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数字化井控设备在石油钻井现场的应用
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作者 陈忠宇 李鑫 《石油和化工设备》 2026年第1期36-39,共4页
随着石油勘探开发技术的不断进步和信息化建设的深入发展,数字化井控设备在井控安全监测和预警、风险处置及应急指挥等方面的作用日益凸显。本文主要阐述了数字化井控设备在石油钻井现场的应用场景,实现井控安全自动化管理,充分利用大... 随着石油勘探开发技术的不断进步和信息化建设的深入发展,数字化井控设备在井控安全监测和预警、风险处置及应急指挥等方面的作用日益凸显。本文主要阐述了数字化井控设备在石油钻井现场的应用场景,实现井控安全自动化管理,充分利用大数据与云计算技术,发挥智能化复杂预警优势,实现石油钻井现场井控安全防控能力的提升。整套数字化井控设备集成了井控参数的实时监测、数据分析和远程决策指挥等多项功能,可实现对井控技术的全方位、全过程自动化管理。 展开更多
关键词 数字化 井控设备 井控安全 应急指挥 复杂预警
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基于短幅内摆线的螺杆钻具啮合线型研究
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作者 王春阳 夏秀文 +3 位作者 陆天明 宋苏涵 宋烨 吴开磊 《设备管理与维修》 2026年第1期33-37,共5页
针对螺杆钻具配合线型展开总结分析,目前行业普遍采用普通内摆线的外等距曲线作为啮合曲线,但该线型存在打扣问题,导致螺杆使用性能下降。提出以新型短幅内摆线作为螺杆钻具啮合基础曲线,明确其理论计算公式与设计算理。同时,分析影响... 针对螺杆钻具配合线型展开总结分析,目前行业普遍采用普通内摆线的外等距曲线作为啮合曲线,但该线型存在打扣问题,导致螺杆使用性能下降。提出以新型短幅内摆线作为螺杆钻具啮合基础曲线,明确其理论计算公式与设计算理。同时,分析影响线型加工质量的关键工艺因素,通过台架试验对比两种线型设计样机,结果表明,新型短幅内摆线螺杆钻具效率更高、特性更佳。现场应用验证了新线型动力更强、使用寿命更长,钻井提速效果显著,在油基泥浆、大排量激进钻井场景中展现出优异的可靠性与适应性。 展开更多
关键词 螺杆钻具 啮合线型 短幅内摆线
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基于岩石塑脆性临界破碎理论的高效破岩PDC钻头研制与应用 被引量:1
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作者 祝效华 胡海 +4 位作者 刘伟吉 冯少波 何灵 田万顷 梁红军 《天然气工业》 北大核心 2025年第5期102-112,共11页
塔里木盆地作为中国最大的含油气盆地,油气资源丰富,勘探开发潜力巨大。然而,塔里木盆地寒武系发育巨厚白云岩,其岩石强度大、可钻性极差,导致传统PDC(Polycrystalline Diamond Compact)钻头在白云岩地层中的机械钻速低、单只钻头进尺... 塔里木盆地作为中国最大的含油气盆地,油气资源丰富,勘探开发潜力巨大。然而,塔里木盆地寒武系发育巨厚白云岩,其岩石强度大、可钻性极差,导致传统PDC(Polycrystalline Diamond Compact)钻头在白云岩地层中的机械钻速低、单只钻头进尺少。为此,针对塔里木盆地寒武系白云岩地层进行了包括内部结构、力学特性、研磨性与可钻性的综合研究和分析,然后结合已有的白云岩地层钻头结构,优选了主切削齿类型、冠部曲线及刀翼参数,在岩石塑—脆性临界破碎理论的指导下,优化了布齿参数、水力结构,最终形成了适用于寒武系白云岩地层的新型高效PDC钻头并开展了现场试验。研究结果表明:①白云岩地层非均质性强、结构致密、强度大,单轴压缩强度达221.51 MPa,具有中等研磨性并且在高围压条件下的可钻性极差;②PDC钻头采用“浅锥型冠部+长保径段”结构,能够有效降低扭矩波动,进而提升钻头在白云岩地层中的钻进稳定性;③基于塑—脆性临界破碎理论设计的高效破岩PDC钻头在寒武系白云岩层段的提速效果显著,总进尺为603 m,机械钻速为2.87 m/h。结论认为,设计的DS675H钻头经现场应用打破了目前塔里木盆地白云岩地层单只钻头进尺最长和机械钻速最快纪录,为后续寒武系及其以下地层高效钻井提供了技术储备,为深部难钻地层钻井提速提效提供了技术支撑。 展开更多
