摘要：随着深层油气资源的勘探开发,地层岩石的可钻性越来越差。常规钻井方式钻遇此类地层破岩效果差,钻井效率低,PDC钻头往往由于卡滑、振动而导致失效快、寿命短。为此,将脉冲射流和冲击振动钻井破岩相结合,研制了一种工作原理全新的高频低幅扭转振荡耦合冲击器,借助有限元分析软件对所研制的冲击器进行了应力分布及振荡腔结构参数等仿真分析,基于模拟结果提出了结构改进方案,并设计加工了一套原理可行且结构安全的高频低幅扭转振荡耦合冲击器。现场试验表明,该装置能显著改善钻头工作状况,提高平均机械钻速,工作寿命也完全能够与钻头寿命相匹配。高频低幅扭转振荡耦合冲击器有利于解决现有钻井技术中钻头钻遇坚硬地层时的黏滑效应、间歇性卡钻问题,能够有效减小甚至消除卡滑、振动对钻头的损害,提高PDC钻头的破岩效率。

摘要：溢流和漏失是影响油气钻井施工安全的最为严重的两种复杂情况,常用的溢流和漏失监测方法存在着监测不及时、溢流漏失总量计量精度低的缺陷,有可能因为发现不及时或者处理不当而造成井塌、卡钻、井喷等复杂事故。为此,在对比分析钻井现场常用的几种溢流和漏失监测方法的基础上,设计出了一种具备早期监测报警、溢流漏失速度和漏失总量计量以及自动灌浆功能的新型溢流漏失监测计量系统,并通过室内实验验证了该系统的可靠性。研究结果表明:(1)该系统的监测罐被分割为主、副两个腔室,井筒返出钻井液一部分通过主腔室返回振动筛,另一部分溢流进入副腔室;(2)副腔室内部横截面积小,大大提高了液位变化反应的灵敏度,能够更加及时地发现溢流和漏失;(3)主腔室出口管线水头保持不变,出口流量稳定,通过副腔室内液位的变化可以定量地计算溢流漏失速度和溢流漏失总量,溢流漏失速度监测误差小于8%;(4)起钻过程中,监测罐内钻井液在自重作用下进入井筒,可以始终保持井筒满液位,消除了灌浆不及时和灌浆不满的不良现象。结论认为,新型溢流漏失监测系统可以有效地发挥地面测量优势,报警及时准确且经济实用。

摘要：针对川西二叠系超深风险井永胜1井在钻探中存在地质条件异常复杂、上部陆相地层软硬交错、易发生井斜超标、可钻性差,海相地层高温高压、含硫化氢等难题,优化必封点位置,设计井身结构为四开备五开;配套采用复合钻井、垂直钻井等提速工艺;优选高效钻头,优化深部井段钻井液体系和性能。实钻结果表明,永胜1井钻井工程设计科学合理,全井钻井周期356.45 d,平均机械钻速2.39 m/h,创川西地区钻达6 000 m井深的最快纪录。该井顺利完钻也为川西地区7 000 m超深井钻井积累了宝贵经验。

摘要：钻柱与井壁接触可能导致反向涡动。为研究底部钻具组合(BHA)在反向涡动过程中的振动响应,开发了反向涡动试验机。通过解析模型和有限元模型预测了BHA动态响应,并用试验结果进行了验证。?171. 45 mm BHA在?215. 9 mm井眼中的试验结果显示,光滑井眼和不连续井眼中BHA的侧向加速度范围分别为20g～30g和40g～50g,均方根值分别为3. 01g和7. 28g。从功率谱可以看出,不连续井眼显示了高达200 Hz的更大频率范围,而光滑井眼显示了不同的频率峰值。分析结果表明:光滑和不连续井眼情况下,反向涡动可能发生于摩擦接触,而且与光滑井眼相比,不连续井眼产生了更大频率范围的动态载荷;经过验证的模型可有效预测反向涡动现象和系统响应。研究结果可为国内BHA设计和应用提供参考。

