- 王维;卓然;苗强;吴建军;李世超;陈刚;李猛;
连续管定向钻井过程中井下参数存在一定的不确定性,为了更为精确地控制井眼轨迹沿设计轨道钻进,提出了一定置信水平下定向器肋力矢量控制不确定性分析方法。基于纵横弯曲梁理论,构建了连续管钻井底部钻具组合三维受力模型,结合定向器肋力矢量方向与工具面角的空间几何关系,确定了定向器肋导向合力矢量表达式,并根据最小能量原则,建立了各肋力矢量的控制方案及变化规律。应用概率统计方法对试验参数的随机性分布状态和敏感性程度进行了统计分析,推导出定向器各肋力矢量的二维随机变量的概率密度函数及累积概率函数,得到了一定置信水平下预测各肋力矢量的置信区间模型,并对定向器肋力矢量控制不确定性方法进行了现场试验验证。试验结果表明:钻压、1#肋工具面角的随机性为连续管钻井定向器肋力矢量控制不确定性的主要影响因素;在肋力矢量超过所提出的不确定性置信区间时,实际井眼轨迹严重偏离设计井眼轨道;而肋力矢量在置信区间时,实际井眼轨迹与设计井眼轨道误差很小。所得结论可指导连续管钻井井眼轨迹控制的高效实施。
2025年08期 v.53;No.558 1-10页 [查看摘要][在线阅读][下载 1960K] [下载次数:18 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:3 ] - 赵亮亮;叶强;王耀华;白丙建;侯文辉;姜震;栾鲁豫;
立根的精准排放成为制约钻台机械手进一步发展的瓶颈。为此,结合机械手结构特点和油田现场使用情况,重点开展立根精准排放影响因素分析。分析得出,影响立根精准排放的因素包括立根的非线性变形量、扶持钳的高度变化、扶持钳抓手开度与立根直径的匹配性等。在此基础上,开展机械臂优化设计与数学建模,并基于虚拟样机技术的立根排放规律研究、自适应弹性夹紧扶持钳技术研究,开发了用于钻台机械手的一键自动排管程序。现场应用结果表明,该钻台机械手在排管精度、作业效率、使用可靠性等方面均得到了较大提升。研究成果可为钻台机械手的设计提供参考。
2025年08期 v.53;No.558 11-16页 [查看摘要][在线阅读][下载 1622K] [下载次数:27 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:2 ] - 张宇敏;付悦;曲宝龙;马卫国;刘少胡;付必伟;
为了准确预测连续管钻塞作业的下入深度,并对其作业过程进行安全评估,在考虑井眼轨迹、连续管浮重、管套摩擦力、连续管屈曲以及工具组合边界条件等因素的基础上,基于软绳模型,采用变摩擦因数、变壁厚连续管,考虑流体拖曳力影响,建立了连续管作业力学分析模型;结合超深井(S9P1H井)现场数据对比分析不同模型的结算结果。研究结果表明:井液拖曳力会导致连续管载荷增大,变摩擦因数有利于减小连续管载荷;变壁厚减小了连续管应力,减轻了连续管疲劳,延长使用寿命;采用直径60.3 mm连续管,即使在高达20和25 kN的钻压下,连续管仍可钻至井底,说明变摩擦因数、变刚度力学模型能在安全范围内最大限度地增强钻塞作业能力。研究结果有助于解决超深井钻塞作业连续管延伸能力不足的问题。
2025年08期 v.53;No.558 17-24页 [查看摘要][在线阅读][下载 1499K] [下载次数:106 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:2 ] - 程占波;熊凌;丁昕;陈刚;叶道辉;李姝凡;
针对目前PDC钻头复合片磨损定级存在效率低、标准性差、精度不足等问题,提出一种基于改进HRNet和椭圆拟合的磨损定级方法。使用语义分割算法对复合片轮廓进行提取,使用深度可分离卷积替换HRNet网络的普通卷积,对网络特征提取层的4个不同分辨率输出通过CGAF模块进行特征融合,同时对融合特征图引入EMA注意力模块。通过RANSAC椭圆拟合算法进行数据预处理、拟合椭圆筛选及内点补充,进而提高分割复合片的拟合精度。并对复合片进行磨损定级。试验结果表明:改进后的HRNet网络平均交并比、类别平均像素准确率与原HRNet网络相比达到97.60%和98.79%,参数量降低72%,模型大小减小70%,定级准确率达到96.5%,单张复合片定级所需平均时间仅为0.261 s。所得结论可为油田降低钻井成本提供理论参考。
2025年08期 v.53;No.558 25-34+43页 [查看摘要][在线阅读][下载 1820K] [下载次数:126 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:2 ] - 张志;王文昌;江创;秦宏德;陈治方;
