井底温度对机械钻速影响数值模拟研究

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坚硬地层用低温电铸孕镶脉冲石油钻头的研制及其水力性能数值模拟

ｔｅｂｔｗｓｍａｅｈｉｌｐｌａｉｎｓｏｓｔａｈｉｈｓｌｎｅｖｃｉｎｉｈｐｎｔｔｎｒｔ．ｈｉａｄ．Ｔｅｆｄａｐｉｔｈｗｈｔｔｅｂｔａｏｇｓｒｉｅｌｅａｄｈｇｅｅｒｉａｅｅｃｏｆａｏ
油钻头，并对钻头的流场进行了数值模拟。现场应用表明，该钻头具有寿命长、机械钻速高的特点。关键词：孕镶钻头；射流；冲；脉数值模拟
中图分类号：６４４Ｐ３．１文献标识码：Ａ文章编号：６２— ４８２１）４—０６０１７７２（０２００４— ５
始终是新的金刚石，在地层和钻进参数不变的条件
℃ 以上高温，而低温电铸孕镶脉冲石油钻头的全过程是在室温环境中进行的，只需２３（的常温，Ｏ～０。二因而极大地保护了金刚石的原有强度，全避免了完金刚石的高温损伤。
Ｙｎ，ａ
ＲｅｅｒｈｏＤｅｅｏｓａｃｎｖｌｐｍｅｔｆＬｏ－ｅｐａｔｒｅｔｏａｅＩｐｅｎａｔｎｇＰｕｓＰｅｒｌｕｍｔａｎｎｏｗｔｍｅｒｕｅＥｌｃｒｐｌｔｄｍｒｇｉｌｅｔｏｅＢｉｄＮｕｍｅｉａｒｃｌ
途径，研制了低温电铸孕镶脉冲石油钻头（１。图）该钻头完全有别于牙轮钻头和无压浸渍ＰＣ钻头，Ｄ不仅外形完全不同，外表连金刚石也看不到，产工生

【国家自然科学基金】_钻进速度_基金支持热词逐年推荐_【万方软件创新助手】_20140802

2井参数岩石可钻性岩屑
推荐指数 1 1 1 1
2010年序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
科研热词高温高压冲击功率转速花岗岩水力结构喷嘴单位破岩能耗刀翼冲击频率冲击旋转冲击凿岩 pdc钻头 cfd
推荐指数 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2014年序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
2014年科研热词钻锚机钻臂钻进速度跃移煤巷顶板锚固孔滚动水平井欠平衡机液耦合携岩悬浮应力状态岩屑运移多相流多体动力学可视化实验刚柔耦合推荐指数 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2011年科研热词推荐指数钻井液 2 高聚物 1 高压脉冲水射流 1 页岩气 1 钻探 1 钻孔 1 酸化 1 自进式 1 粒子冲击钻井 1 空气钻井 1 破胶 1 石门揭煤 1 白云岩层 1 生物酶 1 煤层钻孔 1 煤层气水平井 1 潜孔钻头 1 泥浆钻井 1 油页岩 1 水力结构 1 气固两相流 1 气体钻井 1 气体渗透率 1 松辽盆地 1 有限元 1 无固相 1 旋转触探 1 旋转密封 1 数值模拟 1 振动 1 影响半径 1 岩石本构关系 1 岩石力学 1 岩土工程 1 尖齿状金刚石复合片钻头 1 喷嘴结构 1 周期运动 1 吸附膜 1 动力学 1 分岔 1 冲击动力学 1 冲击 1 全井段钻柱 1
推荐指数 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2011年序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43

ＰＤＣ_钻头复合冲击钻进动力学研究

２０２３年第５２卷第５期第１２页石油矿场机械犗犐犔　犉犐犈犔犇　犈犙犝犐犘犕犈犖犜２０２３，５２（５）：１２２０文章编号：１００１３４８２（２０２３）０５００１２０９犘犇犆钻头复合冲击钻进动力学研究邓银江１，郭正伟１，魏秦文１，程泽正１，向荣洵２（１．重庆科技学院，重庆４０１３３１；２．重庆青山工业有限责任公司，重庆４０２７７６）摘要：深部地层的环境温度高，岩石硬度大、研磨性强。