关键词 塔里木盆地 寒武系 白云岩 PDC钻头 异形齿 塑—脆性 高效破岩 钻井提速
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沙溪庙组硬质砂岩地层异形PDC齿的设计与研究 被引量:1
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作者 马亚超 罗逸非 +4 位作者 荣准 陶垒 曾汇川 蒋东 张文远 《工程设计学报》 北大核心 2025年第2期262-271,共10页
为解决川东沙溪庙组硬质砂岩地层PDC(polycrystalline diamond compact,聚晶金刚石复合片)钻头机械钻速低、磨损严重及钻井成本高的问题,对异形PDC齿在沙溪庙组硬质砂岩地层的破岩性能进行了综合研究。针对沙溪庙组砂岩地层高研磨性、... 为解决川东沙溪庙组硬质砂岩地层PDC(polycrystalline diamond compact,聚晶金刚石复合片)钻头机械钻速低、磨损严重及钻井成本高的问题,对异形PDC齿在沙溪庙组硬质砂岩地层的破岩性能进行了综合研究。针对沙溪庙组砂岩地层高研磨性、硬塑性的特点,设计了斧形齿、圆弧曲面齿、斧形曲面齿和斜斧形齿等4种异形PDC齿,并建立了PDC齿切削与压入破岩结合的综合破岩比功评价方法。随后,利用破岩仿真模型,开展了异形PDC齿结构参数优化设计,并对优化后的异形PDC齿进行了破岩性能仿真分析。结果表明:齿刃角为130°的斧形齿和圆弧半径为25 mm的圆弧曲面齿的综合破岩比功最小。最终确定斧形曲面齿的圆弧半径为25 mm,齿刃角为130°,斜斧形齿的齿刃角为130°,倾斜角度为70°。4种异形PDC齿的综合破岩比功和齿刃温度均低于常规PDC齿,且综合破岩比功与磨损高度呈正相关。室内破岩试验结果表明,斧形齿与斧形曲面齿具有更优异的破岩性能。研究结果为沙溪庙组硬质砂岩地层的个性化PDC钻头设计提供了理论基础。 展开更多
关键词 沙溪庙组硬质砂岩 异形PDC齿 破岩比功 破岩性能
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裸眼冲探PDC钻头设计与钻进仿真研究
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作者 徐小峰 吴艳 +2 位作者 宋巍 况雨春 廖利梅 《石油机械》 北大核心 2025年第5期56-62,共7页
冲探钻头是老井重入作业中疏通井眼的关键钻具。为解决老井裸眼冲探过程频繁侧钻出新井眼以至井眼丢失等问题,研制了一种裸眼冲探PDC钻头。该钻头采用凸内锥形冠形、四刀翼双排混合布齿与深流道设计,基于PDC钻头布齿结构力平衡优化模型... 冲探钻头是老井重入作业中疏通井眼的关键钻具。为解决老井裸眼冲探过程频繁侧钻出新井眼以至井眼丢失等问题,研制了一种裸眼冲探PDC钻头。该钻头采用凸内锥形冠形、四刀翼双排混合布齿与深流道设计,基于PDC钻头布齿结构力平衡优化模型分析了钻头钻进过程中受到的力和扭矩,并对设计的冲探PDC钻头进行了不平衡力分析,建立了钻柱-钻头-岩石全耦合动力学模型,对冲探钻头与传统钻头的钻进轨迹进行了仿真与对比。研究结果表明:裸眼冲探PDC钻头受到的不平衡力占比在6.29%以内,钻头的稳定性能未因凸内锥冠形而削弱。在有、无弯角螺杆的2种情况下,冲探PDC钻头的导向性能均优于传统钻头,找眼能力强,工作安全可靠,满足老井重入作业需求。研究结果可为储气库老井重入作业提供一种可行的钻头设计思路。 展开更多
关键词 裸眼冲探 PDC钻头 老井重入 导向钻具 钻进轨迹 钻头设计
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基于光滑粒子流体动力学-有限元法耦合算法的膨胀管磨铣效果影响因素研究
6
作者 罗敏 黄聪剑 +2 位作者 李巧珍 徐亭亭 付彦博 《中国机械工程》 北大核心 2025年第12期2927-2935,共9页
