旋转导向钻井系统微型斜盘式轴向柱塞泵的设计与仿真

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作者 叶哲伟 刘兵 +2 位作者 刘章 周瑜 金存 《机床与液压》 北大核心 2025年第14期149-156,共8页

为了满足井下旋转导向钻井系统液压动力单元中的柱塞泵高转速、小尺寸和高精度的要求,设计一种微型斜盘式轴向柱塞泵,其排量可达0.036 mL/r,工作压力可达30 MPa。分析柱塞位移和斜盘倾角的转换关系,建立柱塞位移转化的数学模型。运用AME... 为了满足井下旋转导向钻井系统液压动力单元中的柱塞泵高转速、小尺寸和高精度的要求,设计一种微型斜盘式轴向柱塞泵,其排量可达0.036 mL/r,工作压力可达30 MPa。分析柱塞位移和斜盘倾角的转换关系,建立柱塞位移转化的数学模型。运用AMESim搭建微型斜盘式轴向柱塞泵各个零部件模型,完成整泵液压系统模型的建立。结果表明:在额定工况下,柱塞泵的输出流量在0.032~0.035 L/min内脉动,平均出口流量为0.033 L/min,出口压力在9~10 MPa内脉动;随着柱塞斜盘倾斜角的减小,泵的输出流量减小,流量脉动变小,当斜盘倾角增大时,柱塞的位移增大,泵的输出流量也增大。对泵样机进行试验,分析了该泵的输出特性和效率曲线,与仿真分析结果进行对比。结果表明:泵的输出流量随着电机转速的增大而增大,其总效率随着工作压力的增大而增大;仿真效果较好,同时验证了仿真方法和结果的可靠性。微型斜盘式柱塞泵在额定工况下的容积效率可达到84.2%。 展开更多

关键词 旋转导向钻井系统 微型斜盘式轴向柱塞泵 AMESIM仿真 斜盘倾角

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旋转导向钻井系统关键技术研究与实钻试验 被引量：29

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作者 吴超 菅志军 +1 位作者 郭云 尚捷 《中国海上油气》 CAS 北大核心 2012年第3期52-53,57,共3页

为了加快我国海上油气藏开发的步伐,降低勘探开发成本,中海油田服务股份有限公司成功研制了一套旋转导向钻井系统。文中主要对该系统中的关键技术,如导向机构、井下涡轮发电机、地面指令下传装置的组成与工作原理进行了论述,并对其实钻... 为了加快我国海上油气藏开发的步伐,降低勘探开发成本,中海油田服务股份有限公司成功研制了一套旋转导向钻井系统。文中主要对该系统中的关键技术,如导向机构、井下涡轮发电机、地面指令下传装置的组成与工作原理进行了论述,并对其实钻试验作了简要介绍。 展开更多

关键词 旋转导向钻井系统 导向机构 井下涡轮发电机 地面指令下传装置 实钻试验

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调制式旋转导向钻井系统稳定平台控制原理及性能分析 被引量：19

3

作者 韩来聚 王瑞和 +1 位作者 刘新华 崔琪琳 《石油大学学报（自然科学版）》 CSCD 北大核心 2004年第5期49-51,60,共4页

对调制式旋转导向钻井系统稳定平台的控制原理进行了研究,设计了由上、下涡轮发电机、控制轴及电子仓组成的三环控制稳定平台。对稳定平台性能的理论分析和仿真模拟结果表明,国内首创设计的发电机式稳定平台控制系统不但具有良好的稳定... 对调制式旋转导向钻井系统稳定平台的控制原理进行了研究,设计了由上、下涡轮发电机、控制轴及电子仓组成的三环控制稳定平台。对稳定平台性能的理论分析和仿真模拟结果表明,国内首创设计的发电机式稳定平台控制系统不但具有良好的稳定性、可控性和可观性,而且当钻井参数在较大范围内发生变化时,系统仍然具有很好的跟踪特性、抑制扰动特性、随动稳定特性及很强的抗干扰能力。 展开更多

