- 刘昕;熊文婷;孔华;李德;于子涵;李忠伟;
准确识别井下振动模式可针对具体异常类型采取相应的解决方案。为此,提出一种基于E-ASW-LA模型的井下振动模式识别方法。该模型包括滑动窗口层、特征提取层以及分类识别层。根据预处理后的井下振动数据方差特征设置动态窗口,得到不同长度的窗口;在特征提取层,对窗口内样本利用经验模态分解得到能表征样本振动模式的特征,并经过PCA算法降维处理;然后,输入到LSTM神经网络中学习时序依赖关系,利用注意力机制对特征分配权重,进而根据加权后的特征预测其振动模式。试验结果表明,该模型能捕捉样本的关键特征,精准挖掘井下振动模式内在的规律,识别精度达95.53%。研究结论为优化钻井参数和作业流程提供了重要决策依据。
2025年09期 v.53;No.559 10-19页 [查看摘要][在线阅读][下载 2708K] [下载次数:11 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:0 ] - 李韵竹;刘荣和;杜建洪;刘斌;王雯雯;席岩;张天择;
在钻井工程中,不同地层优选不同类型的钻齿对于破岩效率的提升非常重要,为此,利用SHPB霍普金森压杆装置开展冲击载荷作用下三棱齿和斧形齿对岩石的冲击破岩试验。通过三维扫描技术分析不同冲击速度条件下钻齿的破岩体积,对单齿破岩效果进行评估,分析不同类型钻齿在破岩过程中耗散能的变化,讨论不同冲击速度条件下钻齿破岩比功的变化规律。研究结果表明:冲击坑体积随冲击速度增大而增大,斧形齿冲击坑体积均小于三棱齿冲击坑体积;在相同速度下,斧形齿破岩的分形维数和破裂能效率均大于三棱齿;在低速冲击条件下三棱齿的破岩比功较小,在高速冲击下斧形齿的破岩效率更高。研究结论可为PDC钻齿在硬岩地层冲击钻井的提速提效提供参考。
2025年09期 v.53;No.559 20-28页 [查看摘要][在线阅读][下载 2438K] [下载次数:39 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:1 ] - 臧传贞;
常规平面齿PDC钻头在钻井时问题突出,如磨损严重、崩齿频繁、进尺短,导致钻井效率低、成本高。为了提高吉木萨尔页岩油钻井勘探开发速度,降低成本,开展了新型多棱齿PDC钻头研究。页岩地层层理性特征较为明显,岩性硬度较高。在建模时,不考虑岩石孔隙和钻井液所产生的影响,忽略切削过程中温度和磨损情况,以简化计算条件;考虑页岩各向异性,采用Drucker-Prager屈服准则描述页岩力学行为构建有限元模型。切削破岩仿真结果表明,多棱齿相较于平面齿优势明显,其接触应力分布均匀,所受应力更小,载荷波动幅度低,能有效解决岩石“抱团”问题,大幅提升破岩效率。在吉木萨尔页岩地区实钻应用中,新型多棱齿的PDC钻头在单只钻头进尺和平均机械钻速等方面均表现优异。与常规平面齿钻头相比,平均机械钻速提高35%,平均单只钻头进尺提高81%。新型多棱齿PDC钻头的良好破岩效果可为页岩地层钻头优选提供重要参考。
2025年09期 v.53;No.559 29-36页 [查看摘要][在线阅读][下载 2226K] [下载次数:58 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:2 ] - 朱劲松;宋晓健;郁燕飞;张所生;江旗洪;郑邦贤;陈景旺;
在旋转导向系统运作期间,导向头执行动态测量任务时,其面临的磁干扰主要源自2个方面:一是M30总线内部电流波动的磁性影响,二是钻探作业实时环境下的外部磁干扰。具体而言,M30总线电流大于1 A时,会产生干扰磁场,影响导向头的磁性测量精度。与此同时,钻进过程中涉及的钻头、钻井液流动等元素进一步加剧了磁干扰的影响程度,这不仅显著降低了导向头磁性测量的准确性,还可能误导对方位伽马与电阻率成像区域的判断,从而酿成工程失误。针对上述难题,创新性地提出一种导向头磁干扰校正方案。对总线电流进行磁干扰回归分析,随后融合姿态测量原理与多测点分析技术,创造性地应用单测点校正与基于自适应遗传算法优化的多测点校正模型,对三轴磁通门进行了深度精准调整。通过对蹬×井应用后获得的数据分析,该方法能够使旋转导向系统动态磁测量方位角度误差降低85%;进一步在华北油田与长庆油田的多个井群应用表明,静态磁测量的方位角度一致性提升13%。上述应用实践证明了该磁干扰校正方法在显著提升旋转导向动态磁性测量精度方面的成效,为相关领域研究与应用提供了更加可靠的测量数据支撑。
2025年09期 v.53;No.559 37-45页 [查看摘要][在线阅读][下载 1965K] [下载次数:13 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:0 ] - 高凯;易先中;秦赛博;高彦哲;徐永和;范晓梅;高成元;
随着油田开采逐渐进入中后期,钻头对致密油气地层的快速破岩是提高油气产量的关键。针对致密油气藏开采的实际需求,设计了一种适用于预置管液力涡轮驱动开窗深穿透的新型聚簇孔微钻头,并针对微钻头工作特性开展了理论计算、钻进仿真分析和开窗破岩室内实物测试试验。研究结果表明:新型聚簇孔微钻头在钻削过程中表现出良好的稳定性和抗冲击能力,能够更好地避免钻头偏移问题;在破套管钻进仿真过程中,微孔应力主要集中在距孔轴心约?2孔半径的部位,径向力无失衡现象,表明微钻头头部和肩部破碎套管的能力更强,微钻头具备破套管的能力;开窗破岩实物测试试验中,微钻头机械钻速在Ⅱ中六砂岩中比Ⅲ硬十砂岩和钢制套管分别提高14.14倍和52倍,钻进过程中平均机械钻速波动幅度小,表明新型聚簇孔微钻头在中等硬度砂岩中的钻进效率更高、稳定性更好。研究结果可为聚簇孔微钻头的结构设计和油气藏的高效开发提供一定的参考。
