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石油机械
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贺会群

月刊

1001-4578

syjxzz@vip.sina.com

0716-8121243/8127778/8121008

434000

湖北省荆州市沙市区豉湖路12号

石油机械/Journal China Petroleum Machinery北大核心CSTPCD
查看更多>>本刊是国内石油机械学科唯一的技术类月刊。《石油机械》是全国中文核心期刊，中国石油天然气集团公司优秀期刊，也是湖北省一级刊物。经过30余年的不断发展，《石油机械》已成为目前国内石油石化装备行业最具影响力和知名度最大的刊物之一。
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    国内外PDC钻头新进展与发展趋势展望

    呼怀刚黄洪春汪海阁李忠明...
    1-10页
    查看更多>>摘要：PDC钻头近年来发展迅速.为了能够及时掌握PDC钻头的最新进展,系统梳理了国内外油气井用PDC钻头新进展,介绍了中国石油在新型钻头研发与应用方面的工作,进一步阐述了国内PDC钻头研发面临的形势与挑战,展望了油气井用PDC钻头发展新趋势.研究结果表明:在油气资源勘探向着万米深层进军的大背景下,仍然面临地层可钻性差导致钻头破岩效率低、砾石层引起钻头振动先期损坏、大尺寸井眼钻井周期长等严峻挑战,技术与材料革新型高效钻头、混合式钻头、自适应钻头等能够明显提高钻进效率延长钻头寿命;智慧钻头所能提供的丰富井下数据能够提高对于深部破岩机理、岩石物性的认知,对于进一步优化钻头结构、识别可能存在的油气储层等具有重要的意义.应积极借鉴和移植这些成果,尽早研发出适用于深部油气勘探或深地科学钻探等领域的高端耐用钻头.研究结果可为高端PDC钻头国产化、系列化工作和相关从业人员提供借鉴.

    PDC钻头PDC复合片混合式钻头自适应钻头智能钻头国产化

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    石油钻井平台装备电动化进程及趋势

    孟祥卿
    11-16页
    查看更多>>摘要：针对国内外电驱动管柱自动化作业装备开展技术研究,分析了美国Canrig公司钻台机器人、排管机器人、电动铁钻工、输管机器人,美国NOV公司钻台机器人及其相关自动化作业系统,法国道达尔公司巡检机器人7 类产品的功能、特性等;论述了国内电动扶管手、二层台机械手、指梁、巡检机器人等技术和应用现状.通过技术对标分析得出:国内外石油钻机装备均向智能、高效、绿色化发展,钻井作业由传统人力操作逐步向自动化、智能化转变;国外装备在小体积大功率驱动、防尘防水、防爆防盐雾、多轴协同等关键技术突破方面优于国内,而其在产品多样性以及应用推广方面与国内差距明显.建议国内基于电传动系统的特点,突破传统理念,研发新型高效装备;以及在装备自主决策、故障诊断等方面加大技术攻关力度.研究结果可为我国石油钻井装备技术发展提供参考.

    石油钻井平台管柱自动化工业机器人伺服驱动石油钻机人机交互

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    乍得基岩注气井膨胀管悬挂二次完井技术

    刘琦王刚黎小刚曲兆峰...
    17-23页
    查看更多>>摘要：乍得油田潜山基岩油藏面临油井低压低产的问题,需要开展注气补充地层能量以提高油井产量,但裸眼开发井转投注气井后,出现上部层系出砂填埋储层的问题.为此,下入膨胀管悬挂器结合裸眼封隔器等组成的下部完井管柱,在乍得BX20 井进行二次完井技术先导试验.现场试验结果表明:设计的二次完井管柱一次入井到位,整个作业周期为 10 d,较传统二次完井平均施工作业周期减少7d,节省修井作业费用超 20 万美元;该井完井后能够有效地封固和保护套管免受注气高压的破坏,有效解决裸眼注气井井筒完整性问题,试注气压力达到 20 MPa,注气量达到2 000 m3/h.该完井工艺的成功实施解决了乍得油田注气井完井问题,对同类油田的开发具有先导示范作用.

