新型液动射流冲击器实验

针对天然气深井、超深井钻井中难度大,时效低,钻头寿命短等问题,提出在深井、超深井钻井中采用新型液动冲击回转钻井技术。新型液动射流冲击器包括肺形阀式射流冲击器、盖板流阀式射流冲击器、连体阀式射流冲击器、麻雀型阀式射流冲击器,其工作原理与传统射流冲击器类似。实验包括凹劈、凸劈、尖劈、平劈实验。实验结果表明:通过改变劈形,增加阀等措施,除麻雀型阀式射流冲击器外,均可实现正常冲击。但连体式射流冲击器中的阀及尖劈极易损坏。为了实现深井钻井,建议采用加大喷嘴过流断面面积、改变劈形等措施来解决新型液动阀式射流冲击器易损坏的问题。

射流式液动锤内部动力过程的数学模型及仿真分析

建立了活塞、冲锤在缸体内的运动规律,上下缸内液体状态变化的数学模型以及冲程和回程阶段活塞运动微分方程。应用Matlab语言及其主要工具Simulink对射流式液动锤内部动力过程进行数值仿真分析计算,得出射流冲击器仿真计算结果数据,绘制出位移、速度、前后腔压力、加速度曲线。

油气勘探钻井用液动射流式冲击器的研究与应用

冲击回转钻进技术是当前解决硬岩钻进难题最有效的方法之一，将液动冲击回转钻进技术成功地推广应用于油气田勘探钻井中，预期可使硬岩平均钻进效率提高３０％～５０％，成本下降１５％～２０％。笔者就液动射流式冲击器应用于石油钻井的可行性和意义进行了较详细的分析论证，对所设计的石油钻井用液动射流式冲击器的结构和工作原理进行了说明，最后总结了生产性试验中存在的问题，提出了进一步改进的方案。

液动射流式冲击器冲击功测量方法及仪器研制

冲击功、冲击频率等性能参数的测量对液动射流式冲击器的理论建模、性能评价及结构改造起到了至关重要的作用。传统测量方法由于种种缺陷不能准确方便地获取冲击器的性能指标,本文提出了一种新型测量方法,通过线性霍尔传感器非接触测量冲锤末速度,计算冲击功、冲击频率等关键性能参数。本文还基于虚拟仪器技术研制了冲击器性能参数测量仪器,给出了仪器研制方法及关键设计思想。通过实际测量准确获取了待测参数,充分说明了测量方法和仪器研制的可行性。

增大液动射流式冲击器单次冲击功的试验研究

:试验结果发现 ,当行程加大时 ,获得较高的冲锤末速度 (5 .43m/s) ,单次冲击功 34 6 .45J。当活塞运动所需瞬时流量已大大超过了水泵供水的供给量时 ,冲击器仍能稳定地工作 ,这体现了射流冲击器作为一开放的系统所特有的流量可自动补偿的优点。射流冲击器对负载的适应能力较高 ,且在大行程条件下 ,增加锤重可较大幅度地提高单次冲击功。

基于LabVIEW测射流冲击器冲击功及冲击频率

射流冲击器的冲击功和冲击频率是衡量射流冲击器水平与质量的2个重要指标。笔者应用基于LabVIEW虚拟仪器平台的检测系统测试冲击功及冲击频率。介绍了冲击频率检测电路:声音拾取电路、声音传送及变换电路,说明了冲击频率参数求取的过程和原理。通过系统压力检测电路,测得冲锤活塞上、下腔压力,求取冲锤活塞的单次冲击功。此方法操作简便,测量结果准确。

旋冲钻井技术在内蒙古意1井的应用

为了提高内蒙古意1井3000 m以深下部井段机械钻速，采用了射流冲击器旋冲钻井提速技术。根据地层岩性特点，通过冲击器台架性能测试，优选出了冲击器的冲击功及冲击频率，确定了旋冲钻井参数。射流冲击器配合牙轮钻头应用井段为3675～3817 m，通过合理确定水力参数及冲击器的性能参数，取得了预期的提速效果，达到了提速增效的目的。冲击器纯钻共计185 h，总进尺142 m，采用旋冲钻井技术，在相同地层及钻头条件下，旋冲钻井2趟钻进进尺较以前转盘钻进4趟钻进进尺多10 m，提高机械钻速达42％，为白音查干区块钻井提供了一项新的技术手段。

