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Theoretical and experimental study of the pulling force of jet bits in radial drilling technology 被引量:5
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作者 Ruichang Guo Gensheng Li +3 位作者 Zhongwei Huang Shouceng Tian Xiaoning Zhang Wei Wu 《Petroleum Science》 SCIE CAS CSCD 2009年第4期395-399,共5页
Radial drilling technology, of which the jet bit is the key device, is a research focus in the field of oil drilling and production. This paper establishes mechanical equations for jet bits and analyzes the hydroseal ... Radial drilling technology, of which the jet bit is the key device, is a research focus in the field of oil drilling and production. This paper establishes mechanical equations for jet bits and analyzes the hydroseal of backward jets in bottom holes. Meanwhile this paper establishes a mechanical equation for a high pressure hose and analyzes the axial force distribution. Laboratory experiments indicate that the flow rate, the angle between the backward nozzle axis and the jet bit axis, and the hole diameter are the major influencing factors; the generation of the pulling force is mainly due to the inlet pressure of the jet bit; the backward jets can significantly increase not only the pulling force but also the stability of jet bits. The pulling force would reach 8,376 N under experimental conditions, which can steadily pull the high-pressure hose forward. 展开更多
关键词 Radial drilling water jet jet bit depression effect pulling force
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Drill bit wear monitoring and failure prediction for mining automation 被引量:3
2
作者 Hamed Rafezi Ferri Hassani 《International Journal of Mining Science and Technology》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第3期289-296,共8页
This article introduces a novel approach for tricone bit wear condition monitoring and failure prediction for surface mining applications.A successful bit health monitoring system is essential to achieve fully autonom... This article introduces a novel approach for tricone bit wear condition monitoring and failure prediction for surface mining applications.A successful bit health monitoring system is essential to achieve fully autonomous blasthole drilling.In this research in-situ vibration signals were analyzed in timefrequency domain and signals trend during tricone bit life span were investigated and introduced to support the development of artificial intelligence(AI)models.In addition to the signal statistical features,wavelet packet energy distribution proved to be a powerful indicator for bit wear assessment.Backpropagation artificial neural network(ANN)models were designed,trained and evaluated for bit state classification.Finally,an ANN architecture and feature vector were introduced to classify the bit condition and predict the bit failure. 展开更多
