钻柱振动信号采集系统及谱分析 被引量：27

1

作者 高岩 陈亚西 郭学增 《录井技术》 1998年第3期44-51,共8页

该文简介了国内尚属探索阶段的钻柱振动研究项目,介绍了钻柱振动信号测量系统及其构成、流程及检测特点。列举了该系统在钻井现场试验的实例,从振动信号谱分析方面,验证了该振动测量系统采集信号的准确性、泵冲对钻柱振动的影响、牙轮... 该文简介了国内尚属探索阶段的钻柱振动研究项目,介绍了钻柱振动信号测量系统及其构成、流程及检测特点。列举了该系统在钻井现场试验的实例,从振动信号谱分析方面,验证了该振动测量系统采集信号的准确性、泵冲对钻柱振动的影响、牙轮钻头牙齿引起轴向振动表现出的调幅振动特征。重点分析了三牙轮钻头钻进条件下钻柱轴向振动的规律和波谱特征,认为其在低频段,易产生谐波;中频段的检测,有利于判断钻头工作状态;高频段的声波能反映出地层的分层信息。 展开更多

关键词 钻柱振动 信号采集系统 检测 录井 频谱分析 地面测量系统

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智能钻井技术研究 被引量：15

2

作者 张晓东 朱正喜 《石油钻采工艺》 CAS CSCD 北大核心 2010年第1期1-4,16,共5页

石油钻井技术发展的总趋势是以信息化、智能化、自动化为特点,最终实现自动化钻井。智能钻井不仅仅是自动化钻井,广义的来讲,就是将人工智能的理论、方法和技术应用于钻井过程,使其具有类似人工智能特性或功能。详细介绍了智能钻井的四... 石油钻井技术发展的总趋势是以信息化、智能化、自动化为特点,最终实现自动化钻井。智能钻井不仅仅是自动化钻井,广义的来讲,就是将人工智能的理论、方法和技术应用于钻井过程,使其具有类似人工智能特性或功能。详细介绍了智能钻井的四大关键技术——地面计算机智能专家系统、井下智能工具、井下供电装置、提供高速双向数据传输的通讯网络系统。探讨了如何对常规的钻井系统进行技术改造,使之具有数据采集、数据传递、数据分析、指令执行这四项智能钻井系统具有的功能,指出当前最为可行的智能钻井系统方案是电力驱动的连续油管智能钻井系统,为现阶段智能钻井技术的研究指明了方向。 展开更多

关键词 智能钻井 智能钻柱 通讯网络系统 计算机智能专家系统 连续油管钻井

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钻井钻柱升沉补偿系统国内研究现状及发展重点 被引量：9

3

作者 熊云峰 陈章兰 《舰船科学技术》 北大核心 2018年第12期78-83,共6页

钻柱升沉补偿系统是保证海洋钻井安全高效作业的关键装置。介绍了钻井钻柱升沉补偿系统常用的分类方式,对比分析了各种钻柱升沉补偿系统的特点,总结了近5年来游车型、天车型和绞车型等钻柱升沉补偿系统国内研究现状,并提出我国在钻柱升... 钻柱升沉补偿系统是保证海洋钻井安全高效作业的关键装置。介绍了钻井钻柱升沉补偿系统常用的分类方式,对比分析了各种钻柱升沉补偿系统的特点,总结了近5年来游车型、天车型和绞车型等钻柱升沉补偿系统国内研究现状,并提出我国在钻柱升沉补偿系统研发方面的发展重点,为相关科研工作者提供有价值的参考。 展开更多

关键词 钻柱 升沉补偿系统 国内研究现状 研发重点

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浮式海洋钻井钻柱对大钩位移的响应分析 被引量：7

4

作者 张彦廷 武光斌 +2 位作者 姜浩 刘振东 张文凯 《中国石油大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第1期110-114,共5页