在地层压力作用下膨胀管会发生变形,如限制井径易引发卡钻,从而影响生产,需磨铣去除膨胀管,但磨铣效果受多种因素影响。以磨鞋、膨胀管、套管和水泥环为研究对象,考虑膨胀管磨铣的几何非线性、膨胀管与磨粒之间的非线性接触特性,采用光... 在地层压力作用下膨胀管会发生变形,如限制井径易引发卡钻,从而影响生产,需磨铣去除膨胀管,但磨铣效果受多种因素影响。以磨鞋、膨胀管、套管和水泥环为研究对象,考虑膨胀管磨铣的几何非线性、膨胀管与磨粒之间的非线性接触特性,采用光滑粒子流体动力学-有限元法(SPH-FEM)耦合算法建立了膨胀管磨铣非线性动力学模型和数值计算方法。通过与文献数据对比验证,得到磨削过程中磨削力平均误差为8.84%。研究磨削尺寸、磨粒形状、铺焊材料三种影响因素对磨铣效果的影响,结果表明:磨削深度不宜超过0.6 mm;磨削厚度不宜超过0.8 mm;十二棱柱磨铣效果最佳;YG8合金宜作为铺焊材料。 展开更多
关键词 膨胀管 磨铣 SPH-FEM耦合算法 动力学 非线性接触
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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
7
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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基于近钻头测量数据的钻柱涡动特性分析
8
作者 张涛 杨振鹏 +3 位作者 李军 王苗瑞 王梦凡 郭子娴 《石油机械》 北大核心 2025年第7期22-31,共10页
钻井过程中钻柱振动的位移信号较难获取且相关研究较少。为进一步认识钻井过程中井下发生涡动时钻柱的振动特性,利用近钻头测量工具采集某深井旋转钻进过程中的振动加速度,结合误差控制算法在频域上对振动加速度信号进行二次积分,得到... 钻井过程中钻柱振动的位移信号较难获取且相关研究较少。为进一步认识钻井过程中井下发生涡动时钻柱的振动特性,利用近钻头测量工具采集某深井旋转钻进过程中的振动加速度,结合误差控制算法在频域上对振动加速度信号进行二次积分,得到振动的位移信号;通过分析钻柱涡动时的振动位移特征,并结合钻柱自转、公转的耦合作用和钻柱相对于井筒的位置,以实测到的“半频涡动”现象为例,解释了钻柱正向涡动和反向涡动时的振动规律。研究分析发现:对于测得的井下加速度信号,在频域积分过程中引入误差控制方程,通过设置预期目标精度可有效抑制低频分段的积分误差。当发生涡动时,切向和法向振动加速度曲线的振幅为正常钻进时的4倍以上,振动位移曲线的振幅为正常钻进时的10倍左右并呈现明显的周期性波动。波动周期受钻柱自转和公转耦合作用的影响,通常反向涡动时切向位移曲线的波动周期小于正向涡动,反向涡动比正向涡动更加剧烈。但在钻进过程中,受钻头与地层切削作用和钻柱与井壁之间相互摩擦的影响,也会出现正涡与反涡交替出现的情况,并不能仅通过振动位移信号的周期来判断正向涡动和反向涡动。研究结果对描述涡动时的振动特征,判断涡动的发生和及时采取措施消除涡动,缓解钻具疲劳具有指导作用。 展开更多
关键词 近钻头测量 频域积分 涡动 位移重建 振动特性
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PDC钻头减振切削破岩载荷特性研究
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作者 任海涛 周胜 +2 位作者 周春晓 贾新 杨迎新 《地下空间与工程学报》 北大核心 2025年第4期1269-1277,共9页
PDC钻头钻遇砾石地层、软硬交替地层,以及定向钻井等复杂工况下,常遭遇频繁的冲击载荷,导致切削齿崩齿、脱层、掉齿和断齿等异常疲劳失效事故的发生,大大降低了钻头的使用寿命和钻进效率。柔性切削破岩的技术理念是指通过设置缓冲元件... PDC钻头钻遇砾石地层、软硬交替地层,以及定向钻井等复杂工况下,常遭遇频繁的冲击载荷,导致切削齿崩齿、脱层、掉齿和断齿等异常疲劳失效事故的发生,大大降低了钻头的使用寿命和钻进效率。柔性切削破岩的技术理念是指通过设置缓冲元件来降低切削刚度,将切削过程中遭受的冲击载荷幅值限制在一定范围内,达到减缓切削齿疲劳损伤,延长钻头使用寿命的目的。通过在灰岩上开展柔性切削单元试验,分析了切削深度、前倾角度及缓冲单元组合方式等因素对柔性单元缓冲效果的影响规律。结果表明:柔性切削能将切削载荷峰值降低20%~35%;柔性缓冲效果与缓冲单元组合刚度、前倾角都呈正相关趋势,最佳缓冲元件组合为2片A型碟簧串联和15°前倾角度。 展开更多