关键词 drilling vibration Condition monitoring Failure prediction bit wear Wavelet energy Mining automation
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Drilling signals analysis for tricone bit condition monitoring 被引量:2
3
作者 Hamed Rafezi Ferri Hassani 《International Journal of Mining Science and Technology》 SCIE EI CAS CSCD 2021年第2期187-195,共9页
This paper presents a novel approach to investigate the relations between drilling signals and bit wear condition in real world full-scale mining operations.This research addresses the increasing demand for automation... This paper presents a novel approach to investigate the relations between drilling signals and bit wear condition in real world full-scale mining operations.This research addresses the increasing demand for automation in mining to increase the efficiency,safety,and ability to work in harsh environments.A crucial issue in fully autonomous unmanned drilling is to have a system to detect the bit wear condition through the drilling signals analysis in real time.In this work,based on extensive field studies,a novel qualitative method for tricone bit wear state classification is developed and introduced.The relations between drilling vibration as well as electric motor current signals and bit wear are investigated and bit failure vibration frequencies,regardless of the geological conditions,are introduced.Bit failure frequencies are experimentally investigated and analytically calculated.Finally,the effect of bit design parameters on the failure frequencies is presented for the application of bit wear condition monitoring and bit failure prediction. 展开更多
关键词 drillING Tricone bit VIBRATION WEAR Condition monitoring Failure prediction
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Similarity evaluation of stratum anti-drilling ability and a new method of drill bit selection
4
作者 YAN Tie XU Rui +4 位作者 SUN Wenfeng LIU Weikai HOU Zhaokai YUAN Yuan SHAO Yang 《Petroleum Exploration and Development》 CSCD 2021年第2期450-459,共10页
