深地钻探难钻地层钻柱振动控制与提高钻速技术及应用-9479威尼斯

科技成果来源：山东科技成果库;
地区：山东
成果名称：深地钻探难钻地层钻柱振动控制与提高钻速技术及应用
成果完成单位：中国石油大学（华东）1;
成果完成人：管志川1;刘永旺1;史玉才1;廖华林1;张洪宁1;魏文忠1;
成果类型：应用技术
技术领域：地质勘查技术服务
成果简介： 深层油气是油气资源的重要接替领域，深地钻探是发现和获取深层油气的必要技术手段。如何有效提高钻井速度从而尽可能缩短建井周期成为深层油气资源高效勘探和开发的重大技术需求。导致钻井速度慢的根源是难钻地层破岩效率低、钻柱振动剧烈和地层高研磨性导致钻头寿命短、频繁更换钻头延长非钻进时间等。研发具有高破岩效率、抑制钻柱振动、延长钻头寿命的提高钻速工具装备与技术是满足深层油气钻探重大技术需求的关键。该项目依托国家973计划课题、国家科技重大专项及多个石油企业横向课题，基于对钻进过程中底部钻柱振动规律的研究发现和高压射流水力破岩技术的研究成果，发明了将钻进过程中的钻柱振动能转化为射流液压能的方法原理与机构，发明了依据该原理的钻柱减振增压装置和吸振式井下液压脉冲发生装置。研制了实用装备与工具，并通过大量现场试验和推广应用，形成了配套技术。主要技术发明包括： (1)发明了将钻进过程中的钻柱振动能转化为射流液压能的方法原理与机构。通过研制钻柱动力学模拟实验装置，研究发现了钻进过程中钻柱的运动特征和振动规律，发明提出了将钻柱振动能转化为射流液压能，从而实现即能抑制钻柱振动、保护钻头，又能产生高压射流辅助提高破岩效率的方法原理与机构。该发明共获得发明专利5件(中国发明专利2件，美国、俄罗斯、加拿大发明专利各1件)。 (2)发明了井下减振增压装置，实现了在井下将钻柱振动机械能转化为部分钻井液的液压能产生超高压射流的功能。该装置可在井下将循环钻井液的一部分(排量为1.5-3.0l/s)增加喷射压力到100mpa以上，从而达到硬地层超高压射流辅助破岩提高钻井速度的目的。该发明获发明专利6件。 (3)发明了吸振式井下液压脉冲发生装置，实现了在井下将钻柱振动能转化为全部钻井液的液压能产生脉冲射流的功能。该装置可将井下钻头水力压降整体提升2mpa-8mpa，并形成高压脉冲射流，有效解决了超深井钻井井底水力能量不足、井底清洗不充分而影响钻速的问题。该发明获发明专利6件。 以上发明突破了井下增压实现水力机械联合破岩提高钻速技术的关键瓶颈，对保护钻柱和延长钻头寿命提、高钻井速度，尤其是在提高深层难钻地层的钻井速度方面展现出了重要实用价值和广阔推广应用前景。自2001年以来，分别在胜利油田、塔里木油田等多个油田应用，均提高钻速30％以上，2016-2018年累计节省钻井成本13359万元，提速降成本效果显著。共授权发明专利17件(其中，美国、加拿大、俄罗斯发明专利各1件，中国发明专利14件)，受理欧洲发明专利1件，受理中国发明专利6件，发表学术论文42篇。沈忠厚院士、李根生院士等专家认同并推荐该技术发明成果为国家973计划项目重大研究成果，推荐表中对该成果的具体表述：“首创井下钻柱减振增压提高钻速技术，填补了国内外技术空白”。该技术发明既实现了控制钻柱振动保护钻柱和钻头的功能，又实现了利用钻柱振动能量提高破岩效率变有害为有利的功能，为深地钻探提高钻井速度提供了新的技术手段，属国内外首创。
成果登记/完成年份：2019年
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