摘要：在水平井测井、修井等作业过程中,通过电缆牵引器可将仪器输送至井下准确位置,能大大降低成本,缩短作业时间。针对牵引器在井眼中的牵引力、越障能力以及井眼适应能力不足的问题,设计了一种水平井自扶正式电缆牵引器。该牵引器主要由地面控制系统和上、下2组牵引装置组成。牵引装置的传动齿轮机构啮合性好、传动稳定,牵引器控制灵活;呈120°轴向均布的3组驱动机构起自扶正作用,能大大缩短牵引器的整体长度,提高牵引器在井下驱动的稳定性、承载能力和适应井眼能力,增强牵引器在井下作业的柔性弯曲适应能力和越障能力。

摘要：为了准确地揭示波动注入水力压裂引起的井筒中不稳定流动的压力行为,考虑流体重力和摩阻的影响,根据膨胀管-弹性流体理论,建立了波动注入水力压裂下垂直井筒中不稳定流动的压力波动数学模型,指出压裂泵组与井筒之间存在波动干涉效应,研究了稳定和不稳定流动下环空压力的变化规律及其影响因素。研究结果表明:波动注入水力压裂作业中,井筒中产生了明显的不稳定流动,这种不稳定流动引起的压力波沿井筒呈现压力衰减现象;井筒中实际环空波动压力的振幅取决于井口处"变频压裂泵"强迫激励的波动压力振幅和波动排量振幅;与稳定注入相比,采用波动注入方式可以增加井底环空压力和降低井口环空最高压裂作业压力;井底环空压力会以脉动压力波的形式在裂缝中传播,不断加剧岩石疲劳损伤断裂,增加岩石微裂缝。研究结果对于更好地研究和应用波动注入水力压裂工艺具有重要的理论价值和现实意义,可为非稳态水力压裂工艺的先导性试验和规模化应用奠定理论基础。

摘要：高温高压定向井测试管柱的力学行为复杂且管柱失效问题突出,涉及到温度、压力、井眼轨迹、管柱屈曲及摩擦力等一系列因素。常规的测试管柱力学模型适用于直井,对于定向井和水平井而言适用性差。当井斜存在时,除了考虑温度效应和鼓胀效应外,还应考虑管柱屈曲和摩擦力的作用。基于温度和压力模型计算了沿管柱的温度和压力分布。随后在平衡方程的基础上,考虑由于温度变化、压力变化、管柱屈曲和摩擦力而引起的管柱伸长或缩短以及管柱端部的约束条件,建立了测试管柱的力学模型,采用迭代法进行求解。最后以塔里木盆地的一口定向井为例对模型进行了应用。应用结果表明:摩擦力和螺旋屈曲可抑制轴向力在管柱上的传递,若忽略摩擦力和管柱屈曲的影响,管柱的有效轴向力则被高估;由于井口和封隔器的约束,随着生产时间的延长和产量的增加,管柱上的平均温度升高,管柱的螺旋屈曲段增大,轴向力减小;当地层温度和产量超过一定值时,管柱将进入屈服状态,或者封隔器无法封住管柱,给生产安全带来严重威胁;通过优化管柱元件以及在井口施加预紧力等措施,大大增加了测试管柱的安全操作范围。研究结果对高温高压定向井测试管柱的设计和优化具有重要意义。

摘要：为了准确分析高频电磁加热过程中影响稠油储层温度分布的因素,以电磁场和传热理论为基础,考虑稠油储层电导率、相对介电常数随频率变化,导热系数、比热容随温度变化的实际情况,建立了描述储层性质动态变化的数学模型,并采用多物理场模拟软件COMSOL求解数学模型,采用对比法分析了不同因素对温度分布的影响规律。计算分析发现:电磁波功率的提高有助于增大储层加热深度;较大的电磁波频率可引起波源附近储层温度升高,但温度随深度增大急剧下降;考虑储层性质动态变化时计算出的温度分布,与假设储层性质恒定时的计算结果存在差异;在一定变化范围内,储层温度值随相对介电常数和电导率增大而增大。研究结果表明,储层性质、电磁波功率和频率对储层的温度分布有明显影响,建立的考虑储层性质动态变化的数学模型为高频电磁加热稠油技术的现场应用提供了理论依据。

摘要：为了解决深井超深井钻进过程中水基钻井液包被剂抗温包被性能不足的问题,采用NVP、AM、DMDAAC制得了抗高温包被剂PAAND,优选最佳合成条件为:NVP、AM、DMDAAC质量比1∶6∶3,AM水解度60%,引发剂加量0.1%,反应温度55℃,反应时间5 h。利用红外、热重、扫描电镜等手段对其结构性能与作用机理进行了分析,并对其包被性能进行了评价。研究结果表明:PAAND分解温度为232℃,抗高温性性能优异,钻屑在0.2%PAAND水溶液中180℃热滚一次滚动回收率与二次滚动回收率分别为80.85%和79.16%,动切力上升率低至164%,性能优于市面上常用的KPAM和FA367。PAAND通过多点吸附包被在钻屑表面,形成了聚合物"保护膜",防止了钻屑与水分的直接接触。