Considering the stratum anti-drilling ability,drill bit working conditions,drill bit application effect and drill bit economic benefits,the similarity of stratum anti-drilling ability was evaluated by grey relational ... Considering the stratum anti-drilling ability,drill bit working conditions,drill bit application effect and drill bit economic benefits,the similarity of stratum anti-drilling ability was evaluated by grey relational analysis theory to screen out candidate drill bits with reference values.A new comprehensive performance evaluation model of drill bit was established by constructing the absolute ideal solution,changing the relative distance measurement method,and introducing entropy weight to work out the closeness between the candidate drill bits and ideal drill bits and select the reasonable drill bit.Through the construction of absolute ideal solution,improvement of relative distance measurement method and introduction of entropy weight,the inherent defects of TOPSIS decision analysis method,such as non-absolute order,reverse order and unreasonable weight setting,can be overcome.Simple in calculation and easy to understand,the new bit selection method has good adaptability to drill bit selection using dynamic change drill bit database.Field application has proved that the drill bits selected by the new drill bit selection method had significant increase in average rate of penetration,low wear rate,and good compatibility with the drilled formations in actual drilling.This new method of drill bit selection can be used as a technical means to select drill bits with high efficiency,long life and good economics in oilfields. 展开更多
关键词 drill bit selection stratum anti-drilling ability grey relational analysis absolutely ideal solution relative distance measurement method entropy weight comprehensive performance of drill bit
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超短半径水平井铰接式柔性钻具耦合振动特性研究
5
作者 罗敏 莫亚虎 +2 位作者 李巧珍 徐亭亭 林志强 《应用数学和力学》 北大核心 2025年第3期298-309,共12页
在超短半径水平井侧钻技术中,柔性钻杆与导向筛管、钻头与岩石之间频繁地摩擦碰撞,可能导致柔性钻具因发生耦合振动而失效破坏,直接影响钻井安全和钻井效率.选取造斜段铰接式柔性钻具为研究对象,考虑柔性钻杆与导向筛管之间的接触非线... 在超短半径水平井侧钻技术中,柔性钻杆与导向筛管、钻头与岩石之间频繁地摩擦碰撞,可能导致柔性钻具因发生耦合振动而失效破坏,直接影响钻井安全和钻井效率.选取造斜段铰接式柔性钻具为研究对象,考虑柔性钻杆与导向筛管之间的接触非线性以及井底岩石对钻头的作用力影响,建立了造斜段铰接式柔性钻具耦合振动力学及有限元模型.通过对铰接式柔性钻具进行耦合振动动力响应分析,得到铰接式柔性钻具各方向的变形图以及不同位置柔性钻杆的横纵扭振动加速度响应曲线,然后讨论了钻压、转速对铰接式柔性钻具耦合振动特性的影响.结果表明:越靠近钻头处,柔性钻杆横向振动越剧烈,而扭转振动随井深呈周期性递减;钻压越大,柔性钻杆横向和扭转振动越大;转速越大,柔性钻杆横向振动越小,而纵向振动和扭转振动的变化受转速影响较小. 展开更多
关键词 柔性钻具 钻头-岩石 耦合振动 动力学 接触非线性
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美国干热岩大斜度定向井关键技术与应用
6
作者 李宽 施山山 +2 位作者 张恒春 吴纪修 王文 《钻采工艺》 北大核心 2025年第2期66-73,共8页
由美国能源部主导的FORGE项目在Milford场地部署的第一口大斜度定向井16A(78)-32井,由于花岗岩地层致密坚硬、井底温度高、井壁稳定性差等问题,定制了硬岩PDC钻头,该钻头从切削齿、切削深度控制组件、喷嘴等方面进行了优化,并结合机械... 由美国能源部主导的FORGE项目在Milford场地部署的第一口大斜度定向井16A(78)-32井,由于花岗岩地层致密坚硬、井底温度高、井壁稳定性差等问题,定制了硬岩PDC钻头,该钻头从切削齿、切削深度控制组件、喷嘴等方面进行了优化,并结合机械比能优化钻井技术,在花岗岩地层中机械钻速达到16 m/h、单只钻头进尺330 m以上,显著提高了钻井机械钻速和钻头寿命;使用蒸发冷却式钻井液冷却装备将井底循环温度控制在135℃以内,改善井下工具工作环境;采用机械式垂直钻井工具、XBOLT双信道随钻测量仪器等测控仪器与工具,控制实钻井眼轨迹严格参照设计轨道执行;并综合采用防堵塞取心、钻柱减阻降扭等技术手段,达到花岗岩地层机械钻速大于8 m/h、单只钻头进尺超过200 m的经济指标,钻井周期缩短近60%。 展开更多