海洋钻井平台的升沉运动对钻柱、钻压以及钻井操作具有较大影响。建立海洋浮式钻井平台钻柱系统动力学模型,利用级数法和机械振动理论求解得到钻柱系统运动响应,推导得出大钩位移量与钻压变化量的数学公式,通过Matlab计算得到给定钻柱... 海洋钻井平台的升沉运动对钻柱、钻压以及钻井操作具有较大影响。建立海洋浮式钻井平台钻柱系统动力学模型,利用级数法和机械振动理论求解得到钻柱系统运动响应,推导得出大钩位移量与钻压变化量的数学公式,通过Matlab计算得到给定钻柱长度下大钩的允许位移。分析计算结果为浮式钻井平台升沉补偿装置的开发提供设计依据,可以作为升沉补偿系统的设计目标和工作性能评价的参考指标。 展开更多

关键词 钻柱系统 升沉补偿 大钩位移 钻压 海洋钻井

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钻柱内防喷止回阀结构及失效原因分析 被引量：7

5

作者 张晓东 闫家 +2 位作者 汪凯 姜中舰 李一岚 《石油矿场机械》 2013年第3期74-77,共4页

为有效防止井喷及井涌的发生,并解决现有钻柱内防喷止回阀结构种类少、使用寿命短等问题,有必要分析内防喷止回阀主要结构特点与失效形式。通过对目前各大油田内防喷工具使用现状及问题的调研,综合分析了钻具止回阀典型结构与工作原理,... 为有效防止井喷及井涌的发生,并解决现有钻柱内防喷止回阀结构种类少、使用寿命短等问题,有必要分析内防喷止回阀主要结构特点与失效形式。通过对目前各大油田内防喷工具使用现状及问题的调研,综合分析了钻具止回阀典型结构与工作原理,总结出钻具止回阀主要的失效形式,并结合止回阀结构特点与失效情况,进一步探讨了钻井液在阀芯密封面上的冲刷入射角对密封性能的影响、止回阀密封比压需满足的条件并具体分析了失效原因。分析表明:止回阀密封结构与密封件材料性能影响使用寿命;针对不同钻井介质应合理选择内防喷工具的组合。 展开更多

关键词 钻柱 内防喷系统 止回阀 结构分析 失效原因

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深井钻柱粘滑振动特性分析 被引量：6

6

作者 贾晓丽 钟晓玲 +1 位作者 刘书海 计朝晖 《石油矿场机械》 2018年第6期1-7,共7页

粘滑振动严重影响钻柱系统的机械钻速,进而增加钻井成本,影响完井周期。为研究深井钻柱系统的粘滑振动特性,采用集中参数模型,通过钻头与岩石相互作用原则,既考虑钻头的摩擦作用,又考虑钻头的切削作用,建立钻柱系统轴向和扭转的耦合振... 粘滑振动严重影响钻柱系统的机械钻速,进而增加钻井成本,影响完井周期。为研究深井钻柱系统的粘滑振动特性,采用集中参数模型,通过钻头与岩石相互作用原则,既考虑钻头的摩擦作用,又考虑钻头的切削作用,建立钻柱系统轴向和扭转的耦合振动无量纲控制方程。基于MATLAB/Simulink软件对钻柱系统振动响应进行数值求解,分析了无量纲化控制参数,即转盘角速度、钻压以及粘性阻尼比、刀翼数对钻柱粘滑振动特性的影响。结果表明,确定的钻柱结构和系统参数存在发生粘滑振动的临界值,增大转盘转速、减小钻压、增大阻尼比到临界值时,钻头粘滑振动消失,同时增加刀翼数也会使粘滑振动得到抑制。 展开更多

