复合盐钻井液对钻具腐蚀分析及控制对策

主要探讨了复合盐钻井液对钻具腐蚀的影响及控制对策。首先,分析了复合盐钻井液的成分和化学性质特点,以及钻具腐蚀的机理,包括电化学腐蚀、腐蚀参数影响因素和特殊环境条件下的腐蚀。针对这些问题,提出了相应的控制对策,包括加强材料选择和表面工艺,优化复合盐钻井液参数,以及加强技术管理和控制措施,从而降低钻具腐蚀几率,提高钻井作业的效率和安全性。

复合冲击钻具的研制及现场试验

为了进一步提高硬地层的机械钻速,同时控制PDC钻头的黏滑振动,将扭力冲击器和旋冲钻具的特点相结合,研制了同时给PDC钻头提供高频单向轴向冲击和往复扭转冲击的复合冲击钻具。通过地面试验验证了复合冲击钻具的可行性并测试了其性能,结果表明,复合冲击钻具能实现轴向冲击和扭转冲击功能,冲击频率、冲击功和压降随排量增大而增大,随喷嘴直径增大而减小。在葡4-32井的现场试验结果表明:使用复合冲击钻具后,与邻井"螺杆+PDC钻头"复合钻井相比,机械钻速提高了60.2%;试验过程中,PDC钻头未出现黏滑振动和崩齿现象。研究结果表明,复合冲击钻具能提高硬地层机械钻速,并能控制PDC钻头的黏滑振动,起到保护PDC钻头的作用。

沿煤层定向钻进技术的研究

首次在煤矿井下使用稳定组合钻具、螺杆钻具和绳钻钻具，调整钻进工艺参数，成功地解决了沿煤层走向钻进工艺的技术难题，在中厚缓倾斜煤层中沿煤层定向钻进，总进尺２２１３．５６ｍ，最大孔深达３０２ｍ，取得了明显的经济效益。

复合盐水钻井液缓蚀剂DFP的研制及应用

用极化电阻法和动态腐蚀模拟法测定了工业生产的和专门合成的五种缓蚀剂在钠盐水和复合盐水中的缓蚀性、抗氧性和耐温性，研究了筛选出的两种缓蚀剂（ＴＰＣ和ＴＰＡ）的极化曲线，考察了它们在复合盐水泥浆中缓蚀性的浓度依赖关系，在此基础上研制出缓蚀剂ＤＦＰ：配入除氧组分的１∶２的ＴＰＣ＋ＴＰＡ。此剂在室内评价中缓蚀率达８４％，两口井多井段现场检测中缓蚀率在８０％以上，与饱和复合盐水钻井液的配伍性良好。

钻具螺纹密封脂的组成及作用

提出了钻具螺纹密封脂的基本性能要求 ,讨论和研究了钻具螺纹密封脂的各组分 ,给出了钻具密封脂密封、润滑、保护和防止粘扣的作用机理 ,指出了提高密封脂油膜和金属圈的抗极压破坏能力是防止粘扣的关键 .

阶梯型复合刀具CVD金刚石涂层制备工艺及应用研究

针对加工阶梯孔类的阶梯型复合刀具,采用热丝辅助化学气相沉积技术(HFCVD),通过超声辅助酸碱两步预处理法,并且采用钽丝上下两层平行布置的沉积装置,调节生长参数,研究了YG6硬质合金阶梯型复合刀具的金刚石涂层制备技术。为了研究涂层性能,以含少量石棉的复合纤维刹车片作为加工对象,分别对比实验了金刚石涂层和未涂层刀具的钻削性能。结果表明:相对传统单层热丝沉积工艺,采用双层热丝布置方式,在涂层过程中能使切削刃各个部分的温度保持平衡稳定,使得阶梯复合刀具每个切削刃都能均匀地涂上一层金刚石薄膜。采用该方法沉积的金刚石涂层阶梯复合刀具在钻削过程中具有良好的切削性能及附着强度,特别是在高速加工中金刚石涂层阶梯复合刀具在轴向钻削力及扭矩方面都小于未涂层刀具,金刚石涂层阶梯复合刀具在钻削刹车片阶梯复合孔加工中具有显著的优势。

一种高扭矩钻具螺纹脂摩擦系数的试验研究

采用高摩擦系数的钻具螺纹脂 ,可提高钻具接头上卸扣扭矩 ,满足使用大负荷顶驱设备的要求 ,这是大位移井钻井的关键技术之一。文中采用传统的四球机法 ,对工投牌高扭矩钻具螺纹脂的摩擦系数进行了测试。结果表明 ,该方法可以用来修正钻柱上紧扭矩 ,高摩擦系数的工投牌钻具螺纹脂 ,能提高钻具上卸扣扭矩 ,满足高速钻井要求。