关键词 干热岩 硬岩PDC钻头 钻井液冷却 井眼轨迹测控 机械比能优化钻井 防堵塞取心系统
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井下近钻头无线随钻测量技术研究及应用
7
作者 郝永军 《煤炭与化工》 2025年第2期46-49,53,共5页
近钻头电磁波随钻测量技术在井下定向钻探过程中,可提供孔底附近岩层的自然伽马值,从而对钻孔揭露的煤层、煤层顶底板岩性以及陷落柱、裂隙等构造进行有效识别。本文针对峰峰矿区地质条件复杂、陷落柱和裂隙等构造隐伏且无规律,以及采... 近钻头电磁波随钻测量技术在井下定向钻探过程中,可提供孔底附近岩层的自然伽马值,从而对钻孔揭露的煤层、煤层顶底板岩性以及陷落柱、裂隙等构造进行有效识别。本文针对峰峰矿区地质条件复杂、陷落柱和裂隙等构造隐伏且无规律,以及采掘作业安全需求与构造精度探查不足的问题,通过研究无线随钻伽马测量技术,结合近钻头电磁波技术,以峰峰集团孙庄矿126402工作面为例,优化了该技术在非取芯钻孔中的应用。研究过程中,在井下定向钻探中实时获取钻头位置信息,并对周围岩性进行精准判定。结果表明,该技术能够高效识别煤层、顶底板岩性及陷落柱、裂隙等构造,提高了井下地质、水文地质、瓦斯探查钻孔的钻探成果质量,提升了隐伏地质构造的预测预报能力,为煤炭安全高效开采提供了地质保障。 展开更多
关键词 近钻头 无线 随钻测量 伽马技术 煤矿井下
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复合冲击载荷抑制PDC钻头破岩粘滑振动的试验研究
8
作者 张恒 袁光杰 +3 位作者 倪红坚 杨恒林 付利 王元 《石油钻探技术》 北大核心 2025年第2期69-75,共7页
深井超深井钻井过程中,PDC钻头的粘滑振动是导致钻头非正常磨损的主要原因之一。为探索复合冲击载荷对PDC钻头粘滑振动的影响机制,利用冲击破岩试验装置研究了PDC钻头破岩过程中粘滑振动的发展规律;在此基础上,通过引入复合冲击载荷,分... 深井超深井钻井过程中,PDC钻头的粘滑振动是导致钻头非正常磨损的主要原因之一。为探索复合冲击载荷对PDC钻头粘滑振动的影响机制,利用冲击破岩试验装置研究了PDC钻头破岩过程中粘滑振动的发展规律;在此基础上,通过引入复合冲击载荷,分析了轴扭复合冲击载荷对PDC钻头破岩过程中粘滑振动的影响规律。研究发现:固定驱动转速条件下,随着送钻速度增快,PDC钻头的粘滑振动会明显增强;当平均钻压为20.12 kN时,粘滑比为1.31,钻头出现了间断停滞现象;粘滑振动的主频为冲击破岩试验装置扭转加载模块的一阶固有频率,复合冲击可以明显降低PDC钻头的粘滑现象,表现为主频处对应的转速显著降低;在试验参数范围内,频率50和100 Hz的复合冲击对粘滑振动的抑制效果最为明显。研究结果可为抑制PDC钻头破岩粘滑振动和研制复合冲击破岩工具提供指导。 展开更多
关键词 复合冲击钻井 PDC钻头 粘滑振动 钻井提速 破岩试验
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海洋智能钻井井下工程参数实时测量技术及工具研发
9
作者 李中 吴怡 +6 位作者 李辉 张天玮 焦金刚 邓月 满曰南 袁亚圣 李帅 《钻采工艺》 北大核心 2025年第1期63-69,共7页
海上油气钻井是一项高投入、高风险和高技术水平的隐蔽性地下工程,在钻井各个阶段均存在不同程度、形式各异的风险,尤其是在进行深层、深水、高温高压和复杂地质条件下钻井时,由于储层埋藏深、地质条件复杂,潜在风险更为突出,需要综合... 海上油气钻井是一项高投入、高风险和高技术水平的隐蔽性地下工程,在钻井各个阶段均存在不同程度、形式各异的风险,尤其是在进行深层、深水、高温高压和复杂地质条件下钻井时,由于储层埋藏深、地质条件复杂,潜在风险更为突出,需要综合运用地质、地震、测井、岩石力学、钻井工程、智能科学、计算机等多种学科。从工程技术角度出发,深入研究海上智能钻井的关键技术,为智能钻井工具研制、配套钻参优化软件系统研发奠定了技术基础。近年来随着钻井的智能化发展,对井底数据的精确性和实时性提出了越来越高的要求。目前,井底数据传输依赖传统的MWD模式,传输速度为8~15 bits,传输数据容量低,无法满足现场作业实时监测的需求,也无法应对智能井下数据传输分析需求。针对上述问题,文章从井下工程参数实时监测技术及工具入手,实现关键数据从计算获得到实时监测,通过数据优选和压缩技术,再结合LWD/MWD或智能钻杆进行井下数据低滞后传输,从而实现井下数据的实时监测,为监测井下状况和智能化钻井的实现提供了保障。 展开更多
关键词 近钻头 随钻测量 高集成化 无线短传
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基于近钻头工程参数的钻井参数优化方法研究
10
作者 范进朝 张涛 +4 位作者 房超 刘伟 许朝辉 林子力 庞海波 《石油矿场机械》 2025年第1期37-43,共7页
在实际钻井作业中,地面录井参数采样频率低、数据信息量少、距离钻头远,无法准确判断井下钻头工作状态,钻井参数调整主要依靠地面工程师的经验及对钻井数据的简单分析。鉴于此,开展基于近钻头工程参数测量数据的钻井参数优化方法研究。... 在实际钻井作业中,地面录井参数采样频率低、数据信息量少、距离钻头远,无法准确判断井下钻头工作状态,钻井参数调整主要依靠地面工程师的经验及对钻井数据的简单分析。鉴于此,开展基于近钻头工程参数测量数据的钻井参数优化方法研究。建立基于ANN神经网络的机械比能、机械钻速、粘滑振动水平之间的预测模型,平均绝对误差分别为43.865、0.013、0.099。提出了基于DE-NSGA-Ⅱ算法的钻井参数优化方法,利用该方法优化后的钻井参数,实现了最大的机械钻速、最小的机械比能、最大限度地抑制井下粘滑振动等目标,并给出最终的参数优化建议,从而有利于提升钻井效率,实现安全、高效、快速钻井。 展开更多
