摘要：为了求解七段制圆弧型井眼轨道设计约束方程组,使用数学消去技巧,先将稳斜段井眼方向矢量消去,再将狗腿角消去,然后化简,最终得到只含有一个未知数的特征方程,该方程在大部分情况下是多项式方程。通过求解该特征方程,得到全部实数根,并在数学上严格证明了设计方程组的解可以用包含特征方程实数根的一组解析计算公式快速计算。该算法可以判断设计问题是否有解以及有几个解,在有多个解的情况下可以一次性同时计算出这些解。算法涵盖七段制设计问题45种有意义的未知数组合情况,较好地解决了七段制圆弧型井眼轨道设计问题的数值求解难题。数值算例验证了算法的有效性和快速求解性。配合多项式类的编程技术,可以用于钻井工程井眼轨道设计类计算机软件的开发。

摘要：冀中坳陷束鹿凹陷J45断块地质条件复杂,沙河街组一段地层底部发育大段盐膏岩,该盐膏岩蠕变速率快、蠕变非均匀应力大,且对井筒工作液污染严重,其下部紧邻沙河街二段储层产状变化较快,内部单个砂组厚度较薄。针对以上情况,从井眼轨道设计、储层轨迹控制、套损套变预防和固井质量保证等方面着手,分析、整理出该断块水平井开发时存在的难点,并针对性采用了双增六段制剖面设计、地质工程一体化导向、双层组合套管注机油及抗盐水泥浆体系等系列技术对策。通过4口水平井的现场应用及不断改进,逐步形成了J45断块独有的盐下水平井钻井配套技术。

摘要：临河坳陷JH2X断块适于大型丛式井开发,针对地层低成熟、低渗透、低强度和高黏土含量特点,开展了大井丛平台设计、一趟钻提速、高效储层保护液及弱界面增强固井等方面的技术研究,形成了以大井丛井口位置优化、高效PDC钻头优选、两疏成膜储层保护剂以及低温韧性防窜水泥浆等技术为核心的JH2X断块厚层状砂砾岩油藏优快钻井配套技术。现场应用结果表明,钻井、试油及投产同步进行,建产效率提升40%;19口井实现二开“一趟钻”完钻,平均钻井周期缩短16.27%;单井日产提高30%~36%;二界面固井优质率77.2%,提高10个百分点。该技术满足了JH2X断块优快钻井需求,为该区块后续钻井提供了技术支撑,可对国内其他同类地区的开发提供借鉴。

摘要：为了解决渝西大足区块页岩气超深、超长水平井存在井眼轨迹控制难度大、机械转速低、钻柱振动较大且井温偏高等技术难点,优化了水平段铂金靶体的储层选择,将水平段箱体位置选取于五峰组底界以上5~8 m,依据断层倾角进行剖面设计;优化井身结构设计封隔易漏、易垮塌地层;利用高造斜率ATC旋转导向工具,匹配地层优化钻头选型,降低轨迹控制难度和提高钻进速度;采取分段优化钻具组合和钻井参数,优选油基钻井液确保井壁稳定性,降低钻井风险;利用慢放缓压减振法降低钻具振动和循环降温措施解决井温偏高难题。现场应用顺利完成了该区块多口超长超深水平井的施工,形成了渝西大足区块超深、超长页岩气水平井关键钻井技术,为该区块积累了超深超长页岩气水平井施工经验。

摘要：为了解决井眼轨道设计中设计参数输入“试凑”问题,发展了设计参数谱集计算的数值算法。以二分法为基础,推导出了两个设计参数各自的整体允许范围的算法,以及当一个设计参数给定时另一个设计参数允许范围的算法,使用这些算法能有效地计算出谱集边界,从而绘制出设计参数谱集图形。进一步证明了谱集结构定理:三段制设计参数谱集由一个二维有界连通闭集或者不相交的多个二维有界连通闭集的并集组成。数值算例的计算结果表明,谱集计算算法能求出连通和不连通等各种情况的谱集边界。谱集计算算法在井眼轨道设计软件中可为软件用户提供可视化的设计参数选择数值范围,提高设计效率。

