摘要：与井下工具常用的压差和投球控制方式相比,射频识别技术具有控制灵活、施工过程中不改变钻井液排量和钻柱内通径等优点;但在实际应用中,井下复杂工况对射频识别系统的电磁干扰很大,其稳定性得不到保证。为解决这一问题,开展了井下射频电磁识别影响因素研究。通过分析,确定井下工具金属外壳和钻井液类型是主要影响因素;根据无线射频控制系统的工作环境和结构特点,建立了电磁通讯环境的有限元仿真模型,分析了其影响程度和变化规律,并通过室内试验对其进行了验证。研究发现,井下工具金属外壳所产生涡流的影响随井下天线与工具外壳间距增大而减小;钻井液的影响随其电导率增大而增大。研究认为,设计工具时可以合理增大井下工具金属外壳内壁与井下天线的间距;而钻井液的影响可通过优化射频控制电路方式解决。

摘要：为提高沙特HWY区块三开直井段钻进坚硬、强研磨性地层时的机械钻速,在HWY-116井三开井段进行了液动射流冲击器旋冲钻井技术试验。根据液动射流冲击器性能参数与岩石抗钻特性参数的关系,与HWY-116井钻井设计结合,优化了钻具组合,选择了与液动射流冲击器配合的PDC钻头,优化了旋冲钻井参数,形成了适用于HWY-116井的ϕ228.6 mm液动射流冲击器旋冲钻井提速技术。应用该提速技术后,HWY-116井三开井段机械钻速为9.40 m/h,与邻井相同井段相比提高了45.5%。这表明,应用液动射流冲击器旋冲钻井技术可以提高沙特HWY区块坚硬、强研磨性地层的机械钻速。

摘要：扩眼机构是射频识别控制随钻扩眼器的关键部件之一,其结构与性能关系着随钻扩眼器的成败。为此,优化设计了扩眼器短节,研制出具有自锁功能、可回收双台阶刀翼的扩眼器。该扩眼器的止推台阶可保证刀翼完全张开,后自锁台阶使刀翼自锁;采用三刀翼布局,合适的刀翼布齿方式、布齿密度及保径齿数量可保持扩眼井段井眼扩大率。现场应用结果表明:RFID随钻扩眼器扩眼井径达到设计要求,射频识别标签读取正常;既具备常规随钻扩眼作业连续性、快速性的特点,又可根据需要控制扩眼器多次开闭;可以在管柱中集成多个扩眼器,并按照设计程序控制各扩眼器刀翼的收放,实现复合扩眼作业。该扩眼器操作简单可靠,具有广阔的推广应用前景。

摘要：沙特阿美ATN区块三开直井段钻遇层段为Jilh、Sudair和Khuff,对应井深在3040~4150 m,以白云岩、灰岩及碳酸盐为主,地层坚硬、研磨性强。上部层段页岩不稳定,掉块较严重,造成泥浆比重增大,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没有效果。现场试验证明,Φ228液动射流冲击器可有效解决硬地层机械钻速慢的难题,针对上述地层岩石抗压强度进行了量化分析,依据液动射流冲击器性能参数与岩石抗钻特性参数关系,结合应用井设计,制定了Φ228液动射流冲击器旋冲钻井提速方案,优选出旋冲钻井参数。在此基础上进一步优化了钻具组合及匹配钻头,并对匹配钻头的抗冲击能力和攻击性进行了分析。在ATN-1123井进行了现场提速应用。应用结果表明,Φ228液动射流冲击器提速效果显著,较邻井平均机械钻速同比提高47%。此次成功应用,为该区块硬地层钻井提速提供了有效技术手段。

摘要：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。

摘要：针对具有单向护肩结构的大扩张比封隔器入井测试问题进行了研究,由于该封隔器扩张比达到40%,远高于常规封隔器,为防止封隔器胶筒坐封过程中发生大的挤压变形和向上位移,在封隔器胶筒上端设计了护肩机构,而常规封隔器上环空试压方法不能验证护肩功能,并容易导致封隔器解封。为此对大扩张比封隔器实际坐封状态进行了有限元计算和地面测试,在此基础上设计了能够实现下环空测试封隔器性能的管串结构和试验工艺,并完成了入井试验。试验结果表明封隔器下环空试压达到18MPa,封隔器护肩坐封过程中能够胀开保护胶筒并在上提解封时实现收缩。研究所形成的计算及试验工艺方法实现了对封隔器工作状态的有效测试,为封隔器功能完善、结构改进提供了参考依据。

摘要：针对现场需求开展了大扩张比封隔器研究,由于封隔器扩张比达到50%,常规结构难以实现。鉴于此,优化设计了能够支撑大扩张比封隔器胶筒大变形的金属骨架,并分别研制了直线割缝、螺旋割缝和叠片钢带等多种金属骨架结构,通过有限元计算、变形测试和支撑胶筒胀封试验的方法,对金属骨架进行了结构优化和性能分析。试验数据表明叠片钢带骨架结构发生变形后不产生缝隙,对胶筒大变形能够提供有效支撑和保护,同时具有很好的回复性能,因此采用叠片钢带骨架结构支撑封隔器胶筒。试验中,该封隔器(外径120 mm)在内径165~182 mm的井筒内能够坐封并且封隔压力达到20 MPa,最大扩张比达到50%,各项指标满足现场技术要求。研究结果和研究方法可为大扩张比封隔器的进一步优化设计提供参考。

摘要：针对射流冲击器缸体在水平井应用中内壁断裂的问题,提出了一种新的加工工艺,即采用加热装配的方式加工缸体,在缸体热装方案设计中确定了缸体热装的加热温度、过盈量及承压力等关键参数。并采用了模拟试验的方式验证了热装方案设计的合理性,最终成功实现了冲击器缸体热装装配。采用此加工工艺加工缸体,使缸体内壁厚度从原来的5 mm增大到10 mm,大幅度提高了缸体的强度,解决了缸体内壁断裂问题。通过热装温度、加热时间的理论计算,确定了缸体加热装配方案及缸体加热装配的过盈量,进行了外缸加热膨胀量变化规律试验,在此基础上实现了缸体加热装配,对热装缸体进行了打压试验及台架检测试验,验证了缸体加热装配的可行性,为缸体质量提升找到了一种新的加工方法。

摘要：射流冲击器研究已由传统的实验研究方法,发展为计算机辅助设计结合实验方法。大大缩短了射流冲击器的研制周期,提高了射流冲击器的性能,扩展了射流冲击器的应用领域。介绍了射流冲击器仿真研究现状,给出仿真模型的实例,指出了射流冲击器下一阶段仿真研究发展趋势。

摘要：高频液力扭力冲击器可有效抑制井下钻具黏滑现象,提高钻井效率,为研究高频液力扭力冲击器的冲击特性,重点分析其内部结构及工作机理,建立了基于边界条件的非线性数学模型,得到关键零部件水力参数与冲击器扭转冲击特性的关系。通过搭建扭力冲击器地面性能测试试验台,对其冲击扭矩、冲击频率等性能指标进行了试验分析,结果表明:在喷嘴节流压力约为3 MPa时,冲击扭矩可达850 N·m,冲击频率约为13 Hz,与理论计算结果相符,验证了数学模型的正确性。研究结果对解决优快钻井等问题具有一定的参考意义。