摘要：水力压裂设计需要对地层岩石力学性质有充分的认识。对准噶尔盆地中1区块的地层岩石开展了差应变和古地磁实验、抗拉强度测试实验及三轴力学实验,获取了岩石力学参数和地层主应力大小及方向,对储集层各向异性特征、地应力分布及破裂压力进行了研究。结果表明,该区块地层主应力较大且具有横观各向同性特征,断层类型属于走滑断层体系。在考虑地层各向异性的基础之上预测的破裂压力与现场实际情况吻合程度较高,因此,对区块内的储集层改造有一定的指导意义。

摘要：基于推力轴承滚动体在特制起伏轨道上滚动产生轴向振动的特性,研制了一种轴向振动冲击装置,通过与螺杆马达集成使用,具有旋冲钻井和螺杆+转盘双驱复合钻井的技术优点。装置的推力轴承结构由滚轮、滚轮支架和滚轮轨道组成,该结构分整个钻柱为轴向振动冲击部分和受冲击部分;滚轮轨道上端面均布凸轮齿(齿高9~17 mm),滚轮沿凸轮齿上升面滚动时,抬升钻柱振动冲击部分蓄能;滚轮沿凸轮齿下降时,振动冲击部分钻柱在钻压和自重作用下,由螺杆输出轴与冲击传动轴在接触面上产生冲击,两轴端面间距为冲程(比凸轮齿高度小4 mm)。以3 000 m中深井应用为基本条件,采用弹性杆模拟钻柱的方法,分析了装置冲击功和蓄能扭矩与钻压及冲程的关系,给出了冲程和钻压的取值范围,据此试制的样机,在冲击性能测试中,冲击力峰值达到钻压的2.2倍,在钻压20 k N,泵排量30 L/s条件下,装置寿命达到80 h。轴向冲击装置的研制达到了设计要求,初步具备工程应用的条件。

摘要：准噶尔盆地哈山地区火成岩岩石坚硬、研磨性强、可钻性差,采用常规空气/泡沫+牙轮钻井技术存在着单只钻头进尺少、井斜增长快等技术难题。首先分析了空气锤结构特点、破岩机理及其在火成岩中的适应性,指出采用以冲击动载为主、剪切破碎为辅的空气锤钻井技术钻进火成岩,较常规气体钻井方式具有明显的防斜打快技术优势。在邻井空气锤钻井试验基础上,通过优化空气锤复合结构钻头齿材料与气流布局,改进空气锤保径结构与防掉机构设计,并且建立了空气锤钻井的钻压、转速、耗风量及风压等参数计算方法,形成了火成岩地层空气/雾化+空气锤钻井技术。经在哈山101井火成岩中进行现场应用,在保证井斜始终控制在1°以内情况下,单只空气锤平均进尺367.86 m,较邻井提高了56%以上,取得了显著的应用效果,为今后准噶尔盆地火成岩地层防斜打快提供了一种有效手段。

摘要：四川盆地须家河组致密砂岩地层研磨性强、可钻性差,采用常规高效牙轮和PDC钻头存在着钻头破岩效率差、单只钻头进尺少、机械钻速低等技术难题。首先设计了适用于孕镶金刚石钻头的钻凿特性测定试验装置,包括主体机架、钻进系统及岩样夹持系统等部分组成,能够针对孕镶金刚石钻头的破岩机理、磨损能力等进行分析。然后通过研制孕镶金刚石参数优选试验模拟钻头,采集须家河组致密砂岩地层的露头岩石,开展了模拟不同钻压、转速条件下金刚石粒度、浓度对孕镶钻头机械钻速和磨损量的影响试验。试验结果表明,随着金刚石粒度变小和浓度增大,有利于显著延长孕镶钻头的使用寿命;选用40/50目或50/60目金刚石粒度,同时配以70%左右的金刚石浓度,可以起到兼顾提高致密砂岩机械钻速和钻头寿命的效果,为今后四川盆地须家河组地层开展孕镶钻头的研制及应用提供了理论依据。

摘要：布尔甘油田12-1/4″眼岩性复杂、岩石强度高,钻进过程中机械钻速慢、单只钻头进尺低。为了提高该井段的钻井速度,首先介绍了该油田的地质、工程概况及前期的12-1/4″井眼的施工情况。通过有限元对比分析“单径”和“双径”钻头钻进期间的井周应力大小,同心双径钻头由于能够消除井周岩石的应力大小,具有提高难钻地层机械钻速的优势,加之该钻头能够消除PDC钻头“卡滑”现象,保护钻头主切削结构和肩部切削齿,具有延长钻头使用寿命的效果。最后,经在布尔甘油田开展2只钻头现场应用,平均机械钻速提高了1倍左右,应用效果较为显著,为今后开展同心双径钻头的研制及现场应用提供了重要的借鉴作用。