采用ＰＤＣ钻头常规钻井方式，钻头的破岩效率低、机械钻速慢。

介绍了１种轴扭复合冲击破岩工具的结构和工作原理。

建立ＰＤＣ钻头破岩理论模型和数值分析模型，并进行对比分析，得出了常规钻进和轴扭复合冲击钻进过程中ＰＤＣ钻头的运动轨迹和岩石破碎过程应力变化规律。

分析发现，复合冲击作用下岩石裂纹发生快，更容易产生体积破碎，岩石表面能够形成连续均匀的破碎坑，相比常规钻进能够提速３０％左右。

该研究为轴扭复合冲击破岩提供了理论依据，对深井油气田开发具有重要意义。

关键词：ＰＤＣ钻头；复合冲击工具；动力学中图分类号：ＴＥ９２１．１０７文献标识码：Ａ犱狅犻：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１３４８２．２０２３．０５．００２犛狋狌犱狔狅狀犘犇犆犅犻狋犆狅犿狆狅狌狀犱犐犿狆犪犮狋犇狉犻犾犾犻狀犵犇狔狀犪犿犻犮狊ＤＥＮＧＹｉｎｊｉａｎｇ，ＧＵＯＺｈｅｎｇｗｅｉ，ＷＥＩＱｉｎｗｅｎ，ＣＨＥＮＧＺｅｚｈｅｎｇ，ＸＩＡＮＧＲｏｎｇｘｕｎ（１．犆犺狅狀犵狇犻狀犵犝狀犻狏犲狉狊犻狋狔狅犳犛犮犻犲狀犮犲犪狀犱犜犲犮犺狀狅犾狅犵狔，犆犺狅狀犵狇犻狀犵４０１３３１，犆犺犻狀犪；２．犆犺狅狀犵狇犻狀犵犜狊犻狀犵狊犺犪狀犐狀犱狌狊狋狉犻犪犾犆狅．，犔狋犱．，犆犺狅狀犵狇犻狀犵４０２７７６，犆犺犻狀犪）犃犫狊狋狉犪犮狋：ＴｈｅｎｕｍｂｅｒｏｆｄｅｅｐｐｕｍｐｉｎｇｗｅｌｌｓｉｎＳｈｅｎｇｌｉＯｉｌｆｉｅｌｄｈａｓｉｎｃｒｅａｓｅｄａｎｎｕａｌｌｙ，ａｎｄｔｈｅａｖｅｒａｇｅｐｕｍｐｗｏｒｋｏｖｅｒｐｅｒｉｏｄｉｓｒｅｌａｔｉｖｅｌｙｓｈｏｒｔ．Ｏｎｅｏｆｔｈｅｍａｉｎｒｅａｓｏｎｓｉｓｔｈｅｆａｉｌｕｒｅｏｆｔｈｅｐｕｍｐ．Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｓｅｒｖｉｃｅｌｉｆｅｏｆｔｈｅｄｅｅｐｓｕｃｋｅｒｒｏｄｐｕｍｐ，ｔｈｅｌｅａｋａｇｅｏｆｔｈｅａｍｂｉｅｎｔｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｉｎｔｈｅｄｅｅｐｅｒｆｏｒｍａｔｉｏｎｓｉｓｈｉｇｈａｎｄｔｈｅｒｏｃｋｉｓｈａｒｄａｎｄａｂｒａｓｉｖｅ．ＴｈｅｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｄｒｉｌｌｉｎｇｍｅｔｈｏｄｕｓｉｎｇＰＤＣｂｉｔｈａｓｌｏｗｒｏｃｋｂｒｅａｋｉｎｇｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙａｎｄａｓｌｏｗｍｅｃｈａｎｉｃａｌｄｒｉｌｌｉｎｇｒａｔｅ．Ｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｗｏｒｋｉｎｇｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆａｎａｘｉａｌｔｏｒｓｉｏｎｃｏｍｐｏｓｉｔｅｉｍｐａｃｔｔｏｏｌｗｅｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．ＴｈｅｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｍｏｄｅｌａｎｄｎｕｍｅｒｉｃａｌｍｏｄｅｌｆｏｒＰＤＣｂｉｔｂｒｅａｋｉｎｇｒｏｃｋｗｅｒｅｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ，ａｎｄａｃｏｍｐａｒａｔｉｖｅａｎａｌｙｓｉｓｗａｓｃｏｎｄｕｃｔｅｄｔｏｏｂｔａｉｎｔｈｅｍｏｖｅｍｅｎｔｔｒａｊｅｃｔｏｒｙｏｆＰＤＣｂｉｔａｎｄｔｈｅｓｔｒｅｓｓｖａｒｉａｔｉｏｎｌａｗｏｆｔｈｅｒｏｃｋｂｒｅａｋｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｄｕｒｉｎｇｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｄｒｉｌｌｉｎｇａｎｄａｘｉａｌｔｏｒｓｉｏｎａｌｃｏｍｐｏｓｉｔｅｉｍｐａｃｔｄｒｉｌｌｉｎｇ．Ｉｔｗａｓｆｏｕｎｄｔｈａｔｕｎｄｅｒｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｃｏｍｐｏｓｉｔｅｉｍｐａｃｔ，ｒｏｃｋｃｒａｃｋｉｎｇｏｃｃｕｒｓｑｕｉｃｋｌｙａｎｄｖｏｌｕｍｅｃｒｕｓｈｉｎｇｉｓｍｏｒｅｌｉｋｅｌｙｔｏｏｃｃｕｒ，ａｎｄｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓａｎｄｕｎｉｆｏｒｍｃｒａｔｅｒｓｃａｎｂｅｆｏｒｍｅｄｏｎｔｈｅｒｏｃｋｓｕｒｆａｃｅ，ｗｈｉｃｈｃａｎｉｎｃｒｅａｓｅｔｈｅｓｐｅｅｄｂｙａｂｏｕｔ３０％ｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｄｒｉｌｌｉｎｇ．Ｔｈｉｓｓｔｕｄｙｐｒｏｖｉｄｅｓａｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｂａｓｉｓｆｏｒａｘｉａｌｔｏｒｓｉｏｎａｌｃｏｍｐｏｓｉｔｅｉｍｐａｃｔｒｏｃｋｂｒｅａｋｉｎｇ，ｗｈｉｃｈｉｓｏｆｇｒｅａｔｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅｔｏｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｄｅｅｐｗｅｌｌｏｉｌａｎｄｇａｓｆｉｅｌｄｓ．犓犲狔狑狅狉犱狊：ＰＤＣｂｉｔ；ａｘｉａｌｔｏｒｓｉｏｎａｌｉｍｐａｃｔｔｏｏｌ；ｄｙｎａｍｉｃｓ　收稿日期：２０２３０３１６　基金项目：重庆市自然科学基金项目“异形单牙轮钻头破岩机理研究”（ＣＳＴＣ２０２０ＪＣＹＪＭＳＸＭＸ０１６９）；重庆市自然科学基金项目“气体钻井钻具传动主轴动力学建模与安全控制研究”（ＣＳＴＣ２０２０ＪＣＹＪＭＳＸＭＸ０４１２）；重庆市教委科学技术研究项目“深井硬岩地层异形单牙轮钻头结构与性能关系研究”（ＫＪＱＮ２０２１０１５０４）。

