技术对策与工程成果.ppt

五、结 论 异型大断面隔液钻头，与隔液卡簧座和大公差卡簧配合，满足WFSD工程极破碎、弱胶结沉积岩地层的岩心采取； 一定规格地质管材制作的加长半合管，抗弯、抗张能力可满足WFSD工程的孔内工况，其投入使用大大提高了工程的综合钻探效率； 应用CFD技术模拟钻具水力学特征，可以科学地指导复杂地层取心钻具设计，有效地压缩钻具的研究周期和加工成本。 WFSD复杂地层取心钻进 技术对策与工程成果 WFSD工程中心钻井工程部 朱永宜 二O一二年十月 一、WFSD取心钻进初遇问题 破碎带物质被钻头搅动、泥浆冲蚀，钻进中损耗殆尽。 岩心变形强烈，卡簧在采心时卡心不牢、提钻时托心不稳。 回次进尺受半合管限制，钻探效率低下。 一、WFSD取心钻进初遇问题 WFSD-1孔在427.53m穿越次断层时，S95绳取钻进14个回次，仅头、尾回次取心0.56m，中间12个回次连续丢心。 一、WFSD取心钻进初遇问题 WFSD-3孔125~128回次连续丢心。 一、WFSD取心钻进初遇问题 卡簧拉出卡簧座，岩心丢失 一、WFSD取心钻进初遇问题 糊钻造成的负压抽吸作用 一、WFSD取心钻进初遇问题 组合式半合管与对扣工具 二 取心钻进技术对策 应用隔液钻进原理，开发异型大断面隔液钻具 大断面水槽侧排液隔液钻头 二 取心钻进技术对策 应用隔液钻进原理，开发异型大断面隔液钻具 大断面水槽侧排式隔液钻头 二 取心钻进技术对策 2.突破岩心钻探设计理念，开发高可靠取心卡簧 大公差、大行程、大壁厚、大缺口卡簧设计原理 二 取心钻进技术对策 3.开发整根加长半合管，提高综合钻探效率 二、取心钻进技术对策 4.引入CFD分析技术，提高设计预期效果，压缩研发周 期和成本。 三 主 要 技 术 成 果 1.腰面水槽侧排式隔液钻头与大公差卡簧 WFSD-3孔用普通钻具在263.14m以上钻进44个回次进尺63.62m，平均采取率83.42%。其中4个回次完全丢心，20个回次的岩心采取率低于80%，比重占全段钻进回次数近一半。 WFSD-3第168回次：孔深264.33～265.18m，进尺0.85m，心长1.16m WFSD-3第169回次：孔深265.18～266.23m，进尺1.05m，心长1.05m 1.腰面水槽侧排式隔液钻头与大公差卡簧 WFSD-3孔第167～180回次岩心采取率 1.腰面水槽侧排式隔液钻头与大公差卡簧 WFSD-2孔深770m遇连续松软的炭质页岩与泥岩，普通底喷PDC钻头和一般设计的卡簧，钻进16个回次进尺21.03m，平均采取率84.04%。其中8个回次的采取率低于75%，5个回次岩心全部丢失。 1.腰面水槽侧排式隔液钻头与大公差卡簧 144回次起，应用本成果钻进26个回次进尺41.10m，平均岩心采取率100%。159回次后应用“大公差、大壁厚、大行程、大缺口”的卡簧设计成果，保证了每个回次的采取率都在95%以上。 1.腰面水槽侧排式隔液钻头与大公差卡簧 1.腰而水槽侧排式隔液钻头 WFSD工程半合管长度的演变过程： 1.5m 1.5+1.5m 3m 4m 4.5m 6m 三、 主 要 技 术 成 果 2.加长半全管 2.加长半合管 不同长度半合管钻探指标比较 孔号 3m管 ?4m管 回次进尺/m 采取率/% 钻速/m/h 回次进尺/m 采取率/% 钻速/m/h WFSD-2 1.99 94.80 0.58 3.86 97.21 0.77 WFSD-3 1.84 93.34 0.70 3.68 98.78 0.97 全工程 1.89 93.83 0.65 3.83 97.47 0.80 三、 主 要 技 术 成 果 2.加长半合管 CFD分析的工作流程 1）选择与CFD软件兼容的三维制图软件； 2）绘制钻头、钻具及其与井筒配合的实体图输入软件； 3）建立孔底流场控制方程并给定边界条件与技术参数； 4）分析钻头结构的合理性； 5）优化钻头结构参数。 三、 主 要 技 术 成 果 3. 应用CFD软件指导钻具设计 孔底流场控制方程 三、 主 要 技 术 成 果 3. 应用CFD软件指导钻具设计 腰形槽钻头井底流场分布 （c）Q=125L/min时的流速场 （d）Q=125L/min时的压力场 （a）Q=175L/min时的流速场 （b）Q=175L/min时的压力场 Q=175L/min时腰形槽钻头流线分布 Q=125L/min时腰形槽钻头流线分布 台架测试方案 四、钻具水力学台架测试 目的：验证CFD的模拟效果 台架测试原理 测试台架、面板与传感器 台架测试曲线