关键词 钻柱系统 切削作用 耦合振动 粘滑振动

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水平井钻柱系统动力学特性分析模型的建立

7

作者 吴泽兵 张文溪 +3 位作者 袁若飞 沈飞 刘家乐 贺啸林 《石油机械》 北大核心 2023年第11期61-69,131,共10页

相较于直井及斜直井,水平井应用较广,但目前关于水平井整体钻柱动力学特性的研究不够深入。为探究其动力学特性,基于有限单元法以及钻柱动力学方程,综合考虑弯曲井眼轨道、钻柱与井壁非线性碰撞接触等因素,建立水平井钻柱系统钻进仿真模... 相较于直井及斜直井,水平井应用较广,但目前关于水平井整体钻柱动力学特性的研究不够深入。为探究其动力学特性,基于有限单元法以及钻柱动力学方程,综合考虑弯曲井眼轨道、钻柱与井壁非线性碰撞接触等因素,建立水平井钻柱系统钻进仿真模型,将仿真模型结果与Johancsik模型对比,验证了仿真模型的准确性。通过模拟钻进全程来剖析稳定器、大钩载荷以及卡钻情况对钻柱系统整体动力学特性的影响。研究结果表明:三维模拟分析钻柱与井壁接触力及钻柱振动验证了稳定器可减少钻柱与井壁的碰撞;当卡钻情况发生时,水平段和竖直段钻柱屈曲特性逐渐从螺旋屈曲转变为正弦屈曲;较之于未施加大钩载荷的情况,施加大钩载荷后降低了钻柱的钻进速度,缓解了钻柱的振动,验证了实际作业中施加大钩载荷的必要性;经模拟分析确定临界大钩载荷,当在钻柱端施加的大钩载荷大于临界值时,钻柱在钻进过程中会发生卡钻的情况;当其小于临界值时,大钩载荷的值越大钻柱轴向进给及横向振动越稳定,钻柱与井壁的接触力越小,在实际钻井作业中可依据井况调整大钩载荷的值。研究成果可为钻柱研究设计及结构优化提供参考。 展开更多

关键词 水平井 钻柱系统 动力学特性 屈曲 卡钻

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超高温高压曲井钻柱纵-横-扭耦合振动模型及黏滑振动特性研究 被引量：3

8

作者 郭晓强 柳军 +3 位作者 王建勋 李潇 魏安超 朱海燕 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第5期119-135,共17页

针对超高温高压曲井钻柱系统振动失效问题,采用能量法结合哈密顿原理,建立了全井段钻柱系统纵-横-扭耦合非线性振动模型,考虑了井眼轨迹变化、井筒约束作用、钻头与岩石的互作用力以及井筒超高温高压对管柱弹性模量和钻井液黏度的影响... 针对超高温高压曲井钻柱系统振动失效问题,采用能量法结合哈密顿原理,建立了全井段钻柱系统纵-横-扭耦合非线性振动模型,考虑了井眼轨迹变化、井筒约束作用、钻头与岩石的互作用力以及井筒超高温高压对管柱弹性模量和钻井液黏度的影响。借助有限元理论实现了非线性振动模型的数值求解。采用现场实测数据,与所建立模型理论计算结果对比,验证了钻柱纵-横-扭耦合非线性模型的正确性和有效性。基于此,借助中国南海乐东超高温高压区块M定向井参数,探究了转盘转速、钻压、扭冲提速工具以及底部钻具组合(Bottom hole assembly, BHA)长度对钻柱系统黏滑振动特性的影响规律,发现:在满足其他要求(如经济成本、工具强度、磨损问题、工具通过能力等)的情况下,应尽可能提高转盘转速和BHA长度,有效提高钻井效率。现场钻压和扭冲工具的扭矩值存在一个设置最优值,与井身结构、工具尺寸等因素有关,可采用所提出的分析方法确定不同工况下的最优钻压和冲击扭矩,有效提高现场钻井效率和BHA工具的安全性。 展开更多

关键词 超高温高压 钻柱系统 非线性振动 黏滑振动特性 机械钻速

原文传递

非周期型理想钻柱系统声传播特性研究 被引量：4

9

作者 张美玲 闫向宏 +3 位作者 刘文丽 苏远大 陈雪莲 路斌 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2012年第1期72-75,共4页

基于一维声传播理论推导出了非周期型理想钻柱系统的频散方程和透射波声衰减方程,数值计算了非周期型钻柱系统几何参量与其频散特性、声衰减特性之间的关系,并利用有限元ANSYS对非周期型理想钻柱系统的声传播特性的结果进行了验证。研... 基于一维声传播理论推导出了非周期型理想钻柱系统的频散方程和透射波声衰减方程,数值计算了非周期型钻柱系统几何参量与其频散特性、声衰减特性之间的关系,并利用有限元ANSYS对非周期型理想钻柱系统的声传播特性的结果进行了验证。研究结果表明:非周期型理想钻柱系统的频散特性与多个周期性结构系统频散特性相"与"的结果一致,具有通带较窄而阻带较宽,且频率在阻带范围内的声波沿钻柱传播时声衰减较大的特性。 展开更多

