机械钻速

摘要： 为了研究PDC-牙轮混合钻头的破岩过程及其钻进软硬交错地层时的工作特性,根据Drucker-Prager准则构建软硬交错岩石模型,并对混合钻头和传统PDC钻头进行钻进仿真对比分析.结果表明:钻进过程中距井眼轴心约2/3井眼半径部位的岩石所受应力较大;在软硬交错地层中,混合钻头比PDC钻头的机械钻速高28.8％、钻速波动值低27.0％、径向载荷峰值低27.6％.混合钻头利用PDC切削齿与牙轮切削齿进行协同破岩,相比PDC钻头能够更加快速、稳定地钻进软硬交错地层.

摘要： 针对井底压力控制精度低且钻进时效差等关键技术瓶颈,提出一种综合多性能指标的控压钻井过程协调控制方法。分析环空压力预测模型、钻柱系统集总参数模型、机械钻速模型等不同的单一过程模型,建立适合控制系统设计的控压钻井过程全局模型;基于先进控制理论,充分考虑回压、泵流量、转速、钻压等不同操控变量对井底压力与机械钻速的影响,提出稳定井底压力、提高机械钻速并减弱黏滑振动幅值的非线性模型预测控制方法,并从控制效果、抗扰动鲁棒性等方面对比非线性模型预测控制与常规比例积分微分(PID)方法的差异性。结果表明在模型发生扰动时常规PID方法无法保证稳定控制;操控变量的选取影响在线优化时间与控制效果,相比于PID控制器,以井底压差、机械钻速为被控变量,回压、转速、泵流量三者为操控变量的非线性模型预测控制器在不停止钻进的情况下,泵流量辅助回压与转速更加有利于快速抑制气侵,同时提升机械钻速,保证钻井要求。

摘要： 塔里木盆地深层油气资源丰富,但随着井深的增加地层可钻性降低、研磨性升高,导致机械钻速低,钻井成本高等难题,亟需钻井优化技术。机械钻速预测是优化钻井的关键技术之一,准确的机械钻速预测可以为钻井参数优化、钻井工具优选等提供重要依据。利用钻井现场可实时获得的录井数据,基于决策树回归算法、随机森林回归算法、支持向量机回归算法和深度神经网络分别建立了机械钻速智能预测模型。从均方根误差、R平方、最大误差和相对误差四个方面进行对比分析,从而优选最优的机械钻速智能预测模型。结果表明支持向量机回归模型的预测精度、稳定性均优于其他模型。

摘要： 通过调研国内外文献,介绍了当前扭力冲击器技术发展应用现状,阐述了扭力冲击器+PDC钻头在破碎硬度大、研磨性高的岩层时存在的问题,给出了该技术的发展建议。通过分析和研究国内外扭力冲击技术优缺点,为提高我国在超深井复杂地质构造领域油气勘探开发速度提出合理化建议。针对不同原理的扭力冲击器在现场应用过程中发现的问题和存在的缺陷,通过分析工具的内部结构、运动机理,结合泥浆体系、岩石特性等井下环境,确定影响工具性能优劣的主要原因。涡轮型扭力冲击器存在效率低、易损坏的特点;旋转冲击式装置实用性较差;以Tork Buster为代表的流道交替型扭力冲击器工作性能最为突出,但对钻遇地层、泥浆体系、钻头匹配性有一定要求。纯径向扭击及内部复杂结构限制了流道交替型扭冲性能提高,后续研究可沿增添工具轴向振荡方向和简化工具内部结构,增强适用性。

摘要： 机械钻速(ROP)是反映钻井效率和工程风险的一个重要参数,对于高度非线性的钻井系统,传统的钻速方程和全连接神经网络计算的方法无法全面考虑影响ROP的工程因素,应用时间序列技术的LSTM神经网络方法构建机械钻速预测模型,通过优化LSTM网络结构和预测长度提高模型预测精确度,研究发现ROP预测范围在10m以内较为准确,以模型误差的高斯分布为参考提出机械钻速异常值检测的方法。

摘要： 南川地区页岩气长水平段钻进时轨迹需要频繁调整,1.25°螺杆钻具造斜率不满足地质快速追层的要求,钻进时摩阻扭矩大,导致机械钻速低。利用管柱力学理论对底部钻具组合造斜特性和摩阻进行计算分析,螺杆弯角角度、近钻头稳定器尺寸以及钻井参数等为高造斜率和高机械钻速关键因素。优化选用无近钻头稳定器的1.50°大弯角螺杆钻具组合和160~200 kN钻压。大弯角螺杆提速技术在南川某平台5井2615 m水平段进行应用,平均造斜率提高43%,储层钻遇率达到92%,机械钻速达到9.21 m/h。

摘要： 渤中A油田地质条件复杂,主要储层段东营、沙河街组发育大段火成岩,其岩性复杂。遭火山岩多期次侵入,不整合面裂缝发育,可钻性极差。渤中区域明化镇组泥岩水化膨胀和东营沙河街坍塌掉块,成为了"渤中难题"。针对火成岩钻进风险不可控、机械钻速低、井壁失稳等问题,提出了火成岩风险识别与避钻方法,设计了火成岩钻头与钻具组合,优化了火成岩配套钻井液体系,形成了一套火成岩发育区油田高效钻井技术。可推广应用至国内外其他类似火成岩发育区的油田,为火成岩发育区油田经济高效钻井提供参考。