深部建井力学-概述说明以及解释

深部建井力学-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述部分：深部建井力学是石油工程领域中一个重要的研究方向，它涉及到在地下深部进行井的钻探和建设过程中所面临的各种力学问题。

随着人们对深海和深层地下资源的开发需求不断增加，深部建井力学的研究变得更为重要和紧迫。

本文旨在全面介绍深部建井力学的相关内容，从概念、理论和方法等方面进行探讨和分析。

首先，我们将对深部建井力学的概念和定义进行说明，明确其研究范围和意义。

其次，我们将介绍本文的结构和内容安排，以便读者能够清晰地了解文章的整体框架和各个部分的内容。

最后，我们将阐述本文的目的和意义，以及预期的研究成果和贡献。

通过对深部建井力学的全面介绍和分析，我们旨在提高人们对该领域的认识和理解，为深部建井工程的安全和高效进行提供理论支撑和技术指导。

在实践中，深部建井过程中会遇到材料力学、岩土力学、地下水力学等多个学科的交叉问题，通过深入研究深部建井力学，我们可以为解决这些问题提供科学依据和解决方案。

总之，本文将详细介绍深部建井力学的相关内容，包括概念、理论和方法等方面，以期为石油工程领域的相关从业人员及研究者提供参考和借鉴，同时促进深部建井领域的科学研究和技术创新。

1.2 文章结构文章结构部分内容如下:2. 正文在本篇长文中，我们将围绕着深部建井力学展开讨论。

文章主要分为以下几个部分：2.1 深部建井力学概述在本节中，我们将对深部建井力学进行全面的介绍和概述。

我们将讨论建井力学的定义、发展历程以及其在工程实践中的重要性。

同时，我们还将介绍深部建井力学涉及的相关理论和技术。

2.2 深部建井力学要点1在这一部分，我们将详细探讨深部建井力学的第一个重要要点。

我们将讨论该要点涉及的基本原理、应用案例以及对工程实践的影响。

通过深入研究和分析，我们将帮助读者更好地理解深部建井力学的实质和作用。

2.3 深部建井力学要点2接下来，我们将深入探讨深部建井力学的第二个重要要点。

我们将对该要点的背景、原理和相关技术进行详细讲解和分析。

地热井钻完井技术

二、地热井与热采井完井方式的不同
1、保温管被动保温存在的问题：一方面，预应力隔热管的制造工艺复杂，以
致真空度普遍偏低；另一方面，随着隔热管长期的使用，在经过多轮次的蒸汽吞吐或长时间使用后，由于氢害及磨损严重等问题，依然存在着隔热效果差及蒸汽泄露，导致热损失严重及过早失效等问题。此外，目前隔热油管及套管下井深度通常在 1600m左右，不能满足深层地热井深度的需要要求，并且投资大，影响地热井的高效经济开发。。
井下作业公司
二、地热井与热采井完井方式的不同
（一）热采井井筒保温技术
1、保温管被动保温稠油热采井采用的隔热管保温技术，在现场应用的隔热管
包括隔热油管及隔热套管，其中应用最多的是隔热油管，也主要是应用于稠油热采注蒸汽开发井中。
二、地热井与热采井完井方式的不同
1、保温管被动保温保温管也称隔热管，大致由连接扣、惰性腔室和外管组成。
提纲
一、前言二、地热井与热采井完井方式的不同三、地热井钻完井技术四、地热井试采技术五、地热井利用技术六、结束语
井下作业公司
三、地热井钻完井技术
地热井井身结构目前的地热开发根据储层类型主要采用以下两种完井井身结构：（1）砂岩地热储层：一开下套管固井，二开直接下套管，仅封固一开与二开套管重叠区域的部分层段，三开悬挂筛管或滤水管取水；（2）基岩地热储层：一开及二开下套管固井，三开裸眼段取水。
二、地热井与热采井完井方式的不同
（三）地热井完井方式
通过对国内地热资源开发利用的研究及我们在地热钻井方面积累的经验，发现在国内地热井完井通常采用两种完井方式，一是在储层为潜山地层采用技术套管加裸眼方式完井，二是在储层为砂岩等不稳定地层采用套管悬挂方式。

井温对螺杆钻具使用性能的影响

（ＺｈｏｎｃｈｅｎＭａｃｈｉｎｅｒＭａｎｕａｃｔｕｒｉｎＣｏｍａｎＢｏｈａｉＯｉｌＥｕｉｍｅｎｔ，Ｔｉａｎｉｎ３００２８０，Ｃｈｉｎａ）ｇｇｙｆｇｐｙ，ｑｐｊ
２研究对策
２．１改进配方
２．１．１采用氢化丁腈橡胶（ＨＮＢＲ）
氢化丁腈橡胶（是将乳剂丁腈橡胶溶于ＨＮＢＲ）适当溶剂中，在贵金属催化剂下，高压氢还原而得。与传统的丁腈橡胶（相比，其分子结构中含有ＮＢＲ），它不仅具有Ｎ少量或不含碳碳双键（ＣＢＲ的Ｃ）耐油、耐磨、耐低温等性能，而且还具有更优异的耐热氧老化、耐臭氧、耐化学介质、良好的动态性能等。通过试验证明，采用ＨＮＢＲ可以使橡胶耐温达到，但仍不能满足越来越高的使用要求。在实１５０℃ 人们通过各种手段改进ＨＮ践过程中，ＢＲ中Ｈ的饱和度，使其处于饱和状态，以此提高其耐温性能。
表１２种硫化体系在１７５ ℃ 时热氧老化数据对比性能指标硬度／ＨＡ拉伸强度／ＭＰａ扯断伸长率／％撕裂强度／ＭＰａａ１００％定伸／ＭＰ过氧化物硫化体系０ｄ７２１９．７３９８５３．５３．３９３ｄ７４１９．３３７８５８．１２．５９变化率／％２．８－２．０－５．０８．６－８．０５ｄ７６１８．９３５２６３．５２．４０变化率／％５．６－４．１－１１．６１８．７－２９．２０ｄ６８１９．９６６５５２．５２．５５３ｄ７２１３．８７３９５４．０１．８５硫磺硫化体系变化率／％５．９－３０．７１１．１－２．９－２７．５５ｄ７４１２．９７１５６６２．０３变化率／％８．９－３５．２７．５２２５．７－２０．４