关键词 非周期型结构 频散特性 声衰减系数 钻柱系统

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钻头-钻柱系统振动特性分析 被引量：3

10

作者 肖国益 徐进 +3 位作者 祝效华 胡大梁 朱礼平 贾彦杰 《中外能源》 CAS 2011年第8期53-57,共5页

针对钻柱振动引起的钻具失效问题,综合考虑钻柱弹性变形及钻柱与井筒的碰撞摩擦相互作用,研究了钻头与下部钻柱的振动特性。根据哈密顿原理和有限单元法,建立了全井钻柱纵、横、扭耦合振动动力学模型;将钻头、钻柱、井筒视为一个完整的... 针对钻柱振动引起的钻具失效问题,综合考虑钻柱弹性变形及钻柱与井筒的碰撞摩擦相互作用,研究了钻头与下部钻柱的振动特性。根据哈密顿原理和有限单元法,建立了全井钻柱纵、横、扭耦合振动动力学模型;将钻头、钻柱、井筒视为一个完整的系统,以川渝地区某中深井实钻操作参数、下部钻具组合(BHA)和井筒参数作为基本输入数据,采用非线性仿真技术,研究了不同井段钻柱以及钻头的振动规律,分析了钻头处的动态钻压、扭矩及转速波动情况。结果表明,钻头处振动剧烈,跳动幅度较大,因此有必要研究振动控制工具和方法,以减少振动对钻头的伤害,改善钻头的工作环境并提高钻进效率。形成的钻头-钻柱-井筒系统非线性仿真技术,为下部钻具组合优化、钻井操作参数优选、钻具失效预防乃至钻头优化设计,提供了可行的分析手段,为研究振动控制策略提供了基础技术支持。 展开更多

关键词 振动特性 钻头 钻柱系统 中深井 钻具组合 钻井参数

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深水无隔水管钻井钻柱三维振动响应特性研究 被引量：2

11

作者 柳军 陈飞宇 +1 位作者 李建 郭晓强 《石油机械》 北大核心 2022年第5期49-59,共11页

在深水无隔水管钻井系统中,海水段钻柱系统受到外部海洋载荷、顶部转盘扭矩以及底部钻头-地层作用力的影响,极易发生纵-横-扭三个方向的振动,导致钻柱发生强度降低、磨损及疲劳失效。为了对深水无隔水管钻井钻柱三维振动响应进行研究,... 在深水无隔水管钻井系统中,海水段钻柱系统受到外部海洋载荷、顶部转盘扭矩以及底部钻头-地层作用力的影响,极易发生纵-横-扭三个方向的振动,导致钻柱发生强度降低、磨损及疲劳失效。为了对深水无隔水管钻井钻柱三维振动响应进行研究,基于能量法、Hamilton变分、微元法和达朗贝尔原理,在考虑海流、钻井液流速和钻柱-井壁接触碰撞等因素的基础上,建立了无隔水管钻井钻柱的三维振动方程,并验证了其有效性,分析了雷诺数、速度比、波动钻压及钻柱转速等对钻柱振动的影响。研究结果表明:地层段钻柱的振动响应远没有海水段的大,并且横流向振动幅值也要小于顺流向振动幅值,但其振动频率却大于顺流向振动频率;适当增大速度比会减小海流对钻柱的激励作用,钻井液流速较高时会对钻柱振动产生较大影响;波动钻压幅值影响钻柱纵向振动的位移响应,但不影响纵向振动频率,现场钻柱可采用较小的波动钻压,以减小钻柱的纵向振动和扭转剪切应力,但应避开120和60 r/min的转速。所得结论可为无隔水管钻井钻柱的减振措施制定提供参考。 展开更多

关键词 无隔水管钻井 钻柱系统 振动响应 能量法 Hamilton变分 弯曲应力

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扭转振动工具滑模控制降黏分析 被引量：3

12

作者 田家林 周思奇 杨应林 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2020年第14期186-193,共8页

