摘要：二叠系以下岩石可钻性差,机械钻速低,单一冲击频率的钻井工具无法满足不同地层的提速需求。为此,研制出一种频率可调的钻井提速工具。该工具以钻井液作为动力源来实现冲击功能,可以通过改变工具下心轴对称孔的数量改变工具的冲击频率。基于工具的结构特点和工作原理,确定了冲锤碰撞过程中产生的冲击力,建立了单齿破岩仿真模型,进行动力学仿真分析。仿真分析结果表明:随着冲击频率的增加,机械钻速与岩石内部最大主应力整体呈上升趋势,但超过一定的冲击频率时,机械钻速与岩石内部主应力将会下降;在花岗岩等硬地层钻进过程中,最佳冲击频率为18 Hz;在砂岩等中硬地层钻进过程中,最佳冲击频率为16 Hz。现场试验验证了工具原理的正确性,使用该工具在硬地层与中硬地层钻进中,与邻井相比机械钻速分别提高103.2%和27.0%。所得结论可为频率可调的钻井提速工具的进一步优化及现场应用提供参考。

摘要：钻井过程中产生大量与地层、钻头相关的工程数据,利用大数据分析技术优选钻头能用于指导钻头的选型、设计和使用,可使钻头的选用从依赖厂家和经验,转向依据科学的结构特征分析和大数据优选。通过开展PDC钻头结构特征数字化方法研究,建立基于统计数据分析的钻头结构特征推荐与选型技术,形成以数据提取与效能分析、钻头结构特征数字化,以及钻头结构特征重构选型3项内容为核心的基本步骤和分析策略,在此基础上建立了一套PDC钻头数字化选型技术和配套软件。较常规钻头进尺与钻速对比分析选型方法,该技术重点考虑了结构特征对钻头使用效能的影响,体现了实钻工程数据对钻头选型的指导作用。应用该技术与软件开展了准噶尔盆地某区块PDC钻头选型,并进行实钻验证。应用结果表明,选用的钻头钻进中钻速和进尺显著提升,缩短了钻井周期。研究技术与成果有利于提升钻井服务技术水平,可为油气田数字化、智能化发展奠定基础。

摘要：测距精度是影响救援井与事故井连通的关键因素。为提高基于注入电流主动磁测距系统的测量精度,分析了各介质中的电场分布情况,建立了事故井套管电流密度分布模型;通过分析事故井套管电流密度的分布规律,建立了基于测点处磁感应强度最大原则的电极与探管最优距离计算模型,并且通过与试验结果对比验证了模型的有效性。实例计算表明,电极与探管的最优距离不仅与电极到事故井的距离有关,也与相对井斜角有关,但与注入电流的强度无关;事故井套管电流密度的峰值点距事故井坐标点的距离,近似等于电极到事故井探管的距离;电极与探管的最优距离,近似等于电极到事故井距离与相对井斜角余割的乘积。研究结果表明,合理设计电极到探管的距离,有利于提高基于注入电流主动磁测距系统的测量精度。

摘要：苏里格气田位于鄂尔多斯盆地,属典型的高含水致密砂岩气藏,随气田开发的逐渐深入,积液停喷井数逐年递增,探索外源动力进攻型排水采气工艺迫在眉睫。机抽排水采气工艺在国内部分气田已得到小规模试验应用,并取得一定效果,但在苏里格致密气藏仍处于初期试验阶段,苏-X机抽试验井上,基于气液两相计量方法应用,明确了气井生产过程中产气、产水变化规律;通过设计抽油杆润滑装置,盘根盒频繁刺漏现象有效缓解,同时再优化抽吸方式,排液效率提升43.6%。机抽试验井应用效果分析认为,气井间歇性排液大幅度增加了抽油光杆与盘根盒橡胶之间的干磨,是导致盘根盒频繁刺漏的主要因素。致密砂岩气藏开发中后期,流体供给缓慢与机抽高效排液效率存在不匹配问题,是导致试验井间歇性排液生产的重要因素,通过小泵深抽方式可提升排液效率。机抽工艺可有效强排出井筒积液以恢复气井产能,可为解决苏里格高含水致密砂岩气藏积液停喷井复产难题提供关键工艺技术。

摘要：涡轮式划眼引鞋工具要求在较狭小的空间内设计出符合性能要求的涡轮组,因此对涡轮设计提出了要求。本文为此提出一种大通径涡轮定转子叶片的优化设计方法,该方法利用参数优选的方式,以曲率和流道为限制条件,优选出理论扭矩最大的叶片型。本文以实例说明,相比于利用设计参数和流体力学公式直接计算出叶片型的传统方法,本方法设计出的叶片扭矩提升了约7.5%。该方法相比于传统方法,易于利用编程软件实现程序化计算,满足多次重复设计。