几种防斜技术在宣页1井的试验应用

宣页1井是一口评价页岩气资源潜力的探井,设计垂深2570 m,该井主要钻遇中古生界地层,岩性致密,可钻性极值达8~10级,地层倾角45°左右。在分析塔式钻具、偏心钻具、复合钻进、垂直钻井等防斜技术防斜机理的基础上,重点介绍了各种防斜技术在该井试验应用试验情况,并针对各种防斜技术的应用效果进行了评价。

一步法注射螺杆钻具橡胶定子胶料的研制

本文叙述了油田用一步法注射螺杆钻具定子胶料的配方设计。通过对硫化体系及炭黑用量的对比性实验,优选出了既能满足工艺需求又达到了产品性能要求的配方,使产品合格率达到100%。

面向批量生产的复合装甲制孔工艺研究及装备设计

复合装甲由铝合金、纤维复合材料及工程陶瓷组合而成,具有良好的综合性能,但难以加工。论文基于复合装甲的破坏机理,分析了钻孔时几种典型加工缺陷及其产生原因,提出了充分冷却、施加预压力及控制切削力等对策,使用套料加工方式,采用合适的切削用量。确定刀具以人造金刚石为原料,烧结法制作,并给出了快速刃磨方法。设计了具备工件安装及提供预压应力双重功能的专用夹具,以及能够控制轴向切削力大小并实现较小进给量的专用机床。

用于汽车零件干式切削的数控整体硬质合金复合孔加工刀具

开发了用于汽车零件干式切削的数控整体硬质合金复合孔加工刀具。选择了适合干式切削的刀具材料涂层和几何形状,应用计算机图形技术对刀具形状进行了设计,优化了刀具截面形状及几何角度并解决了空间几何形状的制造问题。

起钻中灌浆过程模拟及对井底压力的影响

起钻前向钻具水眼灌入一定体积的高密度钻井液有利于平衡循环压耗和钻井岩屑引起的环空—水眼压差,但同体积高密度钻井液在不同钻具水眼中的高度差异因“U”型管效应会造成水眼—环空中钻井液流动,继而影响现场对溢流、井漏等复杂井况的判断,尤其是在采用复合钻具的深井、超深井中更为突出。文章推导了注入高密度钻井液后复合钻具起钻过程中,在“U”型管效应影响下水眼—环空钻井液体系压力变化过程及流动规律。结果表明,复合钻具起钻过程中,环空灌浆量在整个起钻过程中表现为“正常灌浆—欠灌—多灌—正常灌浆—多灌”五个阶段。灌浆异常量及灌浆异常距离与大、小钻具水眼单位长度容积比值、高密度钻井液与井浆密度差、停泵回压呈正相关关系。理论计算结果能够为钻井现场监测井内压力情况提供指导,尤其是对深井、超深井及时判断井下是否发生溢流、井漏等复杂情况具有重要意义。

复合冲击相位差对破岩效率影响数值模拟研究

现有复合冲击破岩效率的研究均未考虑轴向冲击和扭转冲击载荷相位差对于破岩效率的影响,为此,进行了复合冲击载荷相位差对破岩效率影响的研究。建立了轴-扭复合冲击钻具PDC钻头单齿破岩数值模型,分析了轴向和扭转冲击应力波不同相位差对钻齿侵彻深度、切削面下岩石损伤以及钻后形成岩屑形态及数量的影响规律。研究结果表明:在轴向和扭转冲击载荷等振幅条件下,当相位差为50%时,侵彻深度最佳,切削面以下岩石损伤的程度更为明显;当轴向振幅较大,相位差为75%时,对于岩体侵彻深度效果的提升最为明显,破岩效果最佳;相位差为100%时,侵彻深度较深,且钻齿波动较小,产生的岩屑颗粒较小。研究结论可为复合冲击钻具结构的优化和运动参数的调整提供理论基础。

复合动力钻进工艺在干热岩钻井中的应用研究

2011年山东省地矿局在山东省利津县实施了国内第一个干热岩调查评价项目,采用转盘回转钻进,但钻效低、能耗高。为提高在高温硬岩条件下的钻进效率、缩短钻井周期、降低生产成本,2015年在福建省漳州市实施的中国地质调查局东南沿海深部地热HDR-1干热岩科学钻探工程井(井深4000.86 m,孔底温度109℃)和2017年在青海省共和县完成的GR1干热岩科学勘探井(井深3705 m,孔底温度236℃),在施工中均探索使用了“转盘+螺杆钻具”复合钻进工艺,并在高温取心段首次测试应用了“转盘+涡轮钻具”复合取心钻进工艺,取得了良好的效果并就下一步研究方向提出了意见和建议,为螺杆钻具和涡轮钻具的深入研究提供了宝贵的高温施工经验,也将为我国干热岩科学钻探与深部地热资源勘探提供新的技术支撑。

