同井段平均机械钻速比较,钻速提高了39.72%。

全回转全套管钻机夹持系统的研究

为提升全回转全套管钻机的运行质量,着重分析了全回转全套管钻机的几种施工工法,在此基础上,从内部结构和设计方式两方面出发,深入研究了全回转全套管钻机的夹持系统,继而进行了结构改进。经实践,改进效果理想,达到了完善优化的目的。

欠平衡钻水平井技术对策及应用

通过分析欠平衡钻井与水平井钻井结合难点,提出了利用常规技术钻欠平衡水平井的工艺方法。并对欠平衡钻水平井技术工艺的关键技术进行了阐述。例举了新疆油田利用欠平衡钻水平井工艺技术完成的2口井的钻井实践,对开展欠平衡水平井钻井在油田的应用提出了几个方面的建议。

基于VB和ANSYS的旋转挤压脱水机分析设计软件的开发

采用基于对象的程序设计语言Visual Basic(VB)和有限元软件ANSYS开发了适用于旋转挤压脱水机承压结构强度和刚度计算的参数化分析设计软件,并以北京化工大学研发的新型旋转挤压脱水机为例,介绍软件自动建立有限元分析模型、自动进行应力分析、自动提取结果并完成强度和刚度校核的功能。

旋转控制头动密封结构设计及密封特性分析

依据煤层气钻井工况,对旋转控制头动密封结构进行了设计.通过简化密封结构建立分析模型,应用有限元分析软件(ABAQUS)对其接触压力、摩擦扭矩进行了数值模拟研究.在此基础上进行了密封件磨损分析及规律研究,通过磨损试验验证了研究结果的正确性,并将具有该结构的旋转控制头应用于现场,结果表明所设计动密封结构合理,能够有效减少非钻时时间,提高钻井作业效率,满足煤层气欠平衡钻井的需要.

露天矿用牙轮钻机加压提升机构的分析与设计(一)

为了系统地了解露天矿用牙轮钻机加压提升机构的类型、结构、特性和设计要点,对加压提升机构进行了较为系统的梳理和分析。介绍链条传动加压提升机构和现代无链传动加压提升机构的结构特点;并通过链条传动加压提升与无链传动加压提升的对比来分析其机构性能的优劣;还介绍了无链加压提升机构的工作原理和设计要点,并对液压缸与钢丝绳加压提升机构和齿条齿轮无链加压提升机构的设计中应注意的问题进行了阐述。