关键词 制式 调制 稳定平台 稳定特性 性能分析 抗干扰能力 跟踪特性 旋转导向钻井系统 钻井参数 仿真模拟

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调制式旋转导向钻井系统工作原理研究 被引量：29

4

作者 韩来聚 孙铭新 狄勤丰 《石油机械》 北大核心 2002年第3期7-9,35,共4页

旋转导向钻井技术是 2 0世纪 90年代发展起来的以旋转导向钻井系统为核心的钻井新技术 ,其中旋转导向钻井系统主要由井下旋转导向钻井工具系统、双向通讯系统和地面监控系统三大部分组成。在简述旋转导向钻井系统国内外发展概况和结构... 旋转导向钻井技术是 2 0世纪 90年代发展起来的以旋转导向钻井系统为核心的钻井新技术 ,其中旋转导向钻井系统主要由井下旋转导向钻井工具系统、双向通讯系统和地面监控系统三大部分组成。在简述旋转导向钻井系统国内外发展概况和结构特点后 ,着重论述了调制式旋转导向钻井系统的总体方案设计 ;井下调制式旋转导向工具系统的结构设计和导向力的控制 ;井下随动稳定平台控制系统的结构设计和控制原理。对稳定平台的计算结果表明 ,稳定平台的摆动幅度在± 14°时 ,系统的控制力仅下降 1% 。 展开更多

关键词 石油钻井 调制式 旋转导向钻井系统 工作原理 研究 导向力

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静态推靠式旋转导向钻井系统的钻压传递效率 被引量：11

5

作者 史玉才 滕志想 +3 位作者 白璟 管志川 刘庆成 王恒 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第11期83-88,共6页

国内研制的静态推靠式旋转导向钻井系统正全面开展现场试验及初步应用,该系统正常钻进时导向翼肋施加到井壁上的静态推靠力会产生较大的摩擦力,有可能影响钻压传递效率和钻井速度。为此,基于该系统的结构及工作原理,考虑井壁无台阶和有... 国内研制的静态推靠式旋转导向钻井系统正全面开展现场试验及初步应用,该系统正常钻进时导向翼肋施加到井壁上的静态推靠力会产生较大的摩擦力,有可能影响钻压传递效率和钻井速度。为此,基于该系统的结构及工作原理,考虑井壁无台阶和有台阶两种情况,分别建立了钻压传递效率分析模型,模拟分析了钻压传递效率随名义钻压、井壁摩擦系数,以及导向翼肋推靠力和前倒角的变化规律。研究结果表明:(1)该旋转导向系统对名义钻压有最小值要求,适当提高名义钻压有助于提高钻压传递效率;(2)无论井壁是否有台阶,如果导向翼肋推靠力之和越大、井壁摩擦系数越大,那么钻压传递效率就越低,当井壁有台阶时钻压传递效率明显低于井壁无台阶时的对应值;(3)井壁有台阶时导向翼肋前倒角对钻压传递效率影响明显,前倒角越大则钻压传递效率越低(甚至自锁)。结论认为,该研究成果有助于指导钻井现场合理选择和调控钻压。 展开更多

关键词 旋转导向钻井系统 静态推靠式 钻压 传递效率 导向翼肋自锁 井壁摩擦系数 翼肋推靠力

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旋转导向钻井系统的工作方式分析 被引量：35

6

作者 赵金洲 孙铭新 《石油机械》 北大核心 2004年第6期73-75,共3页

总结了旋转导向钻井技术的发展概况 ,分析了旋转导向钻井系统的井下工具系统的测控方式、偏置方式和导向方式 ,并对各系统的不同工作方式做了对比分析。在此基础上 ,提出了一种新的旋转导向钻井系统分类方式 ,并依据这种分类方式对下一... 总结了旋转导向钻井技术的发展概况 ,分析了旋转导向钻井系统的井下工具系统的测控方式、偏置方式和导向方式 ,并对各系统的不同工作方式做了对比分析。在此基础上 ,提出了一种新的旋转导向钻井系统分类方式 ,并依据这种分类方式对下一步旋转导向钻井系统的发展情况做了一些简单预测。 展开更多