2025年09期 v.53;No.559 46-53页 [查看摘要][在线阅读][下载 2128K] [下载次数:85 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:1 ] - 任宪可;车阳;王国强;姚飞;赵昌明;高光磊;胡一鸣;
针对CO_2储气库老井封堵需求,以及在一些大斜度井、复杂结构井施工过程中,面临缆测仪器下放困难甚至无法下入至井底的问题,结合钻具传输湿接头工艺与磁测距技术,设计了湿接头对接和多级绝缘屏蔽工艺,研发出绝缘短节、绝缘钻杆、线缆连接装置等专用部件,形成了一种新的钻具传输磁测距技术,并在现场对技术进行了应用。研究与现场应用结果表明:主动磁测距钻具系统实现湿接头对接后持续激励,解决了井斜角在40°以上大井斜或其他井眼垮塌、缩径的下入问题,井型适应范围扩展至全覆盖;钻具传输模式下抗电磁干扰能力增强,现场应用效果良好;受钻井液-钻柱-地层多介质电流衰减影响,传输距离仅为缆测?3,需通过高传导钻井液与优化钻柱绝缘攻关突破。研究结论可为建设地下CO_2储气库和控制双水平井井间距提供参考。
2025年09期 v.53;No.559 54-60页 [查看摘要][在线阅读][下载 2045K] [下载次数:14 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:0 ] - 于兴胜;王兴坤;李明印;罗西超;辛岩;吕宁博;
随着我国深井、超深井的开采力度不断增加,井下温度随之上升,传统橡胶螺杆钻具难以适应苛刻的超高温环境。全金属螺杆钻具具有温度敏感性低、耐介质稳定性好的特点,未来在超深井增储上产中具有广阔的应用前景。以全金属螺杆马达为研究对象,采用流固耦合方法分析金属螺杆马达配合间隙、钻井流体排量、钻井流体黏度等因素对金属马达压降、转子转速的影响规律。研究结果表明,对于7/8头、偏心距为6.5 mm的全金属螺杆马达,配合间隙增加,马达压降降低;钻井流体排量及黏度增加,马达压降上升;排量增加,转子转速增加,证明马达压降受间隙、钻井流体排量及黏度影响,而马达转速受钻井流体排量影响较大。基于有限元分析结果,设计并加工了全金属螺杆钻具样机,其输出扭矩超过10 000 N·m,满足现场要求。研究结果可为全金属螺杆钻具的生产及推广起到一定的作用。
2025年09期 v.53;No.559 61-66+103页 [查看摘要][在线阅读][下载 2306K] [下载次数:65 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:2 ] - 关彦磊;赵金成;刘晓军;陈杰;刘华伟;陈立伟;任志伟;
针对中深层地层钻井过程中因地层复杂、可钻性差导致的钻具屈曲蹩跳、钻柱共振疲劳及钻井效率低等问题,研制了钻井减震稳定工具。工具通过碟簧的双向运动使钻柱自适应各种钻压,吸收并减小钻头钻进产生的动态轴向载荷,并通过机械摩擦减小振动产生的力,提高机械钻速,延长钻具寿命。通过数值模拟软件对工具关键零部件——碟簧强度和刚度进行分析计算,验证了钻井减震稳定工具设计的合理性。工具工作最大钻压可达220 kN,碟簧行程50 mm±15 mm,性能满足设计要求。在渤海油田对工具开展了现场应用效果评价,结果表明:工具结构可靠,使用了钻井减震稳定工具的井,其平均黏滑振动数值较未使用的相近井段相同地层邻井降低了30.72%,减震效果明显。研究成果可为中深层地层钻井提速提效提供技术支撑。
2025年09期 v.53;No.559 67-72页 [查看摘要][在线阅读][下载 1703K] [下载次数:21 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:0 ] - 张伟;王小权;张革民;邢鹏;代炳晓;郝熔冰;李文娟;
为了满足超深井钻探关键设备的性能强化、减少非钻井等待时间、为钻机提供应急电源以及丛式井作业和钻机快速搬家的要求,研制了加强型9 000 m混合动力自动化钻机。该钻机最大静钩载为7 350 kN,满足下重型套管要求;设计的窄体五缸钻井泵具有排量大、压力波动小、方便运输等特点;配置一体式钻井绞车,实现设备高位布置,并采用导轨平移+轮式移运方式,满足钻机丛式井作业和井场间快速移运要求;开发管柱自动化设备和单司钻集成控制系统,该集成控制系统采用一键式控制程序和空间管理系统,可实现管柱自动化设备的交接互锁和联动控制;1 700 kW·h容量电池的储能系统与柴油发电机组交流母线并网,具备并、离网运行模式及切换功能,满足在发电机死机情况下的应急使用。对该钻机进行主承载结构型式试验、设备与系统功能性试验,试验结果表明:钻机主承载件关键焊缝完好,绞车刹车系统无变形,符合设计要求;设备及系统的各项指标均达到设计要求。研究成果可为超深井钻机的设计提供参考。
2025年09期 v.53;No.559 73-78页 [查看摘要][在线阅读][下载 2096K] [下载次数:82 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:0 ]