摘要：PDC钻头侧向力平衡优化设计时,散布式钻头与刀翼式钻头相比优化对象数目大幅度增加,最优解搜索空间成指数增长。为了突破PDC钻头结构对侧向力平衡优化设计的限制,采用比率选择、单点交叉、均匀变异和代沟操作等多项技术,利用遗传算法建立了PDC钻头侧向力平衡优化设计方法。利用该方法对刀翼式和散布式PDC钻头进行了侧向力平衡优化设计,优化后侧向力与钻压比值小于1/1 000,算法收敛速度快,且算法复杂度受刀翼数量和切削齿数量影响较小。

摘要：PDC切削齿尺寸、后倾角和布齿密度是影响PDC钻头性能的重要设计参数。采用室内钻进试验方法,考察切削齿尺寸、后倾角和布齿密度对PDC钻头破岩效率的影响。结果表明：对可钻性为Ⅲ级以下的岩石,直径19 mm切削齿的破岩效率最高;对可钻性为Ⅳ-Ⅴ级的岩石,直径16 mm切削齿的破岩效率最高;采用直径19 mm和16 mm切削齿时,后倾角为15°左右时的破岩效率最高;随布齿密度增大,破岩效率降低,特别是在可钻性为Ⅲ级以下的岩石中,布齿密度的影响更为明显。

摘要：针对高含硫地区地质条件复杂、地层压力体系不明确的情况,分析钻进过程中井身结构潜在的风险,利用可靠性原理建立了井身结构风险概率计算模型,借助数学原理及方法计算潜在风险概率。结合川东北地区已钻井统计数据进行计算,结果与实际情况吻合较好,表明所建立的井身结构风险概率模型可以应用于井身结构设计的安全预评价。在一定程度上为井身结构的优化设计提供了科学的决策依据。

摘要：聚晶金刚石(PDC)钻头的侧向不平衡力是造成钻头涡动的主要原因之一,而侧向不平衡力取决于钻头的布齿结构,通过合理的布齿结构设计,可有效地控制侧向不平衡力的大小。在对PDC钻头进行受力分析的基础上,建立了PDC钻头受力计算模型,提出了通过调整刀翼周向位置使钻头的侧向不平衡力达到最小的优化设计方法。利用该方法进行了实例计算,结果表明,该设计方法能将PDC钻头的侧向不平衡力控制在钻压的1%以内。

摘要：对国内外深井超深井井身结构设计以及所采用的套管与钻头系列进行的调研和分析表明,我国目前在深井超深井钻井中采用的套管与钻头系列较单一,对钻井液的依赖性太强,难以满足深井超深井钻井的需要。而国外在深井超深井钻井中采用了多种套管与钻头系列,其适应范围广,有较灵活的选择余地。通过研究,推荐了可应用于我国深井超深井钻井的六种套管与钻头系列。

摘要：国内现用的 5层套管柱程序层次少 ,结构单一 ,不能满足复杂地质环境的深井及超深井钻井的需要。文中对增加套管柱层次的方法进行了研究 ,从增大上部井眼及套管尺寸、采用小井眼技术、采用无接箍套管和扩眼钻头、优化套管与井眼尺寸组合等 4个方面考虑来增加套管柱层次。提出了 6种新型套管柱程序 ,对复杂深井及超深井的钻井设计有一定的指导意义。

摘要：模拟钻头上的切削齿的不同的切削断面形状、重叠切削状态及磨损状态,利用PDC切削齿对多种岩样进行了切削试验,研究了切削面积、接触弧长、切削齿后倾角、岩石抗钻强度、切削齿磨损高度等因素对PDC切削齿受力的影响规律。结果表明,切削面积相同情况下切削齿受力随接触弧长、岩石可钻性极值、切削齿磨损高度分别呈线性,幂函数和指数函数趋势变化;切削齿受力最小的后倾角在5～10°区间内。引入弧长系数、磨损高度系数,建立了PDC切削齿综合受力模型。根据力的平衡原理,推导得出完整的PDC钻头受力计算模型,为PDC钻头优化设计和合理使用提供了理论依据。

摘要：设计并加工锥形齿PDC钻头、锥形PDC齿与常规PDC齿混合的复合式钻头、常规PDC齿钻头,在不同性质的岩样上进行台架试验研究,分析锥形齿PDC钻头钻进硬地层的破岩效果以及钻压、转速等钻进参数对其钻进性能的影响规律,并与常规PDC钻头的破岩效果进行对比。结果表明:锥形齿PDC钻头具有钻进硬岩能力,机械钻速随钻压和转速的增加而增大;锥形PDC齿与常规PDC齿混合的复合式钻头在硬岩中可获得较高的破岩效率,机械钻速可提高90.6%。

摘要：合理的固井设计是保证固井质量的关键,通过对设计方案的模拟分析,可以确定固井施工过程中的环空动态压力、泵压和流量的变化情况,了解顶替过程中各浆体通过关注层位的流态和接触时间等重要参数,及时发现设计中可能存在的问题,并对设计进行优化和完善。在优化设计的基础上,通过固井实时检测系统,可以监控固井的注替过程,对可能发生的复杂情况进行监测和提示,以保证固井质量和施工作业的安全。在理论分析的基础上,结合UPC-CDM固井优化设计和监测系统,对固井优化设计方法和实时监测系统的结构进行了介绍。

摘要：目前的PDC钻头只能有效地钻进软到中硬的比较均质的地层 ,而在硬的、研磨性和软硬交错等非均质地层中 ,或钻速低 ,或寿命短。为此 ,研究分析了剖面形状、切削齿布置、切削齿工作角、副切削齿等设计对PDC钻头性能的影响 ,提出了以同时加强钻头的稳定性、耐久性和钻进能力为目标的设计观点和建议。研制的新型PDC钻头采用了短抛物线形剖面和楔形人造聚晶金刚石孕镶块辅助切削齿结构 ,中密度布齿 ,切削齿后倾角由内向外在 10～ 15°范围内变化。试验表明 ,与牙轮钻头相比 ,PDC钻头钻速提高了 5 9 6 % ,每米钻井成本降低了 2 6 %。