在深部硬地层钻井领域,扭转振动工具具有破岩效果明显和抑制钻头黏滑的作用,但其相应的降黏机理和控制机理研究还不完善。为此,在现有通过扭转振动工具解决黏滑问题的基础之上,建立了钻柱系统的扭转振动方程,提出U1和U2两种滑模控制降... 在深部硬地层钻井领域,扭转振动工具具有破岩效果明显和抑制钻头黏滑的作用,但其相应的降黏机理和控制机理研究还不完善。为此,在现有通过扭转振动工具解决黏滑问题的基础之上,建立了钻柱系统的扭转振动方程,提出U1和U2两种滑模控制降黏方法,并在有工具作用时,结合理论方程、给定参数对两种控制方式的降黏效果进行了分析。结果表明:当存在参数摄动时,钻柱系统处于黏滑状态附近,参数的变化会导致钻柱系统的脆弱性,钻柱系统需要加以控制;两种滑模控制方式均能有效对钻柱的黏滑振动进行控制;通过对在不同条件下各控制器的控制性能、鲁棒性的对比可知,滑模控制方式U2整体控制性能较好,且滑模控制方式U2具有更强的鲁棒性,有利于提高钻柱系统的稳定性和可靠性。 展开更多

关键词 黏滑振动 扭转振动工具 钻柱系统 滑模控制 鲁棒性

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纵扭复合冲击工具动力学特性研究 被引量：2

13

作者 田家林 胡志超 +2 位作者 张昕 葛桐旭 朱志 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第7期141-151,共11页

随着钻井深度的增加,地层岩石的强度、硬度和研磨性等特性明显增加,从而导致钻头的破岩效率较低;同时随着钻柱长度增加,钻柱系统扭转刚度降低,井下钻柱系统容易发生卡钻、黏滑等现象;为了提高钻头的破岩效率和减少黏滑现象,建立了复合... 随着钻井深度的增加,地层岩石的强度、硬度和研磨性等特性明显增加,从而导致钻头的破岩效率较低;同时随着钻柱长度增加,钻柱系统扭转刚度降低,井下钻柱系统容易发生卡钻、黏滑等现象;为了提高钻头的破岩效率和减少黏滑现象,建立了复合冲击的运动学模型和动力学模型,根据理论模型提出了一种新型复合冲击器,利用设计的新型复合冲击器结构参数以及性能参数,验证了理论模型的正确性,同时依据理论模型研究了输入流量随时间对新型复合冲击器的动力学特性的影响规律,并利用仿真结果验证了理论的可靠性,对复合冲击工具的研发与应用选型具有重要的指导意义。 展开更多

关键词 钻井 复合冲击 动力学 振动 钻柱系统 黏滑

原文传递

浮式钻井船钻柱升沉补偿系统可靠性评价方法 被引量：2

14

作者 熊云峰 陈章兰 李宗民 《船舶工程》 CSCD 北大核心 2019年第7期128-132,共5页

为准确评估浮式钻井船钻柱升沉补偿系统的可靠性,保障钻井船安全高效作业,综合运用AHP法、灰关联分析法和模糊理论,研究浮式钻井船钻柱升沉补偿系统可靠性评价方法。根据浮式钻井船钻柱升沉补偿系统的作业特点和功能要求,建立浮式钻井... 为准确评估浮式钻井船钻柱升沉补偿系统的可靠性,保障钻井船安全高效作业,综合运用AHP法、灰关联分析法和模糊理论,研究浮式钻井船钻柱升沉补偿系统可靠性评价方法。根据浮式钻井船钻柱升沉补偿系统的作业特点和功能要求,建立浮式钻井船钻柱升沉补偿系统可靠性综合评价指标体系;在统筹考虑主观赋权法和客观赋权法各自优缺点的基础上,综合运用AHP和灰关联度法,确定各评价指标的综合权重;基于模糊综合评价理论,构建一种浮式钻井船钻柱升沉补偿系统可靠性综合评价方法。该评价法原理简单,使用方便,为科学评价钻井船钻柱升沉补偿系统可靠性提供了一种新的借鉴。 展开更多

关键词 浮式钻井船 钻柱 升沉补偿系统 可靠性评价

原文传递

新型扭转振动工具降粘特性分析及PID控制策略研究 被引量：2

15

作者 田家林 周仪 杨琳 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2019年第10期1496-1502,共7页