长深井区水平井钻井技术的研究与应用

长深井区水平井钻井技术的研究与应用张柏枫,王利国,杨广清(大庆钻探工程公司测井公司,黑龙江大庆　138000) 摘　要:为满足长深井区深层天然气开发的需要,在分析该地区水平井钻井技术难点的基础上,提出了井身剖面优化设计、螺杆钻具优选、钻头优选、钻具组合及水力参数优化设计以及钻井液的高温抗污染技术、高温携岩技术和高温润滑技术等一系列水平井钻井配套技术。

该套技术在长深平1井的钻井过程中进行了现场试验,施工顺利,机械钻速提高明显。

现场应用表明,所提出的水平井钻井配套技术适合于长深井区欠平衡水平井钻井的施工,为该地区深层天然气的高效开发创造了技术条件,具有推广应用的价值。

关键词:长深;水平井;气藏;欠平衡钻井;配套技术中图分类号:T E243+.1 文献标识码:A 文章编号:1006—7981(2012)15—0107—021　概述长深井区是吉林油田近两年深层天然气开发的主战场。

为降低开发综合成本,提高气田采收率,该地区开发方案部署中以水平井开发为主,其中营城组部署了6口水平井,登娄库组部署了7口水平井,计划动用地质储量425亿m 3。

由此可见,总结一套适合于长深井区水平井钻井施工的配套技术是确保该地区开发方案顺利实现的技术关键。

2　长深井区水平井钻井配套技术长深井区水平井由于造斜段和水平段地层硬、研磨性强,且井底温度高,对钻头和螺杆钻具的选择、钻井液性能都提出了更高的要求,在大斜度段和水平井段施工具有较大难度。

目前国内深层水平井钻井所钻遇的地层还没有达到长深井区的硬度、研磨性以及地温梯度[1～6],特别是利用水平井开发深层火成岩油气藏尚没有成熟经验,地质导向难度高。

另外为减轻气层污染,提高钻井速度,水平段钻井过程中采用了欠平衡钻井方式,从而进一步增加了施工难度。

通过研究与试验,形成了一系列长深井区水平井钻井施工的配套技术,提高了钻井速度和质量。

2.1　井身剖面优化设计技术井身剖面设计的好坏不仅直接影响到实钻井眼轨迹控制的难易程度,而且还会影响到实钻轨迹对储层变化的应变能力[7～9]。

钻井井径扩大率影响因素分析

钻井井径扩大率影响因素分析摘要：延长气田完井时管柱下入遇阻风险大.针对井下复杂情况.从前期勘探井及后期的开发井钻进过程来看，钻遇部分地层较易发生复杂情况，主要表现为井壁失稳引起的井漏、井壁坍塌及坍塌掉块造成的井径扩大率超标等。

本次研究为降低钻井过程中不必要损失，通过对历史资料分析及潜在因素理论讨论，分析井径扩大率影响因素。

地质因素上，本区域含多套岩性不同地层，其中上古生界石盒子、石千峰组、井段长夹层多，井径扩大率高，易垮塌、缩径，易井喷，上部地层刘家沟、纸坊组、和尚沟组承压能力低，易卡钻。

工程因素方面，井壁长时间浸泡以及泥浆性能、钻井液体系不达标、排量及钻井方式不当是造成井壁坍塌的主要因素。

本文分析现场施工中上部地层出现复杂情况的原因，挖掘问题根源，找寻处理思路，制定技术措施、后续的推广应用等方面进行了总结分析，并针对解决井径扩大问题提出合理化建议。

关键词：延长气田；钻井工程；井径扩大；井壁坍塌Key Words：Yanchang gas field; Drilling engineering; Well diameter expansion; Shaft wall collapse0.引言井眼打开后，钻井液液柱压力取代地层原先的支撑，若钻井液密度过低，井壁通常会发生坍塌。

如图0-1，其中AC段为钻头直径，BD段为发生复杂情况后，井壁坍塌后井眼扩大的直径。

井径扩大率K为（D BD-D AC）/D AC×100%。

图0-1 井眼扩大前后示意图随着新环保法的实施及钻井五大标准的推出，对钻井工作提出更高的要求及挑战。

施工过程中由于受井场缺水等自然条件、钻井投资减少等限制，部分井没有大循环池，采用全过程小循环钻进。

并且随着新型钻井液体系的推广，以及泥浆不落地设备及工艺的应用，新技术的落地应用对钻井工程提出了更大的挑战。

作为钻井技术人员应尽快适应当前钻井形势,攻关推广新技术，克服困难，优质高效的完成钻井施工任务。

浅议大井眼钻井技术

浅议大井眼钻井技术科学探索井是中海油总公司重点项目，该井是目前渤海湾油田历史上最深的一口预探井，设计垂深5355m，预测地层压力系数1.65，最高井底温度180℃，设计目的层为含H2S和CO2的气层，因此该井也是一口典型的高温高压含硫气井。