关键词 近钻头工程参数 人工神经网络 差分进化 非支配排序遗传算法
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旋挖钻机施工降噪设计与应用研究
11
作者 袁绪冲 赵卞 +2 位作者 吴宁林 陈强 宋满荣 《建筑施工》 2025年第3期373-377,390,共6页
以某地铁车辆段大型TOD桩基项目为工程依托,对旋挖钻机施工噪声控制问题展开系统研究。从最大的噪声源头出发对旋挖钻机施工全过程噪声进行研究,确定了排渣阶段噪声最为显著。从噪声的源头控制,提出了针对不同土层的静音排渣钻头,利用... 以某地铁车辆段大型TOD桩基项目为工程依托,对旋挖钻机施工噪声控制问题展开系统研究。从最大的噪声源头出发对旋挖钻机施工全过程噪声进行研究,确定了排渣阶段噪声最为显著。从噪声的源头控制,提出了针对不同土层的静音排渣钻头,利用针管注射器原理改变旋挖钻头原有的排土方式,将动力头频繁正反转动甩土转变为挤压推土,传力结构简单,且避免了钻头振动疲劳破坏的问题。仿真分析表明,静音排渣钻头在钻进取土和排渣卸土工况下均变形协调统一,受力状况良好,结构安全。工程实测降噪效果良好,能满足城市内夜间施工的要求,且排渣时间稳定,工作效率大幅提高。研究结果表明,研发的静音排渣钻头为旋挖钻机施工过程中的降噪问题提供了有效可行的方案。 展开更多
关键词 旋挖钻机 施工降噪 源头控制 静音排渣钻头 仿真分析 工程实测
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大直径钻进施工的配套钻具探究
12
作者 王刚 《煤矿机械》 2025年第4期132-134,共3页
我国煤炭矿储分布较广,不同地区的地质条件各具特色,钻探施工需要有针对性地制定相符的钻探工艺。首先介绍了结构相对稳定的矿井进行的普通工艺钻进,有施工简单、成孔快、经济成本低等优点;其次针对复杂地质矿井制定导向钻进工艺,可有... 我国煤炭矿储分布较广,不同地区的地质条件各具特色,钻探施工需要有针对性地制定相符的钻探工艺。首先介绍了结构相对稳定的矿井进行的普通工艺钻进,有施工简单、成孔快、经济成本低等优点;其次针对复杂地质矿井制定导向钻进工艺,可有效地为大孔径钻头提供钻进轨迹固定,具有提前确定透孔点、成孔率高、保护性强等诸多优点。现场应用表明,为不同的钻进工艺合理化选择配套钻具可大幅度提高成孔率。 展开更多
关键词 普通钻进 导向钻进 大螺旋钻头 全螺旋钻杆 导向钻头 导向钻杆
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近钻头伽马钻井技术在苏59-16-43H1井的应用
13
作者 冯荟锦 《石化技术》 2025年第1期234-236,共3页
近年来,随着苏里格气田剩余储量劣质化逐年加大,水平井非储层钻遇率增高,而提高储层钻遇率的关键是采用地质导向钻井技术。卡准高伽马顶底深度是对比邻井地层、判断储层位置的首要地质因素,但是目前多数随钻伽马、电阻率工具都是安装在... 近年来,随着苏里格气田剩余储量劣质化逐年加大,水平井非储层钻遇率增高,而提高储层钻遇率的关键是采用地质导向钻井技术。卡准高伽马顶底深度是对比邻井地层、判断储层位置的首要地质因素,但是目前多数随钻伽马、电阻率工具都是安装在螺杆之后,造成钻头处地质参数、工程参数存在较大的测量盲区,导致判断地层岩性和调整井眼轨迹存在滞后性。近钻头伽马工具安装在钻头和螺杆之间,直接测量钻头处的自然伽马和井眼轨迹参数,应用于地质导向方面具有显著优势,可以更准确、及时的卡层,指导钻头在优质储层中穿行。 展开更多
关键词 近钻头伽马 地质导向 卡层 轨迹控制
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A new method of combined rock drilling 被引量:5
14
作者 Tang Jiren Lu Yiyu +3 位作者 Ge Zhaolong Xia Binwei Sun Huijuan Du Peng 《International Journal of Mining Science and Technology》 SCIE EI 2014年第1期1-6,共6页
Based on the technologies of traditionally mechanical drilling and water jet,we propose a new method of abrasive water jet in combination with rock drilling,and establish a combined rock drilling system for the gas pr... Based on the technologies of traditionally mechanical drilling and water jet,we propose a new method of abrasive water jet in combination with rock drilling,and establish a combined rock drilling system for the gas pre-drainage.This study chose the common sandstone and silicon limestone as the rock sample.A series of experiments were completed in the case of dry drilling,existing technology drilling,combined drilling with high pressure water jet and combined drilling with abrasive water jet,respectively.The drilling efficiency