在深井和超深井勘探开发过程中,广泛存在着粘滑振动现象,该现象不仅造成机械钻速降低,驱动能量大量浪费;而且还会加速钻具老化和失效,严重威胁钻井安全。为了有效地控制钻柱的粘滑振动,首先提出了一种新型扭转振动工具;其次建立了基于... 在深井和超深井勘探开发过程中,广泛存在着粘滑振动现象,该现象不仅造成机械钻速降低,驱动能量大量浪费;而且还会加速钻具老化和失效,严重威胁钻井安全。为了有效地控制钻柱的粘滑振动,首先提出了一种新型扭转振动工具;其次建立了基于该工具的钻柱系统的理论模型;最后用PID控制方法对新型扭转振动工具的降粘特性进行了研究。结果表明:该工具能够有效地控制钻柱的粘滑振动,两种PID控制方程均能对期望稳态转速进行实时监控,对比两者,U2控制方程具有更快的调节能力和更好的控制性能,且前期无粘滑现象的发生。 展开更多

关键词 粘滑振动 动力学 扭转振动工具 钻柱系统 PID控制

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深水无隔水管钻井钻柱三维振动疲劳寿命分析

16

作者 李炎军 管申 +1 位作者 徐一龙 杜威 《河南科技》 2021年第20期30-32,共3页

针对深水无隔水管钻井钻柱振动疲劳寿命问题,建立深水无隔水管钻井钻柱三维振动方程,基于Miner线性累积损伤理论,结合钻柱振动应力响应和S-N曲线,形成深水无隔水管钻井钻柱振动疲劳寿命分析方法,分析了钻柱的三维振动疲劳寿命。结果表明... 针对深水无隔水管钻井钻柱振动疲劳寿命问题,建立深水无隔水管钻井钻柱三维振动方程,基于Miner线性累积损伤理论,结合钻柱振动应力响应和S-N曲线,形成深水无隔水管钻井钻柱振动疲劳寿命分析方法,分析了钻柱的三维振动疲劳寿命。结果表明:钻柱扭转振动疲劳寿命随着波动钻压值的增大而减小,随着转速的增加而增加。 展开更多

关键词 无隔水管 钻柱系统 振动疲劳 S-N曲线 Miner理论

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新型大通径压控式弹簧测试阀

17

作者 金磊 《油气井测试》 2020年第1期13-17,共5页

APR-N测试阀环空压力稳定性要求高,注氮操作复杂,维护成本高。新型大通径压控式弹簧测试阀利用“弹簧”片组储能方式,通过改变“弹簧”片组数量,调节补偿力,随阀所处井深不同,补偿力可随之调整。当环空井底压力高于补偿力时,传动杆将牵... APR-N测试阀环空压力稳定性要求高,注氮操作复杂,维护成本高。新型大通径压控式弹簧测试阀利用“弹簧”片组储能方式,通过改变“弹簧”片组数量,调节补偿力,随阀所处井深不同,补偿力可随之调整。当环空井底压力高于补偿力时,传动杆将牵引球阀,实现井下测试阀压控式开关。室内进行千次开关操作实验,球阀能准确归位;40 MPa压力下稳压60 min,开关正常。PX4701井现场环空连接泵车,打压7~15 MPa进行两次开井测试,在二开井期间钢丝绳投放φ35 mm配重杆通过测试阀,达到预定目标。该测试阀兼具大通径功能,球阀通径40 mm满足多种投放需求,且保养成本低、操作简单,能满足水平井、大斜度井及深层气井的复杂测试需求。 展开更多