关键词 PDC钻头 柔性切削 疲劳损伤 钻井
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闸板防喷器剪切能力分析优化及钻杆参数匹配
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作者 石昌帅 王涵灏 +1 位作者 李飞 祝效华 《石油机械》 北大核心 2025年第11期54-62,共9页
闸板防喷器是井口控制安全工程的重要组成部分,需要确保其能够在紧急情况发生时及时剪断钻杆以实现安全封井。基于Johnson-Cook本构模型建立有限元仿真剪切模型,通过对比文献试验数据验证了模型的准确性,研究了V形夹角、刃口倒角和刀具... 闸板防喷器是井口控制安全工程的重要组成部分,需要确保其能够在紧急情况发生时及时剪断钻杆以实现安全封井。基于Johnson-Cook本构模型建立有限元仿真剪切模型,通过对比文献试验数据验证了模型的准确性,研究了V形夹角、刃口倒角和刀具厚度等参数对剪切性能的影响,并根据最优结构模型计算不同外径和壁厚的常用钻杆的最大剪切力及应力;基于机器学习对数据训练和拟合,得出准确性最高的模型并给出拟合公式。研究结果表明:模型相比试验结果误差均在允许范围之内,模型有较高的准确性;刃口倒角与最大剪切力呈现负相关,而与最大应力呈正相关;随着V形夹角的增加,最大剪切力先增后减,最大应力先减后增,在V形夹角为165°时剪切力达到了峰值;刀口厚度对剪切力影响很小且没有明显规律,可忽略;岭回归模型的预测效果最佳,决定系数高达0.97;拟合公式对剪切力计算有较高的准确性及参考性。所得结果可为防喷器闸板的最大剪切力预测及不同钻杆的闸板防喷器选型提供一定参考。 展开更多
关键词 闸板防喷器 剪切力 分析优化 钻杆参数匹配 数值模拟 机器学习
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深层页岩气提速钻头定制设计与应用
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作者 祝效华 邓开创 +4 位作者 刘伟吉 李柯 李元军 陈伟 严俊涛 《石油机械》 北大核心 2025年第10期1-7,共7页
随着页岩气开发规模的扩大,深层页岩气钻井提速成为提高开发效率的关键,其中针对地层特点设计更具有针对性的钻头是提高钻井效率的有效手段。根据渝西区块某页岩气井的钻井提速需求,分析目标层位特点,考虑钻头需穿越多个层位,应保证钻... 随着页岩气开发规模的扩大,深层页岩气钻井提速成为提高开发效率的关键,其中针对地层特点设计更具有针对性的钻头是提高钻井效率的有效手段。根据渝西区块某页岩气井的钻井提速需求,分析目标层位特点,考虑钻头需穿越多个层位,应保证钻头的地层适应性和抗冲击性。基于全局力平衡模型优化布齿方法,设计了五刀翼双排齿的PDC钻头,采用混合布齿策略(平面齿与三平面齿结合)提升钻头钻进效率并增强抗冲击能力。现场应用结果表明,该PDC钻头在φ311.2 mm井眼三开中实现单趟进尺868 m,平均机械钻速12.67 m/h,机械钻速同比邻井至少提高了16.65%,在深层页岩气开发中具有良好的适应性。该PDC钻头融合混合布齿设计与力平衡优化模型,形成适用于深层页岩气复杂地层的PDC钻头定制化方案,可为降低钻井成本、提高开发效率提供技术支撑。 展开更多
关键词 深层页岩气钻井 PDC钻头 个性化设计 钻井提速 混合布齿设计
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超深井高钢级厚壁套管开窗研究及应用
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作者 汤明 王双宁 +2 位作者 何世明 张光福 刘晓森 《西南石油大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第4期177-188,共12页