复合式扭力冲击器在坚硬地层中的应用

近年来我国油田开发以深井、超深井为主,存在钻井成本高、机械钻速慢等问题,PDC钻头的黏滑效应是导致这些问题的主要原因,为此,研制出一种新型钻井提速工具——复合式扭力冲击器。工具内部独特的流道结构可以将钻井液的流体能量转换成高频的、周期性的扭转和轴向冲击力,抑制PDC钻头的黏滑效应,使钻头由单一持续的扭转冲击破岩转变为扭转和轴向冲击相结合破岩。复合式扭力冲击器在吉林油田J1井(营城组营四段)和J2井(营城组营一段)进行了现场试验。现场试验结果表明,复合式扭力冲击器能有效保护钻头,在较硬地层中提速效果更明显。

定向钻孔孔口段成孔技术在阳泉矿区的应用

针对在煤矿井下长钻孔施工过程中,对定向钻孔孔口段的施工不够重视,尤其对超深套管(≥100 m)的安设,往往因孔口段钻孔轨迹偏移或套管脱扣等原因导致套管下不到位,造成钻孔报废、工期延长或材料浪费的情况,通过分析孔口段常见事故原因,提出了优化后的一整套先导孔及扩孔钻具保直成孔技术,解决了孔口段成孔技术问题。根据阳泉矿区工程实践应用证明,优化后的工艺应用效果良好且经济实用。

地浸工艺钻孔开窗切割方法应用研究

近年来,随着业主方对钻孔采铀控制溶浸范围的要求越来越精细,地浸工艺钻孔施工由填砾式钻孔演变成开窗式切割钻孔,国内几乎无相关钻孔施工经验可寻。开窗式切割成井工艺尚属于新技术范畴,对于该类钻孔施工,施工单位只能不断摸索,寻找相匹配的钻探设备及施工方法,积累施工经验。本文结合伊犁地浸工艺钻孔施工,分析钻孔开窗切割的施工方法,以指导具体实践。

复合盐钻井液对钻具腐蚀分析及控制对策

钻具腐蚀是钻井工程中普遍存在的问题,并随着钻井向高速、深井方向发展而日趋严重,钻具腐蚀造成的损失在整个钻井成本中占有相当大的比例。针对长庆油田复合盐钻井液中的钻具腐蚀问题,进行了钻具腐蚀产物分析和复合盐钻井液腐蚀因素影响及室内腐蚀性测试等研究,优选出一种耐温性缓蚀剂和高效除氧剂。通过在xx1、xx2井现场复合盐钻井液加入除氧剂和缓蚀剂,进行了除氧剂和缓蚀剂评价及配伍性等实验,溶解氧含量可降至0.22mg/L,腐蚀速率为0.013mm/a,缓蚀率为82.6%,腐蚀性满足现场要求,并制定出钻具防护的控制措施,对钻井现场安全和环保具有重要意义。

哈山3井火成岩地层快速钻井技术

为解决准噶尔盆地火成岩地层岩石坚硬、可钻性差、井斜问题突出等技术难点,进行了火成岩地层"PDC钻头+扭转冲击工具"复合钻井技术研究。针对火成岩地层岩性特点和钻井技术难点,通过研制具有较强耐磨性的311.1mm PK6245MJD型PDC钻头,与适合PDC钻头机械剪切破岩机理的SLTIT型扭转冲击工具配合形成了"高效PDC钻头+SLTIT型扭转冲击工具"复合钻井技术,并在哈山3井火成岩地层取得了较好的应用效果。现场应用发现,"311.1mm PK6245MJD型PDC钻头+SLTIT型扭转冲击工具"一次入井连续工作649h,单趟钻进尺457.50m,平均机械钻速1.0m/h,行程钻速0.7m/h,与相邻上部火成岩井段相比,至少节约了11趟起下钻的时间与钻头费用;同时井斜角由入井前的4.2°(井深2 882.00m)降至1.2°(井深3 310.00m),纠斜效果明显。现场应用表明,"311.1mm PK6245MJD型PDC钻头+SLTIT型扭转冲击工具"复合钻井技术是实现准噶尔盆地火成岩地层优快钻井的一种有效技术手段。

大牛地气田水平井钻完井工艺技术

大牛地气田尝试水平井技术开发初期,钻井指标低,成本高,不能满足低成本高效开发需要。分析前期钻井指标低的主要原因是井身结构不合理、井眼尺寸大、井眼轨道造斜率偏大、斜井段易出现煤层垮塌等复杂情况。对此进行了对策分析、方案优化,形成了优快钻进系列技术:152.4 mm水平段井眼井身结构技术、三段制单增轨道设计技术、二开上部直井段复合钻进技术、煤层安全钻进技术。现场应用效果表明,大大提高了大牛地气田的水平井钻井指标,其中钻井周期由139 d缩短至61 d,机械钻速由3.02 m/h提高到至6.75 m/h,取得了良好的应用效果。