关键词 钻柱地层测试 压控式测试器 APR-N测试阀 环空压力 工作制度 缆绳作业

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PIPE ROCK钻柱扭摆系统应用评价 被引量：10

18

作者 韩烈祥 张继川 刘伟 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第11期73-78,共6页

国外以斯伦贝谢公司Slider系统为代表的钻柱扭摆系统在常规滑动定向钻进时,取得了较好的减轻摩阻、克服钻进"托压"的应用效果,但国内钻柱扭摆系统仍处于试验与完善阶段。为此,从分析自主研发的PIPE ROCK钻柱扭摆系统的原理及... 国外以斯伦贝谢公司Slider系统为代表的钻柱扭摆系统在常规滑动定向钻进时,取得了较好的减轻摩阻、克服钻进"托压"的应用效果,但国内钻柱扭摆系统仍处于试验与完善阶段。为此,从分析自主研发的PIPE ROCK钻柱扭摆系统的原理及系统构成、操作流程、使用方法、试验实钻结果等方面入手,结合与常规滑动钻进方式的技术效果比较结果,总结了该系统现场试验所取得的成果,分析了该系统的缺陷并提出了改进措施。研究结果表明:(1) L204井应用该系统前后的数据表明,扭摆钻井防托压效果明显;(2) Long016-H1井水平段共定向调整轨迹20次,使用常规滑动定向平均纯钻时效为64.3%,而使用钻柱扭摆系统的定向纯钻时效提高到83.4%,提升效果明显;(3)使用扭摆系统后,可以在钻进过程中不停钻调节定向工具面,使工具面保持长期稳定,提高了定向精准度;(4)钻柱扭摆系统目前还存在着自动化程度较低、需要人工实时调整扭矩设定值、使用效果受人员个体差异影响较大等缺点,因而有必要持续改进该系统以最终实现轨迹的智能控制。结论认为,该钻柱扭摆系统成功地解决了定向钻进托压难题,具有提高定向纯钻时效、提高定向精准度的作用,减少了定向次数和定向段长,大幅度提高了定向机械钻速和单趟钻的行程钻速,能够满足现场作业要求,具备工业化应用的条件。 展开更多

关键词 页岩气 钻柱扭摆系统 钻柱托压 定向工具 PIPE ROCK 水平井 纯钻时效

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水平井钻柱-井壁摩擦诱导黏滑振动机理研究 被引量：9

19

作者 朱杰然 邹德永 +3 位作者 李光泉 杨宁宁 杨全进 林伟 《石油机械》 北大核心 2021年第7期31-36,共6页

水平井钻柱系统黏滑振动严重威胁井下钻柱及工具的安全性。为了揭示水平井钻柱系统与井壁非线性摩擦诱导钻柱系统黏滑振动机理,基于质量-弹簧-阻尼离散方法及Stribeck摩擦理论,建立了水平井全井钻柱系统非线性动力学模型。对无钻压加载... 水平井钻柱系统黏滑振动严重威胁井下钻柱及工具的安全性。为了揭示水平井钻柱系统与井壁非线性摩擦诱导钻柱系统黏滑振动机理,基于质量-弹簧-阻尼离散方法及Stribeck摩擦理论,建立了水平井全井钻柱系统非线性动力学模型。对无钻压加载条件下的水平井钻柱系统在不同井段和不同钻井工况参数下的动力学响应进行了分析。分析结果表明:钻柱-井壁间的非线性摩擦会诱导钻柱发生周期性黏滑振动,且随着转盘扭矩的增大,直井段转速波动随之增大;造斜段管柱的扭转振动更加剧烈,且造斜段入口管柱的黏滑振动强度明显大于水平段管柱。研究结果可为提高水平井钻井效率和降低作业风险提供理论指导。 展开更多

关键词 水平井钻柱 黏滑振动 非线性摩擦 钻柱系统动力学 动力学响应

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顶驱钻井柔性钻柱动力学特性分析 被引量：8

20

作者 于桂杰 殷有财 肖文生 《石油矿场机械》 2011年第4期1-5,共5页

与单独分析钻杆纵向振动不同,将钻柱、吊环、顶驱装置、水龙头、起升系统和井架组成的柔性多体系统与钻井液、井壁耦合进行分析。首先推导了多体系统在耦合条件下起下钻过程钻柱系统纵振方程和频率方程,把内外钻井液对钻柱系统的作用力... 与单独分析钻杆纵向振动不同,将钻柱、吊环、顶驱装置、水龙头、起升系统和井架组成的柔性多体系统与钻井液、井壁耦合进行分析。首先推导了多体系统在耦合条件下起下钻过程钻柱系统纵振方程和频率方程,把内外钻井液对钻柱系统的作用力折算成等效的附加质量,运用Matlab编程计算,得到钻柱前8阶固有频率的理论解,并与采用Ansys软件计算得到的数值解比较,验证了理论推导的合理性;其次,针对钻柱提升或下放速度与加速或减速所延续的时间的比值与动载的线性关系,对钻柱系统进行谐响应分析,得出了不同v/t值下钻柱系统的动力响应。为起下钻过程中合理的起升、下放速度和时间参数设计提供了参考依据。 展开更多

关键词 柔性多体系统 起下钻 振动分析 动力响应 共振

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