关键词 旋转导向钻井系统 测控方式 偏置方式 导向方式 RSS 钻头

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旋转导向钻井系统中的一种下行通讯方案 被引量：5

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作者 杨全进 李瑾 《油气地质与采收率》 CAS CSCD 2004年第1期75-77,共3页

井眼轨道自动控制技术已成为当今钻井技术研究的热点,其技术关键之一就是地面和井下的信息传输问题。根据井眼轨道自动控制系统的基本构成和实现要求,对信息的传输方式进行了比较和筛选,提出了通过控制钻具旋转速度的方式将地面的指令... 井眼轨道自动控制技术已成为当今钻井技术研究的热点,其技术关键之一就是地面和井下的信息传输问题。根据井眼轨道自动控制系统的基本构成和实现要求,对信息的传输方式进行了比较和筛选,提出了通过控制钻具旋转速度的方式将地面的指令传送给井下系统的通讯方式。其研究结果将对井眼轨道自动控制系统的设计及实现具有参考价值。 展开更多

关键词 旋转导向钻井系统 信息传输系统 模糊控制 井眼轨道控制 钻井技术

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旋转导向钻井系统稳定平台测试台架设计 被引量：4

8

作者 孙峰 陈威 王义峰 《石油机械》 北大核心 2010年第11期36-38,6,共3页

为了验证旋转导向钻井系统稳定平台在旋转状态下井斜测量及控制的准确性,设计了一种能够改变空间姿态并且模拟钻铤转速变化及扭矩载荷波动的测试台架。该测试台架通过机、电、液一体化设计,实现了全程自动化控制。现场应用表明,该稳定... 为了验证旋转导向钻井系统稳定平台在旋转状态下井斜测量及控制的准确性,设计了一种能够改变空间姿态并且模拟钻铤转速变化及扭矩载荷波动的测试台架。该测试台架通过机、电、液一体化设计,实现了全程自动化控制。现场应用表明,该稳定平台测试台架结构设计合理,强度足够,其功能满足了稳定平台测试的需要。 展开更多

关键词 测试台架 起竖摇摆机构 模拟载荷 旋转导向钻井系统

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中国石油川庆钻探工程公司研制出旋转导向钻井系统 被引量：2

9

作者 天工 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第11期103-103,共1页

2013年11月6日，在中国石油西南油气田龙岗022H3井井场刚完成一项试验，中国石油川庆钻探工程公司自主研制的旋转导向钻井系统人井36h，运行平稳高效。旋转导向钻井是一项尖端自动化钻井新技术，代表当今世界钻井技术发展的最高水平，... 2013年11月6日，在中国石油西南油气田龙岗022H3井井场刚完成一项试验，中国石油川庆钻探工程公司自主研制的旋转导向钻井系统人井36h，运行平稳高效。旋转导向钻井是一项尖端自动化钻井新技术，代表当今世界钻井技术发展的最高水平，已经成为复杂超深定向井和大位移水平井使用的必备技术，目前仅国外钻井服务公司拥有此项技术。为打破国外技术垄断，满足页岩气和致密气等非常规资源有效开发的迫切需求，川庆钻探工程公司开展自主知识产权的CGSTEER-01旋转导向钻井系统的研发工作。 展开更多