通过精细准备及精心施工，科学探索井于2010年顺利完钻，创造了渤海油田钻井作业多项纪录，其中该井φ444.5mm井眼由井深500m，顺利、高效钻穿明化镇组软泥岩近2200m至中完井深2700m，成为渤海油田大井眼钻达深度新记录，其在钻井过程中所采用的一些优快钻井技术措施具有一定探讨和研究的价值。

1 大井眼作业难点分析1.1 机械破岩能量严重不足大尺寸井眼钻头的破岩体积大，φ444.5mm钻头的破岩体积是215.9mm钻头破岩体积的4.24倍，φ311.1mm钻头的破岩体积是φ215.9mm钻头破岩体积的2.08倍[1]。

从目前钻井实际情况来看，当应用PDC钻头时，施加在φ444.5mm 与φ311.1mm钻头上的钻压一般均在50～70kN左右，转速一般为60～80r/min，相比而言显然φ444.5mm钻头在井底的机械破岩能量（单位面积上的钻压×转速）相对不足，如表2所示。

其钻头很难吃入岩石，破岩方式主要以研磨为主，而不是体积破碎，导致钻头破岩效率很低，从而影响了机械钻速的提高。

表2 不同尺寸井眼的破岩体积和机械能量对比钻头尺寸/mm 井底面积/cm2 破岩体积/cm3*m-1 破岩体积比值钻压/kN 转速/r*min-1 单位井底面积钻压*转速比值，%Φ215.9 365.91 36591 1 60 80 1.31 100Φ311.1 759.75 75975 2.08 60 80 0.63 48.1Φ444.5 1551.01 155101 4.24 70 80 0.36 27.51.2 钻井时钻具蹩跳严重大尺寸井眼扭矩变化大、地层非均质、井底清洗不干净、切削齿吃入不好、高转速时扶正器碰刮井壁，会引起跳钻，造成PDC钻头钻进不平稳，降低钻头机械破岩能量，并且容易造成崩齿损伤钻头，降低作业效率。

苏里格气田水平井苏25—2—2H井身轨迹控制技术

苏里格气田水平井苏25—2—2H井身轨迹控制技术摘要：本文以开发苏里格地区的一口二开水平井苏25-2-2H井施工为例，介绍了内蒙古苏里格地区施工长水平段气井的钻井施工轨迹控制经验，以期对本地区后续同井型水平井施工有一定的指导意义。

关键词：鄂尔多斯盆地伊陕斜坡二开水平段轨迹控制鄂尔多斯盆地位于中国中部地区，面积约25×104km2，盆地南部中生界富含石油，中北部古生界富集天然气。

苏里格气田位于鄂尔多斯盆地中部，是我国陆上目前已发现的最大天然气田，自2000年开展系统评价勘探以来，已在上古生界二叠系碎屑岩地层中获得天然气三级储量8606167×108m3。

苏25-2-2H构造位置位于鄂尔多斯盆地伊陕斜坡的一口水平井，井深4297.4m，垂深3215.3m，水平段长800m，靶点3个；实际完钻井4262m，垂深3223.91m，水平段长800m，靶点3个，同时打破苏里格气田水二开大井眼水平井、钻井时效最高两项记录。

该井由渤海钻探定向井公司提供技术服务，施工全程采用国产海蓝L+MWD无线测量仪器，准确控制了井眼轨迹，实现了800m水平段中砂岩穿透率90%以上，达到了地质、工程设计目的。

一、苏25-2-2H实钻施工1.伊陕斜坡构造特点鄂尔多斯盆地总体构造形态表现为边部构造发育，内部为一地层倾角不足1°的西倾大单斜，苏里格气田处在伊陕斜坡的北部中段，为宽缓西倾的单斜，平均坡降为3～～5m/km。

盒8段储层主要为石英砂岩，石英含量较高，一般为80%～90%；其次为岩屑，岩屑含量为8%～12%，主要为变质岩岩屑和少量火成岩岩屑，仅局部层段偶见少量长石颗粒。

砂岩多以中粗粒、粗粒结构为主，为再生式—孔隙式胶结；岩屑含量相对较高，局部可达30%以上，主要为火成岩岩屑和中浅变质岩岩屑，以中—粗粒结构为主，为孔隙式胶结。

紧邻以石英为主的西部物源区，地理位置独特，石英含量较高，粒度较粗，分选较好，抗压实能力强。

深井钻完井施工难点与技术对策浅析

深井钻完井施工难点与技术对策浅析深井钻完井施工具有机械钻速低、事故复杂多、固井质量差、钻井周期长等特点，在对深井钻完井施工中钻遇地层压力、研磨性、地层温度和固井质量等方面难点分析基础上，提出了在设备配套、井身优化、钻井液和完井方面相应的对策，对提高深井钻完井施工效率和质量具有一定的意义。

标签：深井施工;技术难点;对策随着油气勘探的不断深入，在我国的各个大油田深井的钻井规模和数量在逐年增多，积极攻关防斜打快技术、钻具组合优化技术、钻头优选及钻井参数优化技术，以及自动化钻井技术，使我国的深井钻井的平均井深逐年增加，平均机械钻速也在逐年升高，取得了一定的成果，但是与国外先进的钻井技术水平还存在一定的差距，还需要进一步攻关。

1 深井钻完井施工的难点分析多年的深井钻井技术攻关和现场实践使我们深刻的认识到，深井钻井与浅层井钻井、中深井钻井存在非常大的差别，随着井深不断地增加，其施工的难点逐渐凸显，深井钻井施工主要存在以下几个方面的难点。

1.1 钻遇压力层系多对于一口7000m的深井来说，会从新地层到老地层逐渐加深钻进，在这一钻进过程中，由于地层形成时期的地层压力不同，会钻遇从压力系数为0.8到2.2的多套压力层系，地层压力层系的增多，会使在同一井身结构下存在喷漏同层，这样就会极大地增加深井钻井施工的难度，甚至会发生有发生井喷的风险。

