高速旋沖鉆井技術(shù)是基于螺桿鉆井與自激振蕩式旋沖鉆井兩項(xiàng)技術(shù)提出的一種新型高效破巖技術(shù),為解決該技術(shù)中參數(shù)不匹配的問題,對其進(jìn)行了性能優(yōu)化。首先研究了螺桿對自激振蕩式旋沖工具沖擊性能的影響,然后對工具水力結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化以提高沖擊力的波動幅值,最后在鉆探難點(diǎn)分析的基礎(chǔ)上,結(jié)合工具的工作特點(diǎn)制定提速方案,在順北區(qū)塊開展了2口井的現(xiàn)場試驗(yàn)。通過研究認(rèn)識到鉆井液流經(jīng)螺桿產(chǎn)生的壓力波動對工具的沖擊性能具有抑制作用,經(jīng)過優(yōu)化后的沖擊波動幅值提高了17.8%;通過現(xiàn)場試驗(yàn),相比螺桿鉆井,高速旋沖鉆井技術(shù)的機(jī)械鉆速和單趟鉆頭進(jìn)尺分別提高32.5%和34.6%。研究結(jié)果表明,高速旋沖鉆井技術(shù)能夠在螺桿鉆井的基礎(chǔ)上進(jìn)一步提高機(jī)械鉆速,并改善PDC鉆頭受力,從而延長鉆頭使用壽命,為鉆探領(lǐng)域提供了一種新型高效的提速技術(shù)。 

【文章來源】：石油機(jī)械. 2020,48(10)北大核心

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

高速旋沖鉆井技術(shù)的鉆具連接示意圖

(1)流體介質(zhì)考慮實(shí)際鉆井中鉆井液的性質(zhì)，介質(zhì)設(shè)置為水，其密度設(shè)置為1 200 kg/m3，為可壓縮流體。(2)入口設(shè)置為速度入口，分別模擬不帶螺桿鉆具和帶螺桿鉆具時的情況，根據(jù)現(xiàn)場經(jīng)驗(yàn)，取鉆井液排量30 L/s，則不帶螺桿時入口的速度為3.57 m/s。

圖4是不同速度入口條件下沖擊力波動情況。由圖4可知:當(dāng)入口波動幅值為0.10 m/s時，入口波動頻率為10、15和20 Hz的沖擊力波動幅值分別為4 663.6、5 132.2和5 386.1 N;當(dāng)入口波動幅值為0.15 m/s時，入口波動頻率為10、15和20 Hz的沖擊力波動幅值分別為5 033.4、5 143.7和4 974.2 N;當(dāng)入口波動幅值為0.20 m/s時，入口波動頻率為10、15和20 Hz的沖擊力波動幅值分別為5 469.7、4 638.3和5 078.8 N。因此，沖擊力的波動幅值均小于入口流量恒定的情況，表明入口流量波動對自激振蕩腔內(nèi)的流體波動產(chǎn)生一種抑制作用，即螺桿鉆具的存在使自激振蕩腔產(chǎn)生的沖擊力波動幅值減小。2.2 工具優(yōu)化


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