关键词 旋转导向钻井系统 钻探工程 中国石油 大位移水平井 自主知识产权 自动化钻井 新技术 自主研制

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旋转导向钻井系统在张海29-36L井的应用 被引量：3

10

作者 许京国 霍如军 +3 位作者 陶瑞东 杨静 张连水 张建荣 《钻采工艺》 CAS 北大核心 2016年第2期113-115,共3页

埕海2-2人工岛是大港油田为实现海油陆采而建设的人工岛,因受地面条件和地质靶点制约,主要采用大斜度井、大位移井、水平井等复杂井型进行开发。张海29-36L井是部署在埕海2-2人工岛的一口三开大位移定向井,本井最大水平位移1 764.51 m,... 埕海2-2人工岛是大港油田为实现海油陆采而建设的人工岛,因受地面条件和地质靶点制约,主要采用大斜度井、大位移井、水平井等复杂井型进行开发。张海29-36L井是部署在埕海2-2人工岛的一口三开大位移定向井,本井最大水平位移1 764.51 m,最大井斜76.16°,为有效克服三开滑动钻井产生的频繁托压、粘卡现象,应用了斯伦贝谢公司的Power Drive Xceed指向式旋转导向钻井系统,其工作原理是在钻具旋转状态下实现定向作业,应用旋转钻进方式代替滑动钻进方式,显著地减小了钻柱与井壁之间摩阻/扭矩。张海29-36 L井应用结果表明,应用旋转导向钻井系统井段比未使用该工具的井段机械钻速提高了71%,取得了非常显著的提速效果;与邻井相比,提高了行程钻速,缩短了钻井周期;旋转导向钻井系统在张海29-36L井成功应用实例为探索大位移井钻井提速提供了有益的参考。 展开更多

关键词 Power DRIVE Xceed 旋转导向钻井系统 机械钻速 行程钻速 大位移井 托压 井眼轨迹控制

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APS RSM旋转导向钻井系统

11

作者 张进双 张辉 《石油钻探技术》 CAS 北大核心 2012年第6期66-66,共1页

美国APS公司研制开发的RSM旋转导向钻井系统包括旋转导向和动力钻井2部分。该系统综合了旋转导向系统的导向能力和动力钻具的技术优势，可用于垂直、增斜和稳斜钻进。

关键词 旋转导向钻井系统 旋转导向系统 动力钻具 导向能力 系统综合 RSM APS

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川庆钻探研制出国内首套旋转导向钻井系统

12

《断块油气田》 CAS 2013年第6期771-771,共1页

近日，川庆钻探工程公司自主研制的国内首套旋转导向钻井系统入井36小时，运行平稳高效，顺利完成了试验。

关键词 旋转导向钻井系统 钻探工程 首套 国内 自主研制

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新型旋转导向井下闭环钻井工具 被引量：2

13

作者 张进双 胡金艳 余志清 《断块油气田》 CAS 2001年第2期41-44,共4页

近年来大位移井和复杂轨迹井眼的需求不断增加 ,对井下钻井工具的研制提出了新的要求。利用现有的动力导向技术 ,钻压施加困难 ,难以发挥高效钻头的作用 ,“滑动”方式下大摩阻的存在使井底工具面的控制难度加大 ,井眼水平延伸受到限制... 近年来大位移井和复杂轨迹井眼的需求不断增加 ,对井下钻井工具的研制提出了新的要求。利用现有的动力导向技术 ,钻压施加困难 ,难以发挥高效钻头的作用 ,“滑动”方式下大摩阻的存在使井底工具面的控制难度加大 ,井眼水平延伸受到限制。为减小摩阻 ,使钻柱具有更大的延伸能力 ,实现对井眼轨迹的精确控制 ,国内外纷纷致力于井下可控工具和旋转导向闭环钻井系统的研究。本文介绍了 2类可实现井下全方位控制的偏置机构及目前国内外已有的几种旋转导向闭环钻井系统。 展开更多

关键词 石油钻井 钻井工具 井眼轨迹控制 闭环控制 可变径稳定器 旋转导向钻井系统

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基于稳定补偿状态观测器的旋转导向钻井轨迹跟踪控制 被引量：1

14

作者 高俊山 张弛 +1 位作者 程宁波 邹伟 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第2期89-97,107,共10页

