摘要：旋转冲击钻井是当前钻进深井硬地层应用较多且效果显著的一种高效破岩技术。基于振动学理论,在考虑岩石重力的情况下,建立钻头冲击载荷下岩石振动响应的数学模型,采用重整化方法对其求解,利用MATLAB软件分析各参数对钻头高频冲击下岩石振动的影响,并进行了室内实验对理论分析结果进行了验证。结果显示:冲击载荷下岩石的运动为两个简谐振动的互扰振动;岩石的密度越小,刚度越小,冲击力越大,岩石的振动幅度越大,振动速度也越快;岩石存在一个固有频率,冲击载荷冲击频率越接近这个固有频率,岩石的振动越剧烈。当钻头高频振动频率和岩石固有频率相等时,岩石振动幅度和振动速度最大,即达到了共振。冲击载荷下岩石响应的分析对于揭示动载作用下岩石的破碎机理,指导冲击工具的设计具有重要意义。

摘要：现有文献针对脉冲射流动力机构脉冲特性控制的研究尚存不足,为此,以典型的叶片驱动盘阀式脉冲射流发生机构为研究对象,采用数值计算方法,从排量、叶轮内径、叶片个数、叶片型线安放角和阻力扭矩5个方面对动力机构的速度场、压力场、转速及压耗进行分析,揭示动力机构结构参数对最终脉冲特性的影响规律。模拟结果显示:内径与安放角对转速影响较为明显,转速随内径的增大先减小后增大,内径为56 mm、排量为15 L/s时转速最低达到546 r/min;在分析范围内,叶轮转速随叶片个数的增加而增大,叶片个数由3增加至6时,转速在600~1200 r/min间变化,不同排量下平均增幅仅为59 r/min;叶轮转速随安放角的增大而减小,不同排量下平均减幅为673 r/min。研究结果可为同类工具的脉冲压力和频率等特性控制提供理论指导。

摘要：针对塔里木盆地台盆区超深小井眼定向钻井机械钻速低、钻头使用寿命短、常规螺杆钻具脱胶脱扣、钻井液稳定性差和产层喷漏同存等难题,研究形成了塔里木盆地超深小井眼定向钻井提速提效关键技术。以标准行程钻速和钻头进尺为指标,采用统计分析法优选了适用于目的层的ϕ149.2 mm/ϕ165.1 mm KS1352DGRX型钻头和ϕ120.7 mm KDM1062TR型钻头;对比国内外抗高温螺杆现状,确定了井底温度低于180℃时推荐使用国产抗高温螺杆,高于180℃时推荐使用全金属螺杆或进口耐高温螺杆;采用理论分析结合数值模拟的方法,优化设计了小尺寸降摩减阻工具,并优化了其安放位置;优选抗盐高温高压降滤失剂和抑制剂,研选除氧剂等,制定合理pH值调控和钙离子补充措施,形成了抗温200℃钻井液;分析了顺北油气田产层钻进喷漏同层的特点,确定了“降密度+井口控压+优化排量”的井控基本原则。塔里木盆地5口井应用了超深小井眼定向钻井提速提效关键技术,小井眼段平均机械钻速提高了113.24%,平均井径扩大率5.57%,平均钻井周期缩短了35.03%,均未发生井下故障和复杂情况。超深小井眼定向钻井提速提效技术为塔里木盆地勘探开发提供了技术支撑。

摘要：高压水射流是钻井提速的基本技术手段。自激振荡脉冲射流是一种特殊的高压水射流,因其结构简单、全金属性及充分利用钻井液能量等优点,成为深井、超深井钻井提速研究热点。根据流体网络集中参数理论,设计了室内试验装置和试验方法,对自激振荡脉冲射流元件的结构参数与射流特性进行了室内试验分析。结果表明:流体网络集中参数理论能够很好地描述射流元件的振荡特性;当上下喷嘴直径比为0.75、腔长腔径比为0.80、喷嘴锥角为120°时,自激振荡脉冲射流性能最好。

摘要：针对深井、超深井岩石硬度大、研磨性高导致的钻速慢、钻井周期长的问题,提出在深井、超深井钻井中采用新型液动旋冲钻井技术。设计了一种基于涡轮组驱动的新型轴向冲击辅助破岩工具,通过阀板和传动短接端面的错开—咬合产生高频冲击。对危险截面进行了强度计算,结构均满足强度要求。利用Solid Works软件的Simulation插件分析了关键部位的应力及应变分布情况,中心轴和阀板—传动短接在受到最大设计载荷时的安全系数分别为1.894和2.370,设计安全可靠。阀板—传动短接的应力分布过于集中,低应力值的分布相对较广,存在一定结构冗余。强度计算及有限元分析为后续的结构优化设计提供了参考依据。

摘要：冲击器是提高深井机械钻速的主要井下工具。针对冲击器核心部件易损坏,寿命短,提速效果不明显等问题,设计了NPJ-1型高效脉冲射流轴向冲击器。该工具通过水力调节机构使钻头在旋转的同时产生纵向振动,可显著改善钻头与井底附近岩石的受力状况,有效提高机械钻速。通过数值模拟分析,室内强度试验、原理试验,该脉冲射流轴向冲击器工作原理正确,结构简单、可靠,明显提高了钻井速度,且使用寿命长。

摘要：顺北油气田超深层断控缝洞型储集体是伴随走滑断裂发育而形成的一类特殊储集体,目前奥陶系漏失层钻完井过程中主要存在地层破碎、井壁稳定性差,裂缝发育、地层易漏失等技术难题,亟需开展针对性攻关研究。通过顺北工区地质特征及断裂体系特征分析,明确了破碎性地层井壁失稳影响因素;优化了KCl聚胺防塌钻井液与抗高温强抑制耐酸根污染钻井液体系性能,形成了随钻防漏剂配方,并开展了适应性评价。研究成果在顺北81X、顺北802X、顺北803X、顺北83X井现场应用4口井,处理井漏复杂时效降低47.58%,故障时效均为0,与设计周期相比节约钻井周期49.72d,有效降低了奥陶系漏失层作业周期,提高了井漏后的作业时效,为顺北奥陶系高效勘探开发提供有力技术支撑。