摘要：水力压裂岩石裂缝的扩展诱发天然微地震。传统水力压裂区微地震引起的应力重新分布范围有限,小震级地震波的作用也有限,这些微地震不可能触发较远储层的地震,一定程度上限制了水力压裂改造效果。为此,提出了波动注入水力压裂诱发较大范围"微地震"的想法。根据流体力学理论建立了波动注入水力压裂井筒不稳定流动的压力振动模型,分析了人为诱发"微地震"的井底压力振动源和岩石损伤断裂机制;研究了波动注入水力压裂人为诱发的"微地震"震源特性和力学机制,分析了微地震对水力压裂效果的影响机制。分析结果表明,波动注入水力压裂人为诱发的微地震震源破裂信号频率随裂缝长度的增加而降低;对于断层和天然裂缝发育较多的储层,波动注入水力压裂导致岩石破裂诱发微地震的力学机制主要是储层中断层或天然裂缝的剪切滑移;对于非裂缝性储层,波动注入水力压裂导致岩石破裂诱发微地震的力学机制是人为地震效应和损伤-断裂效应。研究结果表明,波动注入水力压裂能够人为诱发"微地震",增加储层的"微裂缝",扩大自然微地震的波及面积,增强压裂作业的增产效果。

摘要：低温条件下的钻柱强度校核与设计研究,对解决极地等低温环境下钻柱的技术问题具有重要意义。在低温和常温条件下,进行了G105钻杆和S135钻杆的力学特性试验,获取了2种材料的抗拉强度、屈服强度及冲击性能等参数随温度的变化规律,在此基础上,提出了低温环境下钻柱的强度设计方法。试验发现,随着温度降低,G105钻杆和S135钻杆的抗拉强度和屈服强度均升高,断面收缩率基本不变。在低温环境下,为保证钻柱的服役安全,钻柱的强度设计方法应由常温下应力控制转换为应力与应变共同控制。低温服役环境下进行钻柱强度设计时,钻柱材料的屈服强度应依照宽温区的材料强度特性取值。该研究结果对确保低温环境下钻柱的工程设计及服役安全具有指导意义。

摘要：针对水平井钻井因岩屑床导致托压、底部钻具组合黏托甚至卡钻等问题,基于风琴管谐振-脉冲生成、射流泵-负压抽汲和高压水射流等理论,设计了新型脉冲内磨钻头。该钻头可通过脉冲射流辅助破岩、反向射流负压抽汲及内磨削结构减小钻屑粒径,实现高效破岩与清除岩屑床。以内磨高压作用力、最小内磨末速度和最小加速管长度为特征参数建立了计算模型,以钻井液为高速流体,通过算例分析得到砂岩和泥岩的最小内磨末速度分别为64.65和67.08 m/s,最小加速管长度分别为158.45和165.37 mm。参数研究结果表明:最小内磨末速度随着能量系数和机械钻速的增加而增大,随内磨终止粒径的增大而减小,特别是当机械钻速小于3.048 m/h、内磨终止粒径小于0.3 mm时,其影响比较明显。所得结论为该型钻头的应用和优化提供了参考,也为清除水平井岩屑床提供了一种解决方案。

摘要：针对微小井眼连续油管(CT)滑动钻井技术在井眼中不旋转、井下遇阻严重、送进困难、钻压无法施加等难题,设计了一种微小井眼CT滑动钻井井下电控液压驱动牵引器。该牵引器主要包括上卡瓦支撑与牵引系统、中心滑管总成、控制系统、下卡瓦支撑系统,采用电控液压回路实现钻井液压能牵引驱动,适用于小井眼,灵活性和稳定性好,牵引过程能保证正常的钻井液循环,柔性弯曲适应能力强,能实现双向牵引和断电保护,能顺利下入和取出CT管柱,解决了因井下CT摩阻较大,下入和取出困难、钻压难施加等技术难题。

摘要：随着油气勘探开发向深层、深水、非常规领域发展,钻遇地层越来越复杂,其中深部泥岩地层在钻进过程中表现出极强的硬塑性特征,导致切削齿难以吃入地层、钻头机械钻速缓慢。针对硬塑性泥岩地层提速难题,开展了聚晶金刚石复合片钻头(PDC)切削齿模拟破岩试验,对比分析了多种异形齿的破岩效果。研究结果表明,弯刀齿的破岩效率最佳且兼具一定的耐用性,在胜利罗家油田硬塑性泥岩地层实现机械钻速最高提升116.4%;斧形齿和弯刀齿交错布齿钻头设计适用于砂泥互层等深部复杂地层,在准噶尔盆地永进油田实现机械钻速最高提升215.7%。讨论了硬塑性泥岩地层潜在的提速措施,建议采用“尖锐突破,平面推进,小齿密刮”的钻头设计原则,以实现高效破岩钻进。研究成果为硬塑性泥岩地层PDC钻头优化设计提供了参考。