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,導致鉆頭出現卡鉆、粘滑振動等現象,使鉆頭磨損加重、破巖效率降低、鉆井周期延長。液動沖旋鉆井技術綜合了常規(guī)旋轉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,國內外針對液動沖旋鉆井技術的研究工作主要集中于液動沖擊器結構設計、優(yōu)化設計等方面,關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提速鉆進的關鍵。因此,本文基于巖石力學、液動沖擊器的工作原理、破巖機理等理論,結合實驗研究、仿真分析和應用分析等方法,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)的參數組合。最后通過液動沖擊器在新疆瑪湖地區(qū)硬地層的應用分析,結合仿真分析結果,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】：西安石油大學陜西省

【文章頁數】：64 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

載荷設置示意圖

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沖擊器內部，使沖擊元件發(fā)生沖蝕破壞；基于該井的應用分析，對液動沖擊器各元件進行優(yōu)化設計，并增加各內部元件的強度，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)生縮徑現象，導致卡鉆，造成鉆頭重復切削，鉆頭壽命降低。(2)該三開鉆進泥巖段地層時，鉆頭水眼堵塞，鉆頭出現泥包現象，鉆頭刀翼肩部齒發(fā)生磨損，導致機械鉆速降低。(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達17井使用后的情況，對沖擊器結構進行了優(yōu)化設計，噴嘴、節(jié)流環(huán)、沖擊機構等各部分關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參數，表5-5為該井鉆進參數。


本文編號：2974072