在塔里木富满油田先期钻探过程中,主要采用带Power-V的BHA和钟摆BHA进行控斜提速作业,前者控斜和提速效果好、但使用成本高,后者成本低但控斜效果和提速效果一般。为了加快钻探速度,在富满油田开展了预弯曲动力学防斜提速技术的试验和推广工作,即利用预弯BHA进行防斜提速作业。给出预弯BHA三维力学模型和复合钻井时BHA防斜力计算模型,分析了关键参数对预弯BHA防斜力的影响规律,结合井场实际条件优化了预弯BHA结构参数。研究结果表明,稳定器外径、2稳定器相对位置、弯角度数对预弯BHA的防斜力影响很大,通过调整结构参数,可以获得具有较大防斜力的预弯BHA。矿场试验结果显示,预弯防斜提速技术比邻井采用的带Power-V或常规钟摆钻具组合机械钻速提高29.8%~49.5%,显示出很好的应用潜力。
2025年08期 v.53;No.558 35-43页 [查看摘要][在线阅读][下载 1724K] [下载次数:38 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:2 ] - 吕志鹏;段铃童;韩庆锋;杨令;闵庆新;
为增强振动筛的处理能力,满足钻采过程中的不同工况需求,改善现有钻井液振动筛存在的“筛堵”“跑浆”等问题,提出了一种“直线+变椭圆”的双轨迹钻井液振动筛,并基于离散元方法 (discrete element method, DEM)耦合多体系统动力学(dynamics of multi-body system,MBD)的研究方法,对双轨迹振动筛和岩屑颗粒进行联合仿真计算。探究了2种振型下筛网面上的运动轨迹与抛掷指数、筛分过程中多种岩屑颗粒的运动行为以及筛分性能。研究结果发现:变椭圆轨迹下从入料端至出料端筛面的抛掷指数和振动方向角逐渐减小,有利于实现入料端钻井液固液分离与液相透筛,降低出料端岩屑颗粒的破碎和堵筛概率;稳定筛分时,易透筛颗粒基本处于料层底部或已经透筛,难透筛和不透筛颗粒处于料层的中上层;变椭圆轨迹下多种岩屑颗粒的透筛率均高于直线轨迹、平均透筛时间均短于直线轨迹、平均运移速度均大于直线轨迹。研究成果可为钻井液振动筛的性能提升提供参考。
2025年08期 v.53;No.558 44-52+59页 [查看摘要][在线阅读][下载 2410K] [下载次数:213 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:2 ] - 关彦磊;赵金成;陈杰;陈立伟;王月;闫伟;栗亚宁;
针对现行一趟式开窗侧钻技术存在的作业流程烦琐,主分支井眼连通过程的高成本、高风险等问题,研制了一种一趟式可溶空心斜向器。该工具采用可溶材料和空心结构设计,在完成分支井眼钻完井作业后,无需进行斜向器回收或定向射孔等附加工序,即可实现主井眼与分支井眼的同步开采。采用理论计算、数值模拟与试验验证相结合的方法对悬挂销钉进行了设计分析,验证其设计的合理性。试验结果表明:实测剪切力与设计值平均相对误差为3.4%,满足工艺要求;结合应用井次井况及作业周期实现了溶解时间的精准可控。该技术在渤海油田成功应用3口井,应用结果表明:采油量较配产平均增加30.3 m~3,增幅达56.4%,主分支井眼能够实现高效连通;与常规技术相比,该技术能够减少1趟起下钻次数,作业周期平均缩短8.4 h,大幅降低了作业成本及风险。研究成果可为海上油田老井的重修改造提供技术支撑。
2025年08期 v.53;No.558 53-59页 [查看摘要][在线阅读][下载 1533K] [下载次数:64 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:2 ] - 李明飞;张丹鹏;李必红;贺建磊;田斌;林立明;窦益华;
射孔爆轰会产生高温高压气体,若压力超过枪身抗内压强度,会使射孔枪破裂,导致胀枪卡枪等事故。为防止射孔枪在高温高压气体下损坏,设计了一种活塞-弹簧式射孔枪泄压装置,可实现射孔枪泄压,保证射孔作业安全进行。泄压装置主要由泄压连接缸、泄压套、弹簧、活塞杆及密封圈组成,射孔枪内气体压力较高时,会推动活塞杆压缩弹簧,活塞杆大端面移动至泄压套上泄压孔处,气体经泄压孔流入油套环空,从而达到泄压目的。建立射孔枪泄压装置的三维有限元模型,分析泄压装置工作状态下的强度安全性。研究结果表明,常规工作压力下,泄压连接缸、泄压套和弹簧的最大等效应力分别为593.57、554.6、1 117.5 MPa,安全系数分别为1.28、1.37、1.23,说明射孔枪泄压装置满足强度安全性要求。研究的射孔枪泄压装置结构简单,安装容易,可重复使用,能有效起到泄压和缓冲作用,确保射孔作业安全进行。
2025年08期 v.53;No.558 60-65页 [查看摘要][在线阅读][下载 1354K] [下载次数:57 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:2 ]