    基岩注气井膨胀管悬挂二次完井潜山油藏下部完井管柱井筒完整性

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    井口控制装置用液气控制阀启闭特性研究

    张国田张若松高巧娟郭晨...
    24-29页
    查看更多>>摘要：防喷器使用液气控制阀控制系统动力泵的启停,稳定控制系统管汇压力.针对现场普遍存在管汇压力波动大的现象,通过数值建模,从气源压力、油压端口面积以及弹簧刚度 3 个方面进行研究,分析液气控制阀启闭特性,并进行试验验证.研究结果表明:气源压力对液气控制阀启闭特性影响较小,油压端口面积与启闭压差成线型反比关系,弹簧刚度与启闭压差呈二次曲线关系.试验证明:为实现稳定精准控制,弹簧刚度应设计在 94～97.3 N/mm之间为宜;同时应合理增加液气控制阀油压端口面积.所得结论可为提升液气控制阀控制精度提供理论依据,保障管路系统的安全性和可靠性.

    井控液气控制阀启闭特性管汇压力气源压力油压端口面积弹簧刚度

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    BH-VDT垂直钻井工具无线电磁短传模块影响因素分析

    赵亮黄峰王峰陶松龄...
    30-35,64页
    查看更多>>摘要：垂直钻井工具组合大扭矩螺杆一体化提速技术,是山前高陡构造防斜打快的主要手段.BH-VDT垂直钻井工具采用随钻测量、控制和实时上传一体化设计,如何绕过螺杆将近钻头采集信息高效传输至地面,成为了当下面临的主要技术难题.为此,将脉冲发生器从工具中分离出来,加入无线电磁短传模块,在螺杆的两端接入无线发射模块与无线接收模块,并采用有限元分析软件,建立钻井试验模型来分析影响无线电磁短传模块的因素.仿真结果与现场试验数据符合较好,无线电磁短传模块中的接收天线正极距离套管底部的距离大于20m时,套管对接收信号强度的屏蔽影响趋于平缓,钻井液电阻率和地层电阻率对该模块的无线传输效果影响较大,接收天线两级的绝缘距离越长对传输效果越有利;而发射端和接收端的距离在 8～15 m范围内,对接收信号强度的影响较小.研究结果表明:采用无线电磁短传模块是解决BH-VDT垂直钻井工具绕过螺杆实现井下信息实时高效传输的有效手段,对其他工具为解决此类问题的设计、现象解释有指导意义.

    垂直钻井无线电磁短传偶极子天线电阻率接收源距

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    冲击频率可调的钻井提速工具结构设计与试验

    田雨张昕张鹏翔孙耀宁...
    36-43页
    查看更多>>摘要：二叠系以下岩石可钻性差,机械钻速低,单一冲击频率的钻井工具无法满足不同地层的提速需求.为此,研制出一种频率可调的钻井提速工具.该工具以钻井液作为动力源来实现冲击功能,可以通过改变工具下心轴对称孔的数量改变工具的冲击频率.基于工具的结构特点和工作原理,确定了冲锤碰撞过程中产生的冲击力,建立了单齿破岩仿真模型,进行动力学仿真分析.仿真分析结果表明:随着冲击频率的增加,机械钻速与岩石内部最大主应力整体呈上升趋势,但超过一定的冲击频率时,机械钻速与岩石内部主应力将会下降;在花岗岩等硬地层钻进过程中,最佳冲击频率为18 Hz;在砂岩等中硬地层钻进过程中,最佳冲击频率为 16 Hz.现场试验验证了工具原理的正确性,使用该工具在硬地层与中硬地层钻进中,与邻井相比机械钻速分别提高103.2%和27.0%.所得结论可为频率可调的钻井提速工具的进一步优化及现场应用提供参考.