1.2 地层研磨性强深井钻井不是皮下注射，钻遇的地层会越来越古老，在这些古老的地层中，存在硬性的泥岩地层、研磨性强、石英含量高的火山岩地层和一些花岗岩等基岩地层，这些地层的研磨性非常强，限制了PDC钻头的使用，在遇到这些地层的时候只能使用牙轮钻头进行钻进，，行程钻速特别低，严重地影响了施工效率。

1.3 井底温度高随着井深不断增加，井底的温度不断升高，例如松辽盆地的地温梯度为4度/100m，对于该盆地的5000m的深井来说，井底的温度就达到200℃，这么高的井底稳定给钻井液的稳定性提出了非常高的要求，同时高温度也限制了井下仪器和工具的应用，使钻井效率受到限制。

小井眼PDC钻头+螺杆钻具提速技术研究

设备管理与维修2021翼2（上-下）小井眼PDC 钻头+螺杆钻具提速技术研究魏向辉，宋苏涵，张斌，辛常青，吴殿友（中国石油渤海石油装备钻井装备分公司，天津300280）摘要：采取小井眼钻井技术是减少泥浆用量、降低废弃物和减少固井成本的有效途径，但由于小井眼钻井环形空间小、泥浆排量小，导致钻头泥包、小螺杆钻具输出扭矩低等问题，在加上小尺寸PDC 钻头定向工具面不稳、螺杆钻具防托压效果不好，使其机械钻速慢、使用寿命低。

针对小井眼施工及工况特点，以PDC 钻头的防泥包设计、螺杆钻具的防托压设计、小尺寸PDC 钻头和螺杆钻具的高攻击性、高造斜、高抗磨等个性化设计为基础，形成了一套小井眼PDC 钻头+螺杆钻具优化配置提速技术，达到提高机械钻速、减少起下钻次数、缩短钻井周期、降低钻井成本的目的。

关键词：PDC 钻头；小井眼；泥包；进尺；造斜；高抗磨；个性化设计中图分类号：TE246文献标识码：B DOI ：10.16621/ki.issn1001-0599.2021.02.110引言随着原油价格持续低迷和低品位储量的增加，作为低成本开采技术之一的小井眼钻井技术成了继水平井钻井技术之后的又一研究热点。

首先，我国探明储量中有大量的低渗油田和较小的边际油藏，应用常规钻井开发难于取得预期的经济效益，低成本的小井眼钻井技术，使这些地区进一步的开发成为可能。

再者，钻井占地和环境污染问题日益突出，小井眼钻井会缓解这方面的矛盾，小井眼比常规井眼井径缩小，钻井液用量及岩屑量大幅度减少，可有效减少废弃物和降低固井成本。

长庆苏里格气田位于鄂尔多斯盆地陕北斜坡的西北侧，是目前中国陆上发现的一个特大型气田。

前期生产井段主要采用椎216mm 井眼下椎89mm 油管直接固井，固井井段长、成本高，同时随着新环保法的实施，采取“泥浆不落地”技术替代泥浆池后，也需要进一步减少泥浆使用量，降低泥浆处理成本。

因此在苏里格南区块等多个区块进行了小井眼钻井试验及批量推广，采用618英寸或6英寸小井眼替代常规812英寸井眼，取得了较好的降本效果。

深井、超深井钻井技术研究

二、国内深井、超深井钻井技术发展状况
我国的深井钻井发展较晚，整个发展过程可分为３个阶段。第一阶段从１９６６年到１９７５年。１９６６年７月８日我国第一口深井大庆松基
６井（井深４７１９ｍ）完成，标志着我国钻井工作由打浅井和中深井发
钻头的破岩效率，避免井底重复破碎。３．选用中转速的镶齿滑动轴承牙轮钻头（如ＨＪ５２７和ＨＪ５３７）、镶齿滚动轴承牙轮钻头（如Ｇ５２７和Ｇ５３７）和高转速的钢齿滚动金属密
从此开始，９ｏ年代前期川东气区的勘探开发也进入了高潮，使我国深井、超深井钻井工作进入规模性应用阶段。
１．研制或引进适应高转速的天然和人造金刚石混合孕镶的自锐式金刚石钻头和长寿命、高转速的涡轮钻具，并试验和总结出一套相应的工艺技术措施。这种自锐式金刚石钻头在欧洲已成功地应用到深井
对深井、超深井的界定，在国内外不同教科书上有不同的概念。在我国一般把井深超过４５００ — ６０００ｍ的井定义为深井，井深超过６０００ｍ的定义为超深井。
展到打深井的阶段。第二阶段从１９７６年到１９８５年。１９７６年４月３０日，我国第一口超深井四川女基井（井深６０１ｌｍ）完成，标志着我国钻井工作由打深

关于油藏数值模拟辅助历史拟合技术的应用

扶正器(1.45m)+Ф165.1mm钻铤1根(9.68m)+Ф214mm扶正器(1.45m)+Ф165.1mm钻铤7根(65.29m)+Ф127mm加重钻杆14根(131.64m)+Ф127mm钻杆。

3 现场应用情况(3)气举情况首先用清水将泥浆替出，然后开始分两段气举。

第一次气举：气举井深1018.17m，历时1h30min。

第二次气举：下钻至井深1636.52m开始第二次气举，历时1h40min。

最后注空气干燥井筒，立压1MPa，空气流量120m3/min，历时4h40min。

(2)空气钻进情况钻井参数：空气排量120m3/min，立压1.26～1.37MPa，钻压15～40kN，转速50～65r/min。

空气钻进：井段1637.00～2152.50m，进尺515.50m，钻头1只，纯钻时间58h10min，平均机械钻速8.86m/h。

空气钻井终止原因：钻进至2152.50m，见气测异常，立压从1.28MPa升至1.30MPa，空气排量120m3/min，全烃从0.0086%升至0.0302%，C1从0升至0.0245%，C2～nC5：0%，集气点火未燃。