旋转导向钻井是近年来应用于钻井作业中的一种新型导向钻井技术,具有成本低、钻速高、井眼轨迹平滑、可延长水平段等优点。针对一种旋转导向钻井系统的井眼轨迹跟踪问题,分析了系统模型的渐近稳定性;实现了一种基于状态反馈的二维井眼... 旋转导向钻井是近年来应用于钻井作业中的一种新型导向钻井技术,具有成本低、钻速高、井眼轨迹平滑、可延长水平段等优点。针对一种旋转导向钻井系统的井眼轨迹跟踪问题,分析了系统模型的渐近稳定性;实现了一种基于状态反馈的二维井眼轨迹跟踪控制器。为了克服滞后项所导致的状态观测器稳定问题,提出了一种基于稳定补偿的状态观测器设计方法。控制系统设计的整体思路是利用基于指数趋近律的积分滑模变结构方法实现稳定补偿控制,保证了状态观测器的渐近稳定性;同时为提高系统整体性能,进一步使用遗传算法对系统控制器和观测器参数进行了优化。通过对不同的给定钻井轨迹进行对比仿真实验,验证了所提的控制系统设计方法的有效性。 展开更多

关键词 旋转导向钻井系统 状态反馈 积分滑模控制 稳定补偿状态观测器 遗传算法

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静态推靠式旋转导向钻井工具防自锁设计方法 被引量：13

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作者 史玉才 孙海芳 +3 位作者 岳步江 管志川 王恒 苗在强 《中国石油大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第5期80-86,共7页

基于静态推靠式旋转导向(SRS)钻井工具的结构和工作原理,建立SRS钻井工具受力分析模型,给出防止导向翼肋自锁的倒角优化设计方法。结合实例分析井底实际钻压随导向翼肋前倒角变化,以及前倒角上限随导向翼肋推靠力和名义钻压上限变化。... 基于静态推靠式旋转导向(SRS)钻井工具的结构和工作原理,建立SRS钻井工具受力分析模型,给出防止导向翼肋自锁的倒角优化设计方法。结合实例分析井底实际钻压随导向翼肋前倒角变化,以及前倒角上限随导向翼肋推靠力和名义钻压上限变化。结果表明:导向翼肋与井壁台阶是否自锁与导向翼肋倒角设计、钻井参数(推靠力、钻压)及井壁摩擦系数有关;井底实际钻压随导向翼肋前倒角增加而迅速减小;前倒角上限随推靠力之和增大而减小、随名义钻压上限增大而增大、随侧倒角增大而略有减小;对于Φ216 mm井眼中使用的SRS钻井工具,推荐导向翼肋前倒角45°左右,侧倒角45°~60°,侧倒角较大时还应适当减小前倒角。 展开更多

关键词 旋转导向钻井系统 静态推靠式 受力分析 自锁 倒角 优化设计

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导向钻井工具关节轴承组合系统及其内部应力分析 被引量：2

16

作者 彭松水 《轴承》 北大核心 2014年第12期7-9,共3页

针对深井高温重载工况下导向钻井系统中关节轴承易发生磨损和疲劳剥落的问题,介绍了一种关节轴承组合系统,并用有限元法对该系统进行了静力学分析和冲击性能分析,结果表明,合理匹配关节轴承系统内部碟簧的刚度,可以较好地分配井底的钻压。

关键词 关节轴承 旋转导向钻井系统 碟簧刚度 冲击

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475型静态推靠式旋转导向钻具组合的弯曲应力分布规律 被引量：12

17

作者 贾建波 兰洪波 +3 位作者 菅志军 张玉霖 孙师贤 孟巍 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第1期95-100,共6页

旋转导向钻井系统(RSS)是定向钻井的核心装备.经过多年攻关,中海油田服务股份有限公司(简称中海油服)研制出了475型旋转导向钻井系统.为了降低该系统在高造斜率井段的疲劳失效风险,本文采用纵横弯曲梁理论建立了475型静态推靠式旋转导... 旋转导向钻井系统(RSS)是定向钻井的核心装备.经过多年攻关,中海油田服务股份有限公司(简称中海油服)研制出了475型旋转导向钻井系统.为了降低该系统在高造斜率井段的疲劳失效风险,本文采用纵横弯曲梁理论建立了475型静态推靠式旋转导向钻具组合(RSBHA)力学分析模型,模拟分析了RSBHA的弯曲应力总体分布规律、最大弯曲应力影响因素及变化规律.研究表明,限定导向头结构参数条件下,适当加长挠性短节并合理调控钻压和导向合力有助于获得较高造斜率并降低BHA(Bottom-Hole Assembly,底部钻具组合)最大曲率和弯曲应力,最终降低挠性短节疲劳失效风险.研究成果能够为提升该系统的工作能力和安全可靠性提供支持. 展开更多