?228.6mm射流冲击器研制及硬地层提速试验

涪陵页岩气田二开?311.1mm直井段钻遇的龙潭组、茅口组地层坚硬,可钻性差,钻头使用寿命短,机械钻速低。为了提高该井段机械钻速,研制了?228.6mm射流冲击器,并进行了台架试验,结果显示,该射流冲击器性能参数可调范围大,当行程、冲锤质量和排量变化而其他条件不变时,冲击力、单次冲击功、冲击频率随之呈近线性变化。在台架试验的基础上,优选了?228.6mm射流冲击器的结构及性能参数,优化了钻具组合及旋冲钻井参数,并在焦页109–1HF井硬地层进行了现场试验。现场试验结果表明,?228.6mm射流冲击器提速效果显著,较邻井二开平均机械钻速提高104.9%。?228.6mm射流冲击器的成功研制,为涪陵页岩气田二开直井段硬地层钻井提速提供了有效的技术手段。

龙凤山气田北209井钻井提速技术

针对龙凤山气田钻井中存在的上部地层易塌、下部地层易漏、机械钻速低、钻井周期长等问题,在该油田评价井——北209井进行了钻井提速技术研究与试验,以达到提高机械钻速、缩短钻井周期的目的。在分析龙凤山气田地质资料和地层特点的基础上,通过优化井身结构、采用"PDC钻头+0.5°单弯螺杆"复合钻井技术、选用适合于砾石层的液动射流冲击器、选择机械式无线随钻测斜仪测量井斜、应用SMROP-1快钻剂等关键技术措施,使北209井实现了安全快速钻井,机械钻速达到8.62m/h,较该气田此前平均机械钻速提高了53.38%;钻井周期40.98d,比设计钻井周期缩短22.40d。研究认为,北209井钻井提速技术可为龙凤山气田后续井钻井提速增效提供借鉴。

基于虚拟仪器检测系统测射流冲击器性能参数

目前经常应用的液动冲击器冲击性能参数的测试方法有多种,但均存在某种缺陷。为此给出了一种测试射流冲击器性能参数的方法,即基于LabVIEW虚拟仪器平台的检测系统,用于测试射流冲击器的冲击功及频率。介绍了冲击频率检测电路、声音拾取电路、声音传送及变换电路。通过系统压力检测电路,可测得冲锤活塞上、下腔压力,求得冲锤活塞的单次冲击功。该方法具有操作简单、测试方便、成本低、开发周期短、测试可靠、精度较高等优点。

液动射流式冲击器性能参数影响规律的研究

本文根据计算与模拟实验资料 ,分析了液动射流式冲击器的泵量、泵压、冲锤质量、冲击行程等 ,对冲击器性能参数的影响规律、电算模拟数据绘制了相应的影响规律曲线 ,其结果与室内模拟实验的结果吻合 ,为冲击器的设计与使用提供了依据。

利用PIV技术观测射流元件内部流场

射流元件作为液动射流式冲击器的核心部件对冲击器的性能起着决定性作用,由于其内部流道结构复杂,压力和速度波动非常大,流动状态及其复杂,一直是冲击器研究的难点,近年来随着计算流体动力学(CFD)技术的发展,已有学者利用CFD技术对射流元件内部流场的压力、速度进行模拟分析,但如何对射流元件内部流场进行测量,如何对CFD结果进行验证一直未能有效解决。文章首次加工了透光的射流元件,并将射流元件至于冲击器本体以外,利用粒子图象测速(PIV)技术完成了对射流元件内部流场的观测,将实验结果和CFD模拟计算结果进行了对比分析,误差在10%以内,充分证明PIV实验结果和CFD计算的可靠性,为射流元件内部流场的测量提供了一种新方法。