and performance were contrasted and analyzed in detail.The results indicate that it is better to choose the method of combined drilling with the high-pressure water jet for soft rocks.The method of combined drilling with abrasive water jet is feasible for the hard rock drilling and has higher drilling efficiency and performance.In this paper,compared with the existing technology,the drilling depth has increased by about 65%,the axial force and torque have reduced by about 14%and 17%,respectively,and the drill wear reduces obviously in the same conditions. 展开更多
关键词 Gas extraction drilling Abrasive water jet Mechanical bit
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Numerical and experimental investigation on the depressurization capacity of a new type of depressure-dominated jet mill bit 被引量:1
15
作者 Xu-Yue Chen Tong Cao +3 位作者 Kai-An Yu De-Li Gao Jin Yang Hong-Shu Wei 《Petroleum Science》 SCIE CAS CSCD 2020年第6期1602-1615,共14页
Efficient cuttings transport and improving rate of penetration(ROP)are two major challenges in horizontal drilling and extended reach drilling.A type of jet mill bit(JMB)may provide an opportunity to catch the two bir... Efficient cuttings transport and improving rate of penetration(ROP)are two major challenges in horizontal drilling and extended reach drilling.A type of jet mill bit(JMB)may provide an opportunity to catch the two birds with one stone:not only enhancing cuttings transport efficiency but also improving ROP by depressuring at the bottom hole.In this paper,the JMB is further improved and a new type of depressure-dominated JMB is presented;meanwhile,the depressurization capacity of the depressure-dominated JMB is investigated by numerical simulation and experiment.The numerical study shows that low flow-rate ratio helps to enhance the depressurization capacity of the depressure-dominated JMB;for both depressurization and bottom hole cleaning concern,the flow-rate ratio is suggested to be set at approximately 1:1.With all other parameter values being constant,lower dimensionless nozzle-to-throat-area ratio may result in higher depressurization capacity and better bottom hole cleaning,and the optimal dimensionless nozzle-to-throat-area ratio is at approximately0.15.Experiments also indicate that reducing the dimensionless flow-rate ratio may help to increase the depressurization capacity of the depressure-dominated JMB.This work provides drilling engineers with a promising tool to improve ROP. 展开更多
关键词 Horizontal drilling Jet mill bit Bottom hole depressurization Bottom hole flow field Rate of penetration