开窗侧钻是处理井下复杂事故的重要方法之一,在超过7 000 m的超深井高钢级(TP155V)厚壁(15.83 mm)套管开窗侧钻,不仅面临高温高压的井下复杂环境,还具有作业时间长费用高的难点。为提高超深井高钢级厚壁套管开窗的成功率和作业效率,采用... 开窗侧钻是处理井下复杂事故的重要方法之一,在超过7 000 m的超深井高钢级(TP155V)厚壁(15.83 mm)套管开窗侧钻,不仅面临高温高压的井下复杂环境,还具有作业时间长费用高的难点。为提高超深井高钢级厚壁套管开窗的成功率和作业效率,采用ABAQUS软件建立套管开窗侧钻仿真模型,优选开窗铣锥,采用地面试验对仿真结果进一步论证,将优选出的适用于超深井高钢级厚壁套管开窗铣锥进行现场应用。仿真模拟表明,铣锥肩部和锥顶外圆是开窗和修窗的主要工作面,圆锥型铣锥开窗应力最大、开窗效率最高、窗口形状规整平滑、优先推荐;地面试验中圆锥型铣锥能够成功开窗,螺旋型和钻头型铣锥均未开窗成功;双探102井在井深7 473 m处、壁厚15.83 mm和钢级TP155V的套管采用圆锥型铣锥成功开窗侧钻,创国内套管开窗侧钻井深最深、钢级最高和壁厚最厚等3项纪录。该研究成果对于超深井高效开窗侧钻提供了借鉴,为超深油气资源高效勘探开发提供支撑。 展开更多
关键词 超深井 高钢级厚壁套管 开窗侧钻 锥铣 仿真模拟
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旋转导向钻井工具系统实时测量的智能粒子滤波方法
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作者 盛立 刘一凡 +1 位作者 高明 周东华 《自动化学报》 北大核心 2025年第10期2313-2323,共11页
针对旋转导向钻井工具系统中工具面角的实时测量问题,提出一种基于深度学习的智能粒子滤波算法.首先,针对粒子滤波中的粒子短缺与退化问题,建立条件生成对抗网络(CGAN)引导的粒子选择机制.在该机制中,生成器网络通过对抗训练优化采样分... 针对旋转导向钻井工具系统中工具面角的实时测量问题,提出一种基于深度学习的智能粒子滤波算法.首先,针对粒子滤波中的粒子短缺与退化问题,建立条件生成对抗网络(CGAN)引导的粒子选择机制.在该机制中,生成器网络通过对抗训练优化采样分布,生成高质量粒子集;判别器则评估生成粒子在真实后验分布中的概率值,指导粒子权重计算.其次,针对井下复杂工况中存在的噪声协方差矩阵未知且时变问题,设计基于深度残差网络(ResNet)的协方差矩阵估计器.该模块与CGAN引导的粒子滤波以端到端的方式集成,形成闭环优化系统.ResNet模块得益于粒子滤波算法中的模型信息,并为粒子滤波提供协方差矩阵的估计.最后,在旋转导向钻井工具平台上进行实验.结果表明所提算法能够有效解决工具面角的实时测量问题,与已有算法相比具有更高的精度. 展开更多
关键词 智能粒子滤波 旋转导向钻井工具系统 实时测量 深度学习算法 未知噪声协方差矩阵
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立轮辅助钻进单元试验与数值模拟分析
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作者 杨燕 黄奎林 +3 位作者 宋东东 黄泽权 邱顺佐 胡佳琪 《石油机械》 北大核心 2025年第5期48-55,共8页
针对深部难钻地层PDC钻头吃入地层困难、破岩效率低,以及导向钻井中钻头方位稳定性差等问题,提出一种具有轮轴一体式立轮切削结构的PDC钻头,并开展变切削深度立轮预损伤条件的PDC破岩单元试验,对比PDC平行切削和立轮预损伤条件下PDC破... 针对深部难钻地层PDC钻头吃入地层困难、破岩效率低,以及导向钻井中钻头方位稳定性差等问题,提出一种具有轮轴一体式立轮切削结构的PDC钻头,并开展变切削深度立轮预损伤条件的PDC破岩单元试验,对比PDC平行切削和立轮预损伤条件下PDC破岩的效果,并进行数值模拟分析,揭示立轮辅助钻进的工作机理。研究结果表明:立轮作用下PDC切削岩石的切向动载系数比PDC单独切削岩石减小43.31%,轴向动载系数比PDC单独切削岩石减小36.63%;立轮在破碎岩石的过程中,立轮切削齿周期性地参与间断切削,切削状态发生周期性变化,具有显著的“铣削”特征;立轮式PDC钻头上立轮与PDC切削齿非平行刮切岩石,形成螺旋形井底形貌,这种形貌有助于PDC切削齿对岩石的侵入,提高破岩效率;立轮切削结构对PDC切削齿能起到分压缓冲作用,增强钻头的整体稳定性并延长使用寿命。研究结果有助于深入、细致地理解立轮式PDC钻头的复杂运动和工作力学特性。 展开更多
