摘要：案例井钻探目的是提高储量动用程度,而古潜山灰岩地层压力不确定性较强且裂缝发育,预测存在恶性漏失、漏涌同存、超压溢流等多种风险。为有效应对上述潜在风险,提高钻探成功率,精细控压钻井技术具有良好的适用性。对案例井开展精细控压钻井需求分析和参数设计,并对施工流程和设备进行设计和匹配,施工过程中针对井下情况进行立压控制、套压控制、早期溢漏监测及恒压排溢,大幅降低复杂时效、保障井下安全、有效保护储层,应用效果良好。

摘要：为了解决普通PDC钻头形成的岩屑细碎、无法满足岩屑录井,而采用牙轮钻头进尺少、机械钻速低又存在掉牙轮风险的问题,设计了微心PDC钻头。介绍了微心PDC钻头整体结构设计和结构参数优化方法,设计制造了小尺寸微心钻头,进行了室内取心试验和提速试验;结合临盘油田街403井和胜坨油田坨202井实钻地层的岩性特征,分别设计制造了φ215. 9 mm微心PDC钻头,进行了现场试验。室内试验和现场试验结果均显示:该钻头获取的岩屑较大,大小与牙轮钻头产生的钻屑相当,能满足岩屑录井的要求;而且,钻头进尺和机械钻速与普通PDC钻头相当,与牙轮钻头相比有明显提高。研究结果表明,微心PDC钻头可以代替牙轮钻头在岩屑录井井段使用,并能达到提速提效的目的。

摘要：在水平井、大斜度井等特殊井型井眼内,套管偏心情况复杂,影响固井时顶替界面的稳态,不利于提高固井质量。该文借助以Hele-Shaw环空二维流动模型为基础所建立的顶替界面理论模型,以摄动法结合有限差分法进行数值求解,模拟顶替界面在不同井斜(直井、大斜度井)、不同偏心(套管向上偏心、套管向下偏心)条件下的顶替界面形态,探究套管偏心状况对顶替界面稳定性的影响机理,为从两相流体密度与流变性、顶替排量等方面综合优化固井顶替设计、提高顶替效果提供理论依据。

摘要：为解决易斜地层中直井钻进的防斜打快问题，实现主动防斜、纠斜控制，开展了捷联式自动垂直钻井工具伺服控制的研究。采用包含位置环、速度环、电流环的三环闭环控制模型，建立了伺服控制系统的硬件结构和软件体系，采用增量式数字PID控制算法，使系统实现快速精确可靠的调节。通过研究电流动态阶跃响应、电机输出轴位置及盘阀工具面角等控制效果，分析了伺服控制系统的动态及稳态特性，最终完成伺服控制系统设计，并投入现场应用。室内试验表明，电机输出轴位置稳态控制精度在0.2°以内，电流环动态阶跃响应时间短于1.2 ms ，电机调速范围0～300 r／min ，表明控制精度较高，动态性能良好，调速范围较宽，能实现实时控制。在安顺1井现场应用时，输出控制的盘阀工具面角与指定的纠斜工具面角最大偏差不超过2°，达到2.8°／100m以上的降斜效果。捷联式自动垂直钻井工具的伺服控制系统能够快速响应并精确控制电机输出轴的位置，实现直井钻井的防斜、纠斜。

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：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：针对桩129-1HF井摩阻扭矩大、携岩困难、井壁失稳突出等问题,在分析大位移井钻井中钻井液技术难点的基础上,通过评价悬浮剂CDXW的悬浮能力和携岩能力、高效润滑剂BH-1在常温和高温高压条件下的润滑效果,以及优化粒度级配、优选页岩抑制剂,形成了铝胺基聚磺钻井液,并对其性能进行了评价。结果表明,铝胺基聚磺钻井液的API滤失量小于3mL,高温高压滤失量小于10mL,动塑比在0.5以上,黏附系数小于0.05,说明该钻井液抗温性能好,携岩能力强,润滑性能可以满足大位移井的润滑要求。桩129-1HF井使用铝胺基聚磺钻井液钻进的井段,起下钻正常,没有发生井下故障,三开油层段平均井径扩大率仅为3.85%,钻井周期比设计周期缩短了22.09d。这表明铝胺基聚磺钻井液具有良好的携岩能力、润滑性和抑制性,能有效解决大位移井井眼清洁效果差、摩阻和扭矩大等问题。

摘要：控压钻井中,为解决井口回压控制过程中的极端非线性难题,设计了一种基于人工神经网络的"辨识器-控制器"控制系统。以径向基函数神经网络为框架构建了辨识器和控制器的基本结构,设计了径向基函数神经网络与比例环节相并联的控制器。为验证控制效果,建立了井口回压系统的非线性数学模型,应用Matlab软件进行仿真,在给定条件分别为1、2和3 MPa时系统均稳定收敛,调节时间5 s左右,超调量小于10%。人工神经网络控制方法能快速跟踪控制信号且超调量小,有效地解决了井口回压系统中的非线性控制难题。

摘要：为降低胎体式PDC钻头的制造成本,并保证钻头的强度,利用计算机三维设计技术重新设计了PDC钻头内部钢芯的结构。分步进行了烧结刀翼小样和PDC钻头基体试验,并进行了相应的温度试验、强度试验、复合片焊接试验和现场试验,未发生基体表面破裂、碳化钨胎体脱落现象,验证了新工艺的可靠性。对比了采用新工艺和原有工艺制作215.9mm 5刀翼胎体式PDC钻头基体的成本,结果表明,采用新工艺钻头基的制作体成本降低了54%。研究表明,采用新工艺制作胎体式PDC钻头基体的成本明显降低,强度可靠,完全可以满足现场使用要求,具有推广应用价值。

摘要：摩阻和扭矩是制约长水平段水平井施工的主要因素,井眼轨迹优化是设计阶段是减小钻具摩阻和扭矩的有效方法之一。通过对轨迹类型、靶前位移、造斜率等关键参数的优选,完成了DP31H井轨迹设计。通过良好的井眼轨迹控制措施、摩阻扭矩跟踪分析技术、钻头和钻井液体系优选,优质高效完成了DP31H井施工,完钻水平位移2 122.30 m,水平段长度1 698.72 m,创大牛地气田长水平段水平井水平位移最大、水平段长度最长纪录,为大牛地气田长水平段水平井钻井积累了宝贵的经验。