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A drilling technology guided by well-seismic information integration 被引量:2
16
作者 LU Baoping YUAN Duo +1 位作者 WU Chao HOU Xutian 《Petroleum Exploration and Development》 2020年第6期1325-1332,共8页
The predictions by drilling-related mechanical and geological models are in some degree inaccurate due to non-unique solution of seismic velocity model.To address this problem,a new drilling technology guided by well-... The predictions by drilling-related mechanical and geological models are in some degree inaccurate due to non-unique solution of seismic velocity model.To address this problem,a new drilling technology guided by well-seismic information integration is proposed which consists of seismic velocity update of drilled formations,seismic velocity prediction of the formation ahead of drilling bit,and the prediction of geological feature and drilling geological environmental factors ahead of bit.In this technology,real information(velocity,formation and depth)behind the drilling bit and local pre-stack seismic data around the wellbore being drilled are used to correct the primitive seismic velocity field for a re-migration of seismic data and to update geological features and drilling geological environmental factors ahead of the drilling bit.Field application shows that this technology can describe and predict the geological features,drilling geological environmental factors and complex drilling problems ahead of the bit timely and improve the prediction efficiency and accuracy greatly.These new updated results are able to provide scientific basis for optimizing drilling decisions. 展开更多
关键词 formation ahead of bit seismic velocity model geological feature drilling geological environmental factor real time prediction drilling decision optimization
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具有独立缓冲结构的PDC—牙轮复合钻头研制 被引量:1
17
作者 杨迎新 牛世伟 +4 位作者 陈炼 李枝林 任海涛 姚建林 杨燕 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期96-104,共9页
油气勘探开发过程中,难钻地层钻井效率低、钻头寿命短是影响深井、超深井钻井周期和成本的瓶颈问题。钻头工作过程中切削结构轮流与井壁接触而产生的多边形效应是导致钻头不稳定工作、切削齿冲击失效的主要因素。为提高钻头工作稳定性,... 油气勘探开发过程中,难钻地层钻井效率低、钻头寿命短是影响深井、超深井钻井周期和成本的瓶颈问题。钻头工作过程中切削结构轮流与井壁接触而产生的多边形效应是导致钻头不稳定工作、切削齿冲击失效的主要因素。为提高钻头工作稳定性,提出了具有独立缓冲结构的PDC—牙轮复合钻头新结构,并针对四川盆地茅口组Ø311.2 mm井段常规PDC钻头冲击失效严重的问题,设计了3+3+3型(3个主刀翼、3个牙轮以及3个独立缓冲刀翼)的独立缓冲结构复合钻头,开展了全尺寸钻头室内钻进对比实验,并在川渝页岩气区块茅口组—栖霞组地层进行了实钻应用。研究结果表明:①独立缓冲结构复合钻头在常规复合钻头的牙轮切削结构和固定切削结构之间的空隙部位增设独立缓冲刀翼,有效缓解了多边形效应,对PDC齿形成很好的缓冲保护,同时分担了过大的钻压,限制了切削齿吃入深度,进而防止了钻头产生粘滑振动;②独立缓冲结构复合钻头钻压和扭矩波动小,扭矩为PDC钻头的1/5;③独立缓冲结构复合钻头取得了单只钻头进尺170 m的记录,比邻井同层位单只PDC钻头最高进尺提高了73.5%。结论认为,独立缓冲刀翼对提高钻头的稳定性起到了关键作用,不仅提高了钻头寿命,而且有效提高了复杂难钻地层及复杂结构井的综合钻井时效,有效降低了油气勘探开发成本。 展开更多