关键词 PDC钻头 工作机理 立轮 铣削 分压缓冲
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某井S钢级钻杆纵裂原因分析
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作者 陈猛 欧阳志英 +1 位作者 余世杰 舒志强 《石油管材与仪器》 2025年第5期92-97,共6页
某井有多支31/2″S钢级钻杆发生了纵裂事故。采用宏观分析、化学成分分析、力学性能测试、金相分析、扫描电镜和能谱分析等方法分析了钻杆发生纵裂的原因。结果表明,31/2″S钢级钻杆化学成分、力学性能符合API Spec 5DP—2020标准要求;... 某井有多支31/2″S钢级钻杆发生了纵裂事故。采用宏观分析、化学成分分析、力学性能测试、金相分析、扫描电镜和能谱分析等方法分析了钻杆发生纵裂的原因。结果表明,31/2″S钢级钻杆化学成分、力学性能符合API Spec 5DP—2020标准要求;断口呈冰糖状沿晶开裂形貌特征,并且在裂纹表面的腐蚀产物上发现有S元素,推断服役井存在H2 S。在钻井过程中,钻杆受到拉、压、扭等复合载荷,在硫化氢介质环境下钻杆极易发生应力腐蚀开裂。硬度偏高和组织存在网状铁素体加速了应力腐蚀开裂的进程。 展开更多
关键词 S钢级钻杆 纵裂 沿晶开裂 硫化氢应力腐蚀开裂 网状铁素体
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分体式钻头破岩特性与试验
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作者 田家林 吴雨航 +2 位作者 辛琦 魏秦文 邓喆 《中国石油大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第3期178-186,共9页
钻头作为钻井工作中直接作用在岩石上的部件,其切削齿的破岩行为直接影响机械钻速。牙轮钻头在钻进时会出现外围齿圈先期失效和破岩效率低的问题,针对这些问题设计一种新型分体式牙轮钻头;建立钻头切削齿的运动学分析模型,对钻头关键参... 钻头作为钻井工作中直接作用在岩石上的部件,其切削齿的破岩行为直接影响机械钻速。牙轮钻头在钻进时会出现外围齿圈先期失效和破岩效率低的问题,针对这些问题设计一种新型分体式牙轮钻头;建立钻头切削齿的运动学分析模型,对钻头关键参数影响进行分析,得到分体式钻头切削齿圈上特定点的位移、速度、加速度和运动轨迹。结果表明:分体式钻头中心小齿圈能提高心部破岩效率,分体式钻头对于井底岩石的切削和冲击作用更大,分体式钻头相对于常规钻头具有更好的中心破岩提速效果和更优的冲击切削性能;试验结果与模拟计算结果吻合,验证了钻头设计的合理性和理论分析的正确性。 展开更多
关键词 分体式钻头 工作机制 运动学 井底模型 试验 破岩性能
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钻井用双级遥控可变径稳定器研制
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作者 汤历平 梁育鹏 +2 位作者 朱年涛 黄崇君 李金和 《钻采工艺》 北大核心 2025年第2期129-135,共7页