摘要：为解决华北油田首口超深、超高温潜山内小井眼侧钻井AT-6X井在施工过程中遇到的地层岩石可钻性差、新老井眼分离困难、摩阻扭矩大及井温高等技术难题,进行了侧钻工具优选、送钻方式选择、抗高温低固相钻井液体系设计及抗高温MWD仪器优选等方面的研究。通过建立侧钻工具力学模型对不同条件下钻具侧向力进行分析,选用PDC钻头+直螺杆+2.5°弯接头作为侧钻的最优工具;以间接方位角校正法为基础设计了方位角校正系统,提高井眼轨迹的精度;采用半主动半自动送钻方式提升侧钻效率;优选抗高温低固相钻井液体系提高高温条件下的稳定性。上述技术在超深超高温潜山小井眼侧钻井AT-6X井进行了应用,将工具面调整为140°并结合半自动送钻方式成功完成了该井的侧钻施工,完钻井深6 059 m。该井采取的技术措施有效解决了侧钻难题,为高温工况下超深井侧钻提供了经验和借鉴。

摘要：为解决冀中地区廊固凹陷潜山构造带超深超高温潜山油气井在钻进过程中遇到漏、喷、卡、机械钻速低及轨迹控制困难等问题,在分析已完井钻井难点,调研国内超深井钻井提速技术基础上,采取了优化井身结构,简化井眼轨道,针对地层特点设计孕镶齿PDC钻头并优选钻具组合及钻井参数,研制220℃低固相抗高温钻井液,研发200℃全金属随钻测量井下脉冲发生器等措施。现场应用结果表明:优化后的井身结构与井眼轨道更易于井眼轨迹调整,使用高效PDC钻头与辅助提速、破岩工具相配合,平均机械钻速较之前提高了1~2倍,低固相抗高温钻井液在200℃性能稳定,满足安全施工需求,随钻测量全金属脉冲发生器在井温175℃条件下可持续工作超过200 h。该区块平均钻井周期较前期完井缩短了50%,最深完钻井深6455 m、实测井底静止温度207℃。所采取的安全、优、快钻井技术可对后期超深、超高温井钻井提供借鉴与参考。

摘要：为了在定向钻井施工中能快速、准确地获取更多的测量参数及地质参数,要求随钻设备能够准确地对测量数据进行高效传输。为此,通过分析快传式脉冲器工作原理、利用数学模型和仿真技术等手段,设计了一款随钻数据快传式脉冲发生器,通过现场试验验证其对随钻测量数据的传输特性。试验结果表明:随钻数据快传式脉冲器优化了设计结构,提高了脉冲的稳定性;其动作时间为0.35 s,与普通脉冲器相比快了0.45~0.65 s,动作速率提高了1.28~1.85倍;每个测量参数的传输时间由12~14 s缩短到了5~6 s,传输速率提高了2.0~2.6倍,更有利于快速定向作业。下一步将对其脉冲信号的编、解码技术进行研究,采用优化组合码来提高脉冲信号的传输速率。研究成果可以为定向钻井施工提供技术参考。

摘要：为提高单井产能,实现高效开发,阿姆河右岸B区块采用大斜度井和水平井钻井。但该区块地质条件复杂,储层压力高、气藏埋藏深、盖层盐膏层厚,存在次生气藏和高压盐水层,大斜度井和水平井的钻井难度大,对钻井液性能和井眼轨迹控制均提出更高要求,需要针对巨厚盐膏层大斜度井定向井段进行优化设计,降低施工风险。文章构建了目标区块钻井的岩盐蠕变模型,计算出了安全钻进时间和钻井液密度,优化了钻井液性能及体系,同时,综合考虑目标气藏埋深、盐膏层稳定性和造斜工具能力,优化了盐膏层大斜度井水平段段长、井眼轨迹和井身结构,确定了盐膏层中上盐层造斜的方案。

摘要：在钻具输送装置作业过程中,液压同步系统起着极其重要的作用。通过分析对比几种常见的液压同步系统,阐述了分流集流阀同步回路液压系统在钻具输送装置中的应用。整个系统的设计难点在于4个液压缸的同步动作,分流集流阀能通过内部的压力和流量敏感部件自动调节,使油缸保持运动同步。试验表明,在载荷200 kN、4个液压缸受到不均衡载荷作用工况下,4个液压缸的行程1 150 mm时误差在8 mm以内,同步精度很高,整个样机性能稳定,满足使用工况要求。