    机械钻速冲击频率PDC单齿设计参数现场应用

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    连续管套管除垢空化射流喷头优化设计与应用

    刘锴沅
    44-49页
    查看更多>>摘要：采用常规方法解决大庆油田油水井结蜡、结垢严重的问题,以及其射孔层段炮眼附近堵塞等引发的单井产液量下降、水井不吸水等问题,具有施工效率低、费用高、作业周期长的缺点.为此,通过优选空化射流喷嘴类型,开展空化射流靶距和角度的优化研究,计算喷嘴使用参数,再通过数值模拟的方式验证该喷头在小直径连续管套管除垢空化射流的效果;同时,制定炮眼除垢选井原则,优化连续管除垢工艺参数.通过结垢结蜡套管除垢、射孔层段炮眼除垢等现场应用表明,连续管套管除垢空化射流喷头在套管内和射孔层段炮眼除垢效果明显.所得结论可为解决油水采出井套管除垢工具研制与工艺参数优选提供借鉴.

    空化射流喷头套管除垢炮眼除垢结蜡结垢连续管技术

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    低温低矿化度环境可溶桥塞开发与性能评价

    张文远伊明朱年涛乔东宇...
    50-55页
    查看更多>>摘要：在低温、低矿化度条件下的地层环境中,可溶桥塞的整体性能无法满足国内部分油田项目的实际施工需求.鉴于此,从可溶桥塞的材料选型、结构设计及计算、施工工艺研究等方面入手,成功研发出一款适用于低温、低矿化度条件下的可溶桥塞,并开展了现场试验.研究结果表明:研发的可溶桥塞能够适用于低温、低矿化度条件下的地层环境,最高耐温 150℃,承压 70 MPa,在20～70℃、Cl-质量浓度1 000～3 000 mg/L条件下,能够实现整体溶解;在油田现场压裂中,能够节省后期钻塞过程,明显提升了现场生产效率;该可溶桥塞工具实现了全可溶,明显减少了现场施工作业成本,故选择适合的可溶桥塞工具,可达到施工效果最大化.研究结论可为实现油田高效、低成本压裂施工提供技术指导.

    压裂可溶桥塞优化设计仿真分析性能试验现场应用全可溶

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    典型载荷下钻具接头螺纹强度分析

    万夫于佩航孙刚强张健...
    56-64页
    查看更多>>摘要：钻具接头在使用中存在连接强度不够和抗扭性能不足等问题,进而易发生黏扣、胀扣、滑脱以及断裂等故障.采用ABAQUS有限元模拟方法对不同钻具螺纹形式,在上扣扭矩载荷或复合载荷(拉伸、扭转、弯曲)作用下进行强度分析;同时对某井失效钻铤样品进行宏观形貌、理化性能、微观形貌及弯曲强度比等分析.分析结果表明:钻具接头螺纹在上扣扭矩(25.79 kN·m)或复合载荷作用下,靠近台肩处螺牙应力水平较高,长期井下使用易对接头造成破坏;螺纹锥度、长度的变化将对接头连接强度产生较大不利影响,而应力减轻结构对于提高接头强度、延长钻具使用寿命具有显著意义.失效钻铤分析结果同样表明,在使用过程中钻铤螺纹选用不合理,导致螺纹型式不匹配,从而产生应力集中,造成钻铤接头螺纹断裂.研究结果可为钻具螺纹的合理使用提供理论依据.

    钻具接头钻铤接头螺纹有限元疲劳裂纹失效

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    页岩气多级压裂断层动态滑移规律研究

    刘豪刘怀亮刘宇曹伟...
    65-74页
    查看更多>>摘要：泸州页岩气区块开发过程中套管变形现象严重,而多级压裂是诱发断层滑移并导致套管变形的主要因素,但目前缺乏对断层动态滑移演化规律的研究.在分析泸州地区套管变形失效特征和相关性的基础上,考虑水力裂缝沟通并激活断层实际,建立了多级压裂条件下断层滑移动态演化数值模型.研究结果表明:多级压裂导致近井筒位置孔隙压力随压裂逐级增加,有效地应力降低;模拟时间越长、注入点流量越大,断层滑移量越大,而压裂液黏度影响断层滑移量效果弱;断层长度、断层与井筒的夹角与其滑移量关系密切,断层长度越大,断层滑移量越大;断层与井筒夹角在一定范围内越大,断层滑移量越小;水平地应力差较大的地层断层滑移会越明显.研究成果可为页岩气多级压裂过程中控制压裂施工参数提供参考.

    页岩气多级压裂断层滑移套管变形数值模拟

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