遥控可变径稳定器能在不起下钻的情况下变化下部钻具组合,从而实现井眼轨迹的控制。在现有结构技术的基础上设计了一种可实现两级变径的遥控可变径稳定器并系统性地阐述了设计过程:多级遥控可变径稳定器的结构与工作原理;基于有限元法... 遥控可变径稳定器能在不起下钻的情况下变化下部钻具组合,从而实现井眼轨迹的控制。在现有结构技术的基础上设计了一种可实现两级变径的遥控可变径稳定器并系统性地阐述了设计过程:多级遥控可变径稳定器的结构与工作原理;基于有限元法的关键零件强度分析及密封性能分析;多级遥控可变径稳定器的室内测试与现场测试。研究结果表明:可变径稳定器可通过开停泵实现三种外径;所设计的多级遥控可变径稳定器强度和密封性能可靠;室内测试和现场测试验证了多级遥控可变径稳定器的运动可行性。研究成果可为钻井过程中增斜、稳斜和降斜等工艺提供有效的技术支撑。 展开更多
关键词 钻井 变径稳定器 井眼轨迹 下部钻具 应力 接触压力
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吉木萨尔页岩地层PDC钻头破岩模拟及优选
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作者 臧传贞 《石油机械》 北大核心 2025年第9期29-36,共8页
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... 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。 展开更多
关键词 PDC钻头 页岩地层 切削齿 多棱齿 钻井提速 破岩 吉木萨尔
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超高压油气开采井控关键装备及技术进展
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作者 张来斌 武胜男 +2 位作者 李滨 卢俊安 高富民 《深地能源科技》 2025年第5期1-11,共11页
深地油气是全球能源转型过程中的关键接替资源,其钻井作业面临“超高温、超高压、高含硫”等极端工况,使井控安全需求由传统“被动防控”加速向“主动预测—智能响应”模式演进。井控装备作为钻采工程的核心安全屏障,其极端工况适应能... 深地油气是全球能源转型过程中的关键接替资源,其钻井作业面临“超高温、超高压、高含硫”等极端工况,使井控安全需求由传统“被动防控”加速向“主动预测—智能响应”模式演进。井控装备作为钻采工程的核心安全屏障,其极端工况适应能力、动态密封可靠性与智能响应性能直接决定深地开发的安全边界与效率上限。通过系统梳理采气井口、防喷器组、套管头与节流压井管汇等关键装备在超高压条件下的发展现状,重点论述了强度与密封性能评价、材料服役可靠性、健康监测与智能诊断及结构优化设计等方面的研究进展,并对175~210MPa级国际先进装备的技术路线进行了比较。研究表明,现阶段井控装备仍面临多物理场耦合失效机制认识不足、实时监测与智能诊断能力有限以及标准体系滞后等突出瓶颈。未来发展将聚焦于融合化设计、智能化监测、数字孪生驱动的主动安全技术,以及轻量化耐蚀新材料与全生命周期健康管理方法的协同应用,以支撑井控装备“卡脖子”技术攻关与深地极端工况下的安全保障体系构建。 展开更多
关键词 特高压深地油气 井控装备 性能评价 健康管理 极端工况
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高韧性钻杆管体开发与应用
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作者 熊志波 刘聪 +1 位作者 马韦华 周娜 《设备管理与维修》 2025年第17期135-139,共5页
研制开发S钢级用无缝钢管钢种,并研究相应的钻杆管体热处理工艺。该高韧性S钢级钻杆产品已经投入市场,近3 a累计生产约6.5万t,现场使用效果良好,未收到产品本体失效的反馈。证明该高韧性S钢级钻杆管体冲击韧性好,冲击功(7.5 mm×10 ... 研制开发S钢级用无缝钢管钢种,并研究相应的钻杆管体热处理工艺。该高韧性S钢级钻杆产品已经投入市场,近3 a累计生产约6.5万t,现场使用效果良好,未收到产品本体失效的反馈。证明该高韧性S钢级钻杆管体冲击韧性好,冲击功(7.5 mm×10 mm,-20℃)达到90 J以上,能够满足高韧性钻杆的要求。 展开更多
关键词 S钢级 高韧性 钻杆
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