摘要： 3月11日23时,中石化中原石油工程塔里木钻井公司90115钻井队施工的博孜903井,二开仅用36.46天钻至井深3602米中完,一举刷新区块同类型井单只钻头进尺最多、机械钻速最快、周期最短三项纪录,受到甲方高度赞扬。

摘要： 4月25日,中原石油工程公司西北工区塔河项目部70809钻井队施工的羊塔22井二开"一趟钻"完钻,成功刷新区块单只钻头进尺最多、机械钻速最高、周期最短三项纪录。羊塔22井位于新疆阿克苏地区新和县境内,是中国石油塔里木油田公司部署在塔里木盆地塔北隆起轮台凸起羊塔克断裂构造带上的一口滚动评价井,设计井深5635米。

摘要： 玉门油田鸭西区块白垩系地层地层埋藏深度一般在2800~5200m,岩性主要为砂砾岩、泥岩互层,使用牙轮钻头钻进机械钻速低,使用常规PDC钻头钻进机械钻速有所提高但钻头异常损坏严重。为了进一步提高该区块白垩系地层的机械钻速和钻头单只进尺,应用了Φ216mm混合钻头,机械钻速比常规PDC钻头平均提高46.89%,最大提高86.84%;单只进尺比常规PDC钻头平均提高92.47%,最大提高128.95%;同等地层条件下钻头磨损程度明显小于常规PDC钻头;采用螺杆钻具复合钻进,混合钻头最高单只纯钻时间112.83h,使用寿命达到或高于同尺寸、同等使用条件下的牙轮钻头。

摘要： 英西地区位于柴达木盆地西部坳陷区狮子沟—大乌斯构造带的西北端,其下部地层E32(下干柴沟组上段)、E31(下干柴沟组下段)以灰岩(又称钙质泥岩)为主.该地层的岩性致密、沉积压实程度高、研磨性强,导致机械钻速低、钻井周期长,严重制约了英西地区勘探开发进程.最近几年,通过优化井身结构(将"大三开"改为"小三开")、优化钻具组合(改用"四合一"钻具组合),其机械钻速得到明显提升;但各钻井公司在本区块石灰岩地层使用的PDC钻头型号及生产厂家不同,导致在该地层各井的机械钻速存在较大的差异.通过分析各种PDC钻头在该地层的平均机械钻速,选出优质高效的PDC钻头,从而提高钻井效率、缩短钻井周期、降低钻井成本.

摘要： 为了缓解定向托压、提高钻井效率,开展了BH-HVT水力振荡器的技术研究,围绕BH-HVT水力振荡器的结构原理、技术参数、数值模拟、测试试验等技术开发过程,以及现场应用情况进行了详细介绍、阐述和分析,提出了一种基于独特射流技术的水力振动式减摩降扭工具技术.CFD数值模拟方法和测试试验方法相结合,可以准确评价分析其设计参数和工作参数的合理性,而且两种方法的数据结果基本吻合.该工具技术已进行了60口井80井次的现场应用,滑动钻进平均机械钻速提高53.6％,平均行程钻速提高108.6％,可有效缓解定向托压,提高机械钻速,缩短钻井周期,节约钻井成本.所用方法和所得结论对BH-HVT水力振荡器的优化改进和进一步推广应用具有指导意义.

摘要： 随着油田深井数量逐年增多,深部地层机械钻速低,导致钻井周期和成本增加.研制出的液动旋冲提速工具能够有效解决此问题,本文通过对液动旋冲提速工具的工作原理、施工工艺进行研究,不断总结经验,优化结构及工艺流程,形成了满足深部难钻地层的钻井提速工具工艺技术,提高了深井机械钻速,现场应用效果显著.

摘要： 河西务构造带位于廊固凹陷东部,是廊固凹陷主要的油气聚集带,其中深层油藏主要为低渗透油藏,属于低效、难采区块.钻井过程中存在安全密度窗口窄、井漏、气侵、卡钻等问题.介绍了简易控压钻井技术原理、设备及施工工艺流程.简易控压钻井是在欠平衡钻井基础上发展起来的,以水力学为基础,主要采用旋转控制头导流通过井口调节节流阀施加回压的方式,从而达到降低钻井液密度、保护储层、提高钻井机械钻速、安全钻井的目的.总结了近年来河西务构造实施简易控压钻井的效果,对该区块后期钻井提供了重要的借鉴.

摘要： 所研制的液力复合冲击器将水力振荡器和扭力冲击器两种工具的技术优势结合为一体,是一种能够有效提高机械钻速的钻井工具.本文介绍了液力复合冲击器的结构特点、工作原理以及现场应用情况,为进一步开展钻井提速工具的研究积累了经验.

