近年來,隨著我國油氣勘探開發(fā)工作不斷的深入,地層可鉆性變差,巖石硬度增強,導(dǎo)致鉆頭出現(xiàn)卡鉆、粘滑振動等現(xiàn)象,使鉆頭磨損加重、破巖效率降低、鉆井周期延長。液動沖旋鉆井技術(shù)綜合了常規(guī)旋轉(zhuǎn)鉆井和沖擊鉆井的特點,為緩解鉆頭的磨損和粘滑振動,提高硬地層鉆井效率提供了新的方法。目前,國內(nèi)外針對液動沖旋鉆井技術(shù)的研究工作主要集中于液動沖擊器結(jié)構(gòu)設(shè)計、優(yōu)化設(shè)計等方面,關(guān)于液動沖擊器與鉆頭的匹配研究相對較少,而這恰是液動沖旋鉆井實現(xiàn)提速鉆進的關(guān)鍵。因此,本文基于巖石力學(xué)、液動沖擊器的工作原理、破巖機理等理論,結(jié)合實驗研究、仿真分析和應(yīng)用分析等方法,分析了液動沖擊器沖擊性能的影響規(guī)律。運用Workbench仿真環(huán)境,對液動沖擊器輔助PDC鉆頭鉆進砂巖、灰?guī)r兩種地層進行了仿真分析,得出了沖擊性能和鉆井參數(shù)的變化對機械鉆速的影響規(guī)律,以及破碎砂巖、灰?guī)r時最優(yōu)的參數(shù)組合。最后通過液動沖擊器在新疆瑪湖地區(qū)硬地層的應(yīng)用分析,結(jié)合仿真分析結(jié)果,共同驗證了液動沖擊器在硬地層中配合PDC鉆頭共同使用,能夠緩解PDC鉆頭的粘滑振動現(xiàn)象和鉆頭的磨損,起到高效破巖,提高機械鉆速的作用。 

【文章來源】：西安石油大學(xué)陜西省

【文章頁數(shù)】：64 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

載荷設(shè)置示意圖

鉆具；失去沖擊力的液動沖擊器仍然能夠通過噴嘴、節(jié)流環(huán)等射吸元件的作用使鉆進液的流動變?yōu)楦邏荷淞�，巖屑在高壓射流作用下被快速帶回地面，避免了鉆頭的重復(fù)破巖，提高鉆井效率。同時，為了更好的發(fā)揮液動沖擊器的提速鉆進效果，工具在使用過程中，每次更換鉆具都應(yīng)該用濾子等過濾裝置對鉆井液進行過濾，防止鉆井液中的大顆粒物流入到?jīng)_擊器內(nèi)部，使沖擊元件發(fā)生沖蝕破壞；基于該井的應(yīng)用分析，對液動沖擊器各元件進行優(yōu)化設(shè)計，并增加各內(nèi)部元件的強度，保證工具有更好的抗沖蝕能力和抗疲勞性能，強化設(shè)計后的工具及強度如圖5-6所示。圖5-6強化后元件圖5.2.2瑪湖39井應(yīng)用分析位于新疆瑪湖地區(qū)，準噶爾盆地中央坳陷瑪湖凹陷金龍9井東二疊系上烏爾禾組二段巖性圈閉的瑪湖39井，是一口為擴大中拐扇上烏爾禾組勘探成果，落實中拐扇東翼低勘探區(qū)勘探潛力的預(yù)探井。該井三開段遇到的主要問題如下：(1)該井裸眼段比較長，有發(fā)生縮徑現(xiàn)象，導(dǎo)致卡鉆，造成鉆頭重復(fù)切削，鉆頭壽命降低。(2)該三開鉆進泥巖段地層時，鉆頭水眼堵塞，鉆頭出現(xiàn)泥包現(xiàn)象，鉆頭刀翼肩部齒發(fā)生磨損，導(dǎo)致機械鉆速降低。(3)該井使用阿特拉扭力沖擊器進行提速鉆鉆進時，提速效果不理想，仍然沒能達到該井段設(shè)計機械鉆速。為了解決以上問題，提高鉆井效率。同時基于西安石油大學(xué)自主研發(fā)的液動沖擊器在瑪湖達17井使用的良好效果，遂決定使用本單位的液動沖擊器配合PDC鉆頭進行提速鉆進。本次液動沖擊器根據(jù)井口試壓試驗，最終選用的噴嘴與節(jié)流環(huán)配合尺寸為30×33mm。且該井使用的液動沖擊器根據(jù)達17井使用后的情況，對沖擊器結(jié)構(gòu)進行了優(yōu)化設(shè)計，噴嘴、節(jié)流環(huán)、沖擊機構(gòu)等各部分關(guān)鍵元件進行了強度加強處理，表5-4為本井液動沖擊器相關(guān)參數(shù)，表5-5為該井鉆進參數(shù)。


本文編號：2974072