关键词 旋转导向钻井系统 底部钻具组合 力学分析模型 弯曲应力 分布规律

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改进的静态推靠式旋转导向钻具组合力学模型 被引量：14

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作者 史玉才 滕志想 +4 位作者 白璟 管志川 刘庆成 王恒 范致斌 《中国石油大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第5期75-80,共6页

为了提高井眼轨迹调控精度和效率,基于该旋转导向钻井系统的结构及工作原理,应用纵横弯曲梁理论重建下部钻具组合力学模型。其中,考虑导向翼肋与井壁的接触作用,给出导向翼肋等效处理新方法——将导向翼肋等效成偏心距未知、支座反力已... 为了提高井眼轨迹调控精度和效率,基于该旋转导向钻井系统的结构及工作原理,应用纵横弯曲梁理论重建下部钻具组合力学模型。其中,考虑导向翼肋与井壁的接触作用,给出导向翼肋等效处理新方法——将导向翼肋等效成偏心距未知、支座反力已知的偏心稳定器,将导向力等于支座反力设为补充求解条件。理论分析与实钻数据表明,给出的导向翼肋等效处理方法更合理,基于该等效方法建立的下部钻具组合力学模型有助于提高井眼轨迹参数预测精度,能够满足钻井要求。 展开更多

关键词 旋转导向钻井系统 静态推靠式 下部钻具组合 力学模型 纵横弯曲连续梁 实例分析

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自主研制的新一代高温高造斜旋转导向装备助力深层页岩气开发 被引量：3

19

《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第4期40-40,共1页

旋转导向钻井系统是一项自动化钻井新技术,代表了当今世界钻井技术发展的最高水平,已成为复杂地层定向井、水平井、大位移井钻井的必备技术。多年来,尽管我国自主研发的旋转导向钻井系统不断取得进展,但较之于国外先进装备在工具造斜率... 旋转导向钻井系统是一项自动化钻井新技术,代表了当今世界钻井技术发展的最高水平,已成为复杂地层定向井、水平井、大位移井钻井的必备技术。多年来,尽管我国自主研发的旋转导向钻井系统不断取得进展,但较之于国外先进装备在工具造斜率、井下工作安全可靠性等方面仍存在着较大的差距,综合性能不足,致使我国旋转导向钻井装备长期依赖进口。 展开更多

关键词 旋转导向钻井系统 造斜率 大位移井 钻井技术 定向井 高造斜 井下工作 自主研制

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大位移井井下不清洁的早期识别方法 被引量：3

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作者 穆林 李相方 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第8期42-44,共3页

大位移井由于其大斜度段和长水平段的环空间隙小 ,岩屑很容易在环空聚积形成岩屑床 ,进而在大位移井的钻进过程中极易发生井下复杂情况和安全事故 ,因此对大位移井进行井下不清洁的早期识别是一个极其重要的问题。为此 ,文章提出利用井... 大位移井由于其大斜度段和长水平段的环空间隙小 ,岩屑很容易在环空聚积形成岩屑床 ,进而在大位移井的钻进过程中极易发生井下复杂情况和安全事故 ,因此对大位移井进行井下不清洁的早期识别是一个极其重要的问题。为此 ,文章提出利用井下工具测量钻压、扭矩及环空压力 ,结合地面测量的数据 ,对井下不清洁情况进行比较精确的早期识别。其原理是 :通过井下钻压、扭矩和地面大钩载荷、扭矩计算出轴向摩阻系数和旋转摩阻系数 ,结合当量循环密度差来综合判别井下不清洁情况。其中 :当量循环密度差在应用中可以更明显地标示出井下不清洁情况。 展开更多

关键词 大位移井 识别方法 岩屑 随钻测井 LWD 旋转导向钻井系统

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