摘要：为了充分发挥PDC钻头高效破岩的技术优势,进一步提高其在低渗透地层的机械钻速,研究并设计了双级双速钻井工具。采用数值模拟方法建立了双级双速钻井时的井底岩石物理模型,分析了井底岩石应力分布状态及双级双速钻井的破岩和提速机理;介绍了双级双速钻井工具的常见结构,指出了其技术优势;基于已有研究成果,并结合现场实际需要,从排量、输出扭矩与转速、钻进工具长度等方面进行优化设计,设计出了适用于φ215.9,φ241.3和φ311.1 mm井眼的双级双速钻井工具。设计的双级双速钻井工具在胜利油田3口井进行了现场试验,试验结果表明,双级双速钻井工具使用时钻压、泵压及工具性能稳定,机械钻速比邻井平均提高80.37%,总体效果显著。研究认为,设计的双级双速钻井工具综合性能好,在低渗透地层钻进时能够提高机械钻速,具有推广应用价值。

摘要：深部地层坚硬、研磨性强,使用常规的钻井方法机械钻速低,常常采用螺杆配合PDC钻头来提高钻速,但钻头往往磨损加剧导致寿命缩短,施加钻压过大导致螺杆制动、井斜超标等现象,提速效果受到限制。冲击钻作为一种成熟的破岩技术,已被广泛证明是在坚硬地层钻进有效方法之一。文章分析了冲击工具辅助钻头破岩机理,介绍了一种液动射流式冲击工具工作原理,通过试验数据分析了排量对冲击工具性能参数影响,分析了冲击工具性能参数设计依据,通过现场实例证明了冲击工具与PDC钻头配合在国内外在硬地层的提速效果,为硬地层钻井提速提供了一种新的技术手段。

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：川深1井是部署在川中隆起柏垭鼻状构造的超深风险探井,设计井深8 690 m,面临地质条件异常复杂、不可预见性因素较多、陆相上部地层易斜、陆相深部地层可钻性差、海相地层高温、高压、高含硫、盐水层发育等钻井技术难题。通过对区域地质特征的深入研究,结合完井投产要求,在保证安全的基础上,优化必封点位置,设计为五开井身结构,上部已知井段用大井眼承担更多进尺,为深部未知地层留下调整余地。分井段优选合适的配套钻井工艺,一段一策,集成配套气体钻井、旋冲钻井、复合钻井等提速工艺,优化深部井段钻井液抗高温和抑制性能,确保了该井的顺利完钻。实钻表明该井工程设计科学合理,技术方案针对性强,为四川盆地近9 000 m特深井的实施积累了宝贵经验。

摘要：旋转冲击钻井技术可大幅提高硬地层机械钻速,但对于塑性岩石的破碎效果较差。为此,提出了螺杆动力驱动的机械式旋转冲击钻井工具样机技术方案,研究了旋转运动和往复运动转换形式,设计了工具的冲击发生机构,实现了螺杆复合钻进和高频冲击钻进双重功能。性能测试结果表明:工具的冲击频率与马达转速和排量成正比,受钻压影响不大;最大冲击力与钻压呈线性关系,但与排量关系不明显;整体动力输出特性参数满足现场复合钻进工况要求。开展了机械式旋转冲击钻井工具的现场试验,试验结果展示了工具良好的提速效果,平均提速60%以上。机械式旋转冲击钻井工具对加快油田勘探开发速度和降低钻井成本有积极的意义。

摘要：设计了一种基于井下动力驱动的旋冲钻井工具,实现两种破岩机理相结合,提高整体破岩效果。采用螺杆或涡轮钻具作为旋转动力源,利用由一对空间凸轮机构组成的冲击发生机构带动上凸轮及其他从动件上行,下行的过程中,从动件冲击下凸轮,下凸轮将冲击能传递给钻头,实现对岩石的体积破碎。利用Solidworks Premium 2012软件计算了空间凸轮机构在不同载荷作用下的应力分布情况,上凸轮和下凸轮在承受最大设计载荷时的安全系数分别为3.69和2.36,均大于需用安全系数,设计安全可靠。工具冲击性能测试得到了冲击力、冲击频率与钻压、排量之前的关系,试验结果表明,其动力特性参数满足现场复合钻进工况要求。进行了现场试验,该工具具有较好的提速效果,同比提速40%以上。