现场结合钻时、岩屑、邻井资料、气测资料综合分析，判断该段为含气层。

停止空气钻井，全井空气替换为氮气，改为氮气钻井。

(3)氮气钻进情况钻井参数：氮气排量120m3/min，立压1.31～1.34MPa，钻压30～40kN，转速60r/min。

氮气钻进：井段2152.50～2280.00m，进尺127.50m，钻头2只，纯钻时间26h30min，平均机械钻速4.81m/h。

氮气钻井终止原因：钻进至井深2225.92m，发现水眼被堵，起钻检查钻具并更换三牙轮钻头。

下钻完毕，继续氮气钻进至2280.00m，钻达龙马溪组顶部预定层位，氮气钻井结束，全井替换为油基泥浆，改为常规钻井。

4 认识(1)长宁XX井在韩家店～龙马溪顶部采用了气体钻井技术，井段1637.00～2280.00m，进尺643.00m，纯钻时间84h40min，平均机械钻速7.59m/h。

地质岩心钻探工程中的钻具设计与优化

管理及其他M anagement and other 地质岩心钻探工程中的钻具设计与优化潘顺林，田飞，曾斌，耿加友摘要：本文针对地质岩心钻探工程中的钻具设计与优化问题进行了深入研究。

首先，介绍了钻具设计的基本原则，包括功能性原则、耐久性原则和效率性原则。

其次，详细阐述了钻具设计与优化的方法，包括理论分析方法、实验测试方法和数值模拟方法。

这些方法为钻具设计的优化提供了重要的理论和实践指导。

最后，探讨了钻具设计与优化的关键技术，包括钻头设计与优化、钻杆设计与优化和钻具润滑与冷却技术。

这些关键技术的合理应用可以显著提高地质岩心钻探工程的效率和成功率，降低成本。

本文的研究成果对于地质岩心钻探工程的钻具设计具有重要的实际应用价值。

关键词：地质岩心钻探工程；钻具设计；优化策略随着地质勘探技术的不断发展，岩心钻探已成为地质勘探和矿产资源勘探中重要的手段之一。

而钻具设计与优化作为岩心钻探工程中至关重要的环节，必然对钻探效率和结果产生直接的影响。

当前，我国地质岩心钻探工程在实践中面临的挑战主要有以下几个方面：首先，地质条件的差异性和复杂性导致难以选择合适的钻具进行钻探。

其次，由于钻具的制造和使用成本较高，需要尽可能实现钻具的长期使用和性能稳定，以降低运营成本。

最后，钻具在钻探过程中还可能遭受损坏，损坏后如何进行修复或替换也是一个重要的问题。

1 钻具设计的基本原则1.1 功能性原则（1）钻头设计。

合理的钻头设计能够显著提高钻具的效率和性能，合理选用材料、表面处理和刀具结构设计等可以提高钻头的耐磨性。

钻头在钻探过程中需要保持稳定，并且能够受到操作者的精确控制。

因此，钻头的设计应该考虑到防止偏离轨道、减小振动和提供良好的导向性等关键因素。

（2）钻杆设计。

钻杆在油气井中可能会暴露在高温、高压、腐蚀性环境下，需要选择具有良好耐腐蚀性能的材料，如高强度合金钢或不锈钢。

钻杆设计需要考虑到防止钻具卡住的问题。

例如，在设计中可以采用非圆形截面或切削刃来减小与岩层的接触面积，从而减少卡钻的可能性。

旋转钻头井底流场的初步数值研究

Ｑ—
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究，没有考虑井底的流场作用。内在９但国０年代，
以石油大学为代表的科研机构开始进行了一些相关的
ｕ。（．：。０５，）ｃ ‘ ｏ１２湍流模型．计算采用标准满足以下式ｅ型，能和湍能耗散率分别模湍
均，为静压。下标的表示满足求和约定。源项Ｑ包Ｐ含了离心力与柯氏力的作用。
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快，产生大量的岩屑需及时清除以免引起钻头泥包，降低钻速及其使用寿命。因此对钻头井底流场的研究是
钻头设计和使用人员最为关注的问题之一。国外自８０年代中后期，已相继有一些这方面的研
程中的常量参数为：＝．９（．．４Ｃ一１９．Ｃ＝００，、一１４，＝．２
Ｏ一１０，＇ｋ．一１３。．
不对称布置４个喷嘴，头表面距离井底为４ｒｍ。钻０ａ为简化计算几何边界，暂不考虑钻头底面几何形状对流场的影响，为钻头底面为一平面，流动相对定常，认且钻头以角速度一１Ｏ／ｎ匀速绕井中心轴旋转，采Ｏｒｍｉ用的介质为水。
１１旋转坐标系下流动控制：
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基于Deform 3D的深孔钻削温度场仿真研究