摘要：随钻测量是掌握井下实时钻进信息并在此基础上进行优化控制的最佳手段,目前在油气钻井中已大量应用。钻井液压力脉冲传输是随钻测量信号传输的主要方式,虽然应用广泛,但在传输速率、功耗和精度等方面仍存在较大提升空间。为此,研发了一种用于随钻测斜的磁流变液式负脉冲发生器。阐述了磁流变液式负脉冲发生器的结构与工作原理,设计了磁流变液式负脉冲发生器的结构模型;基于麦克斯韦方程组、安培环路定理和高斯磁通定理,确定了影响脉冲发生器制动性能的参数,主要有电流、磁流变液材料参数和磁导绕管壁厚等;在选定类型磁流变液材料的基础上,基于ANSYS Electronics软件研究了电流、磁导绕管壁厚等参数对感应电磁场强度及其分布特性的影响。研究所得的结构模型、理论分析方法、仿真分析结果等可为磁流变液式负脉冲发生器的开发提供支撑,促进随钻测量技术的发展。

摘要：螺杆钻具配合PDC钻头钻井技术广泛应用于深部地层的钻进中,该钻井方式中钻头主要采用剪切破岩方式,对研磨性地层效果不佳。深部研磨性地层岩石强度高、研磨性强,钻齿常无法有效地吃入地层,机械钻速普遍较低。针对这一难题,研制了旋转冲击钻井提速装置,用于在常规钻井方式的基础上对钻头施加高幅低频的轴向冲击载荷。旋转冲击一方面在对岩石冲击后形成破碎坑便于钻齿吃入,另一方面对钻头施加周期性的钻压,改善钻头的破岩状态并大幅提高机械钻速。在给出旋转冲击钻井提速装置结构与工作原理的基础上,开展了冲击频率、冲击力、冲击功和关键零件强度等计算,分析表明所设计结构满足现场对复合钻进的要求。该装置在玉门油田鸭西区块进行了现场测试,将PDC钻头与旋转冲击结合的钻进和同一井上趟钻的PDC钻头与螺杆钻具的钻进对比,结果表明采用旋转冲击时机械钻速提高113%。

摘要：斧形PDC齿因其独特的齿形结构而具有优越的破岩性能,但对斧形PDC齿破岩性能与其齿刃角优化设计研究尚不明确。建立了切削齿切削与压入破岩结合的岩石破碎综合比能评价方法,利用破岩仿真模型,开展了斧形PDC齿齿刃角优化研究,并对优化后斧形PDC齿进行了破岩性能仿真。研究结果表明,随齿刃角逐渐增大,斧形PDC齿的岩石破碎综合比能呈“N”型变化趋势,齿刃角为130°的斧形PDC齿在硬质砂岩具有优异的破岩性能,其切削力较常规PDC齿降低了35%,切削破岩比能、压入破岩比能和岩石破碎综合比能分别较常规PDC齿降低20%、5.9%和10.5%。室内破岩试验表明斧形齿较常规齿切削破岩比能降低了35.2%,攻入性更强。该研究为川东北沙溪庙组硬质砂岩的个性化PDC钻头设计提供了理论基础。

摘要：变径稳定器径向活塞不同的伸缩状态对环空流场会产生影响。为此,采用流体动力学研究不同状态下的环空流场特性并在此基础上进行结构优化。建立变径稳定器的流体动力学数值模拟模型,结合现场应用的变径稳定器参数,分析不同螺旋带参数和流体参数下的流体特性。研究结果表明:螺旋升角为55°左右时最优,螺旋棱截面对应圆心角对环空流场影响不明显,螺旋棱侧面倾角在5°~10°范围内较好,径向活塞为伸出状态时旋流流场表现更好;钻井液排量与旋流长度之间呈正相关、近似线性关系,钻井液密度较大时可以改善旋流衰减流场,但对切向速度和旋流长度影响较小。研究结论可为变径稳定器的结构设计与优化提供技术支撑。

摘要：吉木萨尔页岩油水平井钻井难度大、成本高、钻井优化空间大。为了提高吉木萨尔页岩油水平井钻井效率,降低钻井周期,在井眼轨道设计与优选、水力参数优选、提速工具与钻头应用优化、MSE钻井优化方面开展一系列钻井优化实践,形成一套水平井钻井优化技术。现场施工结果表明:实施优化的井钻井周期显著减少,机械钻速明显提高,钻井优化在吉木萨尔页岩油水平井钻井取得良好的应用效果,为钻井优化积累了宝贵经验。