摘要：在钻井过程中,岩屑在井眼中堆积形成岩屑床,会引起环空压耗增大。针对井眼清洁不充分造成的环空压耗大的问题,根据质量及动量守恒理论,将岩屑运移与钻井水力学计算相耦合,建立了井眼清洁程度与环空压耗相关的数学模型,并利用全尺寸岩屑运移试验数据进行了模型验证。利用所建模型,分析了排量、井斜角、环空尺寸、机械钻速和钻井液流变参数对环空压耗和井眼清洁程度的影响。结果表明:大位移井和水平井中由于存在岩屑,环空压耗并非随排量增大一直增大,而是存在一个临界值;排量小于临界值时,环空压耗随着排量增大而减小;排量大于临界值时,环空压耗随着排量增大而增大。根据分析结果,建立了基于井眼清洁与水力学耦合的环空压耗最小化计算方法,利用该方法可以优化钻井参数,控制环空压耗,指导钻井设计和钻井施工。

摘要：数字孪生技术作为智能钻井的理想范式,已呈现出巨大潜力,但由于钻井工程具有复杂工业系统的特性,数字孪生技术研发难度大,目前尚处于起步阶段。为此,在分析石油行业数字孪生技术发展现状的基础上,厘清了钻井数字孪生涉及的6项支撑技术,结合钻井工程业务需求,设计了钻井数字孪生系统的整体架构并详述了其功能及模型设计。通过井场数据标准采集、机理计算模型耦合及三维动态融合显示3项研发试验,从技术角度验证了钻井数字孪生技术落地应用的可行性。研究认为,构建钻井数字孪生系统,应以钻井工程数据为数据基础,基于业务需求进一步构建“机理+数据”的双计算核心,研发孪生体模型和业务应用模块,并将其作为载体,最终实现钻井数字孪生系统的应用。研究结果对推进数字孪生技术在钻井工程中的应用具有重要意义。

摘要：由于水平井井身结构的特殊性,开发过程中地层砂更易进入井筒,导致产量下降,水平井中冲砂洗井效果直接影响其产能和开发成本。直井冲砂的水力参数设计不适用于水平井水力冲砂洗井,有必要进行水平井冲砂洗井水力参数研究。在分析水平井不同井段内岩屑运移机理的基础上,建立了相应的水力冲砂流体流速数学模型,可以计算砂粒运移时与流体的相对速度以及冲砂洗井所需的临界流速。水平井冲砂洗井中最困难部分为井斜角60°左右的斜井段,临界流速值最大;洗井液黏度适当增大可以降低冲砂洗井所需的临界流速;岩屑尺寸增大,冲砂洗井所需的临界流速也增大。由于未考虑湍流漩涡对于岩屑运移的影响,临界流速计算值略大于实际冲砂洗井中的流速。

摘要：为了促进自动化钻井技术的整体快速发展,国外各大公司及研究团体加大了相关技术的研究力度,并主动走向协同整合。SPE自动化钻井技术部、IADC的先进钻机技术委员会、世界领先的油服公司及石油公司共同发起成立了自动化钻井路线图计划,从系统架构、通信、传感器与测量系统、钻机设备、控制系统、建模与模拟、人机系统、标准及认证等8个方面阐述了最新进展及努力方向。钻井过程模拟仿真、智能优化决策与远程控制已成研究热点,准确全面的井下测量和地面与井下的双向高速可靠通信技术仍然存在技术瓶颈,各单项技术之间的接口标准化是走向集成应用的关键。国内在地面设备自动化、测量系统和远程作业支持系统方面都有研究,但与国际先进水平差距很大,尤其是在全套技术协同发展方面,急需进行顶层设计及项目群布局,同时还要加强行业交流。