切削时所消耗的能量，除了１％～２％用以形成新
表面和以晶格扭曲等形式形成潜藏能以外，有９％￣９％转换为热能【。在加工过程中，切削温８９ＩＪ
度的升高无论是对刀具耐用度，还是对工件加工
精度和表面质量都有很大的影响，因此对切削温度的研究显得尤为重要。在深孔加工过程中产生的切削热远大于普通
切削过程温度场进行数值模拟分析成为可能。有
鲁罢＝一
ａ＝￣２ｐ
限元模拟技术在切削过程中的应用，可使过程分析形象化和可视化，而节省大量的人力和物力。从
本文利用Ｄｆｒ软件对深孔钻削过程中的ｅｏｍ
温度场进行模拟，得出切削区的温度场分布情况，为研究深孔钻削过程提供有利的参考依据。
元系统（Ｅ，门设计用于分析各种金属成形过ＦＭ）专程中的三维流动，在一个集成环境内综合建模、成形、热传导和成形设备特性进行模拟仿真分析。适用于热、冷、温成形，包括锻造、挤压、镦粗、轧制、自由锻、曲、弯机械加工和其它成形加工手段。提供极有价值的工艺分析数据，如材料流动、切削应力、模具填充、锻造负荷、具应力、晶粒流动、模金属微结构和缺陷产生发展情况等。ｆｒ－Ｄ是Ｄｅｏ３ｍ模拟３Ｄ材料流动的理想工具，而且易于使用。系统中集成了在任何必要时能够自行触发自动网格重划生成器，生成优化的网格系统。在要求精度较高的区域，可以划分较细密的网格，从而降低题目的规模，并显著提高计算效率。

井下增压器结构设计与仿真

井下增压器结构设计与仿真针对复杂地质条件下油气井钻进速度较慢的问题,充分利用水力能量联合机械作用破岩可以有效地提高钻进速度。

井下增压器是直接在井底对部分钻井液增压后通过钻头喷嘴喷射出去,从而达到水力破岩的效果。

目前,井下增压器的研制仍然属于探索阶段,还未出现较为成熟的产品应用于钻井现场。

基于此,本文在前人的研究基础上,结合现场作业要求设计了一种新型井下增压器。

本文主要从井下增压器结构设计、动力转换机构、高压喷嘴冲蚀磨损以及井底漫流场数值模拟四个方面进行了详细研究。

总结本文的研究内容,具体包括以下几个方面:结合现场井下增压器的实际工况,提出了增压器的设计方案,完成了对动力转换机构、增压机构、动力输入端等关键部位以及整体的结构设计。

对动力转换机构的动力输入端转速、扭矩等参数以及动力转换机构连续性进行计算。

利用ADAMS软件建立了动力转换机构多刚体动力学模型,并进行了运动规律分析。

利用ABAQUS软件建立了动力转换机构的显示动力学模型,并进行了显示动力学分析。

建立了高压喷嘴的冲蚀磨损模型,利用FLUENT软件计算了不同形状下喷嘴的冲蚀磨损情况,并研究了颗粒直径、颗粒体积分数、携砂液动力粘度以及携砂液流量对喷嘴的冲蚀速率影响规律。

利用流体仿真软件FLUENT对增压器钻头井底三维漫流场进行了数值仿真分析,研究了不同喷嘴侧倾角大小和不同喷距大小对井底漫流流场的变化规律。

结合本文的研究内容,主要结论如下:确定了井下增压器的设计方案,完成了整体结构的设计以及工作参数的计算。

在一个周期内,从动圆柱凸轮在下行过程中接触力较大且在1.25×10~5~4×10~5N内波动,在复位过程中接触力较小且在0~5×10~4N内波动。

在一个周期内,主动圆柱凸轮的扭矩大小在初始位置时最大,随着主动圆柱凸轮的旋转,扭矩开始出现上下波动并成总体减小趋势,随着凸轮转动,当运动位置达到两凸轮的波峰与波峰接触时,扭矩大小基本为0并开始近似空载运行。

基于Fluent的井筒环空携屑规律研究

基于Fluent的井筒环空携屑规律研究王馨雪廖震王奕涵马驰杜淼【摘要】在进行大位移钻井时岩屑堆积是影响石油开采的重要因素。

为了预测和防止钻屑床高度的增加,研究钻杆与井筒之间的环形空间的流动规律,特别是哪些关键参数影响钻屑运输是十分必要的。

目前研究其流场的方法通常有理论分析、实验观测和数值模拟3种,其中数值模拟更能接近实际情况且最为直观、方便。

采用计算流体动力学（CFD）对其工作流场进行数值模拟,获得了不同截面的颗粒速度分布,颗粒体积分数分布、速度云图、颗粒的不同截面速度分布,模拟结果显示,转速、液体入口速度、和液体黏度都对井筒内流动有一定的影响。

给出了液固两相流湍流流场的基本特性,研究了不同井筒参数对携岩能力的影响,得到了相关流动规律,为其工程实际应用提供了有效的技术指导。

【期刊名称】《能源与环保》【年(卷),期】2017(039)005【总页数】6页(P217-222)【关键词】环形空间;液固两相流;双流体模型;数值模拟;钻屑输送【作者】王馨雪廖震王奕涵马驰杜淼【作者单位】[1]东北石油大学石油工程学院,黑龙江大庆163318;[2]黑龙江省大庆油田采油四厂二矿,黑龙江大庆163511;[3]辽河油田兴隆台采油厂集输大队,辽宁盘錦124010;[4]辽河油田兴隆台采油厂地质研究所,辽宁盘錦124010【正文语种】中文【中图分类】TE22在钻井工程施工中，泥浆沿钻杆和套管之间的环形空间的流动规律十分重要。

在大位移钻井中一个关键的问题是经由钻井液的钻屑输送机理。

钻屑离开悬浮层的状态并构成床的自然趋势带来了困难。

这种情况是由于在重力作用下岩屑碎片沉积在环形区域的底部[1-3]。

岩屑床的存在增大了钻具扭矩及摩阻，直接影响钻井安全。

实验和数值研究显示，钻屑输送受许多参数影响，如钻杆直径、钻杆的旋转、井的倾斜角、钻井液流变性等[4]。

在大位移钻井中的钻屑输送问题已经被广泛地研究。

多相流体在井筒中呈现出来的流动状态是复杂多变的，只要与之相关的一个参数发生变化，就会导致流动形态发生变化，由于受力不同，导致各相间的动量和能量甚至质量存在交换，也就表现出来不同的多相流体分布[5-7]。