关键词 复合钻头 独立缓冲 多边形效应 钻头稳定性 钻井提速 硬地层
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万米深井上部大尺寸井眼钻柱动力学特性研究 被引量:5
18
作者 祝效华 李柯 +3 位作者 李文哲 贺明敏 佘朝毅 谭宾 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期49-57,共9页
油气勘探已向更深、更复杂的超深层的万米勘探新领域推进,但上部大尺寸井眼给万米深井的钻井提出了巨大挑战:岩石硬和返速低导致钻速慢,大尺寸井眼内剧烈振动导致钻具裂纹多发,钻压小则钻速慢,钻压稍大则下部振动快速加剧从而导致大尺... 油气勘探已向更深、更复杂的超深层的万米勘探新领域推进,但上部大尺寸井眼给万米深井的钻井提出了巨大挑战:岩石硬和返速低导致钻速慢,大尺寸井眼内剧烈振动导致钻具裂纹多发,钻压小则钻速慢,钻压稍大则下部振动快速加剧从而导致大尺寸钻具使用寿命远低于预期。为此,在对比研究了深地川科1井(以下简称SDCK-1井)和毗邻8000 m超深井上部井段钻柱振动问题基础上,基于全井钻柱系统动力学模型和数值仿真方法,针对性研究了大尺寸井眼中的钻柱动力学特性。研究结果表明:①井眼尺寸越大,钻头和下部钻具的振动越剧烈,SDCK-1井二开大尺寸井眼与邻井中等尺寸井眼相比(井深500 m处),其钻头及下部钻具振动强度均值分别增加了48.0%和41.5%,比SDCK-1井三开中等尺寸3000 m井深的钻头及下部钻具振动强度均值分别高了29.0%和2.9%;②相同井眼尺寸和岩石特性情况下,下部钻具组合比钻柱整体长度对钻头振动的影响更大,优化下部钻具组合能够明显改善钻头振动,保护钻头,同时还可以提高钻头破岩能量利用效率实现钻井提速;③在大尺寸井眼中钻头破岩激励向上传播,横向振动衰减慢于轴向振动衰减,大尺寸钻头扭矩更大且钻压和扭矩波动更加明显,因此从保护下部钻具的角度出发,大尺寸井眼钻具组合对抑制横振更加有效;④大尺寸井眼中下部钻具弯矩和弯矩波动更大,现场频繁出现的钻具裂纹除受控于整体振动强度较大以外,交变弯矩是裂纹发生的重要原因。结论认为,该研究成果揭示了超深井大尺寸井眼中钻柱的动力学特性,指出了应着重控制横振和交变弯矩,该认识可以为超深井上部大尺寸井眼钻井提供技术指导。 展开更多
关键词 超深井 科探井 SDCK-1井 大尺寸井眼 钻头振动 钻柱动力学 钻具裂纹
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降低井底岩石抗钻能力的钻速提高方法研究及钻头设计 被引量:3
19
作者 刘永旺 李坤 +3 位作者 管志川 毕琛超 霍韵如 于濮玮 《石油钻探技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第3期11-20,共10页
为解决深部地层岩石硬度大、研磨性强、地应力高及可钻性差导致的钻头破岩效率低、钻井速度慢的问题,在分析现有提速技术的基础上,提出了释放地层应力、降低井底岩石抗钻能力的钻井提速新思路,基于该思路设计了井底应力诱导卸荷钻头、... 为解决深部地层岩石硬度大、研磨性强、地应力高及可钻性差导致的钻头破岩效率低、钻井速度慢的问题,在分析现有提速技术的基础上,提出了释放地层应力、降低井底岩石抗钻能力的钻井提速新思路,基于该思路设计了井底应力诱导卸荷钻头、聚能攻击卸荷井底应力钻头、差压式钻头、中心差压式钻头、诱导卸荷与磨料射流联合作用钻头、阶梯式钻头和自激轴冲与诱导卸荷耦合破岩钻头等7种新式钻头。通过室内试验、现场试验,验证了其中2种钻头的提速效果:中心差压式钻头在室内试验中提速30.01%,现场试验最高提速318.11%;诱导卸荷与磨料射流联合作用钻头在室内试验中钻进石灰岩和红砂岩时分别提速59.0%和336.0%。该方法的提出及钻头的研制,为解决深部难钻地层的提速问题提供了新途径。 展开更多
关键词 应力卸载 深部地层 机械钻速 PDC钻头 钻头设计
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差压步进钻头提高破岩速度原理及现场试验
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作者 刘永旺 李坤 +6 位作者 管志川 刘嘉雄 呼怀刚 陈小元 王委 赵国山 张曙辉 《中国石油大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期101-108,共8页
井底岩石承受较大的原地应力作用,且随着井深增加原地应力呈增大趋势。原地应力的存在增加了岩石的压实程度,导致岩石坚硬、可钻性差、研磨性强等问题,成为破岩工具切削效率低、使用寿命短和钻井速度慢的最主要原因之一。针对此背景,提... 井底岩石承受较大的原地应力作用,且随着井深增加原地应力呈增大趋势。原地应力的存在增加了岩石的压实程度,导致岩石坚硬、可钻性差、研磨性强等问题,成为破岩工具切削效率低、使用寿命短和钻井速度慢的最主要原因之一。针对此背景,提出释放井底部分原地应力弱化地层抗钻特性提高破岩速度的理念,研发一种可释放井底部分原地应力弱化地层抗钻特性且能够集中钻压强化攻击能力的差压步进钻头,该钻头充分利用钻井过程中的井底钻压波动,实现扩眼钻头与领眼钻头钻压动态分配及钻进过程交替进行的目标,通过弱化地层、强化攻击及转化振动三重效果提高破岩速度。为验证差压步进钻头的应力释放效应,建立三维流固耦合的阶梯井底应力场模型,并在江苏油区某区块砾石层井段开展3口井的实钻试验。结果表明:阶梯井底能够使阶梯处岩石更易破碎;小直径领眼钻头应力释放效果较好;随着地层深度的增加,差压步进钻头应力释放效果更加显著,应力释放比约为60.2%;差压步进钻头提速效果显著,砾石层钻速较牙轮钻头提升可达161.89%,最高提速318.11%。 展开更多
关键词 钻井 井底原地应力 地层抗钻特性 差压步进钻头 应力释放 岩石破碎
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