深宽比、控制道对射流切换性能影响的试验研究

液动射流冲击器是解决深井、硬岩钻进难题的一种有效工具。但是,它存在核心部件易损坏、寿命低等问题。原因在于其内部结构设计不合理,尤其是喷嘴的过水断面设计不合理。解决的办法是增大喷嘴过水断面,而增大喷嘴过水断面势必会影响射流元件切换性能,故有必要进行研究。由于工作室内流体流动非常复杂,因此采用试验的方法。笔者研究了射流元件喷嘴深宽比、控制道对射流切换性能的影响。经试验得出,当深宽比增加,射流切换性能变好;控制道宽度的变化对射流切换性能没有显著影响。

液动射流冲击器射流元件深井失效研究及对策

液动射流冲击器在深井模拟实验室进行了试验,其结果显示出了良好的应用前景,其可行性在实际应用中得到验证。但出现了一些问题。通过对不同液动射流冲击器射流元件在增加泵量的情况下进行实验,发现射流元件内部出现了水射流近似反射及脉冲现象;活塞及孔底岩石对元件的间接冲击会导致合金与射流元件胎体脱落;循环介质中的磨料粒子(来自硬岩、钻头),对元件进行切割;元件工作室内存在气穴现象,气泡的溃灭对元件造成损坏。为了防止射流元件失效,可采取加大喷嘴宽度、改变劈形、净化泥浆、加大冲锤质量及活塞行程、加缓冲器等措施。

射流元件平面喷嘴结构优化试验研究

液动式射流冲击器因其独特的优点,在石油、科学勘探等钻井中具有广泛的应用前景。其核心部件射流元件平面喷嘴结构好坏直接影响射流的能量利用率,因此在设计射流元件时,有必要设计出高效结构的喷嘴,以减少能量损失。本次试验中设计有"Y"形、椭圆形、双圆弧形、流线形、等变速形五种类型喷嘴,且在室内进行了试验。试验结果表明:流线形喷嘴的流量系数最大,而目前大量采用的"Y"形进口喷嘴流量系数几乎最小。建议在以后设计射流元件时采用流线形进口喷嘴,以使设计出的喷嘴能提高过流能力,从而提高冲击器的性能。

强力液动射流式冲击器在彭州4-2D井的应用

彭州页岩气区块4-2D井二开φ333.4 mm井眼,对应井深在2300 m^3051 m,地层为须家河组,地层岩性为深灰、黑色(炭质)页岩、粉砂质页岩与灰色粉砂岩、细粒岩屑砂岩略等厚互层。地层坚硬、研磨性强,使得钻进更加困难。使用常规的钻井方法机械钻速低,采用螺杆等井下动力钻具效果不明显。针对上述难题,开发了YSC-228型强力液动射流式冲击器,冲击功达660 J,并研发了高耐磨性无橡胶密封一体化铸造缸体,寿命突破了120 h,可有效解决硬地层机械钻速慢的难题。通过岩石抗压强度进行量化分析,依据液动射流冲击器性能参数与岩石抗钻特性参数关系,优化设计出旋冲钻井参数,通过对匹配钻头的抗冲击能力和攻击性分析,进一步优化了钻具组合及匹配钻头。在彭州4-2D井进行了现场提速应用。应用结果表明,YSC-228型强力液动射流式冲击器提速效果显著,较邻井平均机械钻速同比提高达95.5%,为该区块硬地层钻井提速提供了有效技术手段。

DGSC-203型液动射流冲击器在地热井的试验

介绍了新研制的DGSC - 2 0 3石油钻井液动射流冲击器的性能参数及结构设计上的创新点 ,测试所获得的排量与压降之间的关系曲线可指导冲击器的使用。生产性试验证明该冲击器工作稳定 ,可大幅度提高硬地层钻井效率 ,克服钻柱振动 ,延长钻柱的使用寿命 ,具有良好应用前景。

石油钻井液动射流式冲击器的设计

根据石油钻井的工况条件 ,确定了射流式冲击器性能参数的设计目标 ,利用正交试验法对冲击器的主要结构参数进行了优化设计。优化设计基于大量室内模拟实验数据所建立的数学模型 ,所设计的冲击器性能参数与实际测试结果基本吻合 ,优化设计结果也揭示了射流冲击器各结构参数与性能参数相互影响的规律。