摘要： 在分析玉门油田逆掩推覆带钻井提速难点的基础上,应用地层可钻性等基础研究成果,通过试验应用钻井参数闭环优化综合提速系统、高效钻头、预弯曲动力学防斜打快技术和水力振荡器硬地层快速定向工具等组合提速技术,2016年酒西5000m以上深井提速效果显著,同比井深增加113.25m,机械钻速提高10.2％,钻井周期缩短14.89％.

摘要： 在大尺寸井眼硬地层钻井过程中,PDC钻头难以吃入地层或无法获得足够破岩能量,造成PDC钻头选型困难、钻头工作状态不稳定、机械钻速低和钻头寿命短等难题.本文创造性地提出了PDC钻头门限扭矩的概念并初步建立了经验模型;结合钻头扭矩的积聚与释放等分析,提出合适的钻头、足够的近钻头能量输入和钻头的平稳工作状态是钻井提速设计的三大关键要素,并在塔里木盆地1口探井硬地层钻井中成功应用,使用一趟钻完成了一开大尺寸井眼的钻井任务,显著提高了钻井速度和大幅降低了钻井周期.本文提出的提速理念与方法可以为复杂地层钻井提速优化的理论研究与现场实践提供指导与借鉴.

摘要： 石油钻井中,PDC钻头在遇到高强度、高研磨性地层时均存在机械钻速低、钻头进尺少、钻头卡滑、经济效益差的特点,如何提高硬地层机械钻速与钻头使用寿命已成为钻井首要攻克的技术难题,为此而设计一种新的钻井提速工具—旋扭冲击器.该工具可以将钻井液的部分液动能量转化为高频、周向振动,并直接作用于PDC钻头,保证下部钻具组合运动平稳,有效抑制"黏滑振动"对PDC钻头的影响,同时其高频的振动冲击也可以提高PDC钻头的破岩效率.旋扭冲击器在华北区块文安-101井进行了现场试验,试验中工具工作稳定,提速效果达到了国外扭力冲击器同等水平,平均机械钻速提高了102％,试验结果表明旋扭冲击器对深井钻井提速具有较好的作用效果.

摘要： 永川地区是中国石化深层页岩气勘探开发新阵地,整个陆相地层砂泥岩互层频繁,易井斜,通常采用"轻压吊打"保证井身质量,但陆相深部地层自流井～须家河组富含石英砂岩,需要释放钻压才能提高机械钻速,防斜与打快矛盾突出.为了解决上述难题,在YY5-1HF井首次引进了国产垂直钻井系统.现场应用表明,井斜控制在0.73°以内,机械钻速提高了158.85％,为区块低成本防斜打快找到了新的技术手段.

摘要： 钻具黏滑振动造成的PDC钻头过早失效是限制PDC钻头在深井、超深井硬地层应用的一个重要因素.针对该问题,研制了复合式扭转提速冲击工具.通过给钻头提供一定频率的轴向和扭转冲击力,抑制钻具黏滑振动,提高钻速.通过室内实验验证了周期性扭转冲击外载能够有效地抑制PDC钻头的黏滑效应.现场试验结果表明,使用复合式扭转冲击提速工具后的机械钻速提高了102％.通过研究,总结了该工具的工作特点,即采用高钻压、低转速可以达到最优提速效果.该项研究结果为扭转冲击提速工具在钻井过程中的合理应用提供了理论依据.

摘要： 本发明公开了一种基于贝叶斯优化的油气钻井机械钻速预测与优化方法，根据预设采样周期采集原始钻井数据，并基于原始钻井数据构建初始样本数据集，通过得到的初始样本数据构建机械钻速预测模型，利用机械钻速预测模型结合高斯过程回归预测下一采样点的机械钻速；本发明可以实现对钻井历史数据的快速分析，预测可行域上采样点的机械钻速范围，并在此基础上进行贝叶斯优化可得到优化后的机械钻速及其优化后的工程参数，对钻井工程参数与原始地层参数限制少，预测准确率高，同时可找到机械钻速最优时的工程参数，不存在参数值界限模糊的问题，其优化值清晰准确。

摘要： 本发明涉及一种基于在线学习的水平井机械钻速随钻预测方法，属于油气钻探技术领域。为了克服现有技术中的问题，本发明提供一种基于在线学习的水平井机械钻速随钻预测方法，包括：S1、获取钻井实时数据；S2、实时数据预处理；S3、钻头作业参数实时计算；S4、机械钻速预测模型建立与更新；S5、地层变化实时监测与机械钻速预测模型随钻更新；实时计算地层可钻性极值，判断地层是否发生变化；若地层变化，则重构连接层权重和偏差，保留数据结构，重复步骤S1‑S4建立新地层机械钻速预测模型。本发明解决了现有技术无法准确实时预测水平井机械钻速的问题，可直接在现有常规钻井设备的基础上进行应用，无需额外的井下测量工具。

摘要： 本说明书公开了机械钻速确定、钻井参数优化方法、装置及电子设备，涉及石油天然气钻井技术领域，其中机械钻速确定方法包括：获取目标工区内多个钻井参数的参数值；将多个钻井参数的参数值代入机械钻速方程计算得到第一机械钻速；将多个钻井参数的参数值代入预先设置的预测模型预测得到钻速误差；通过钻速误差对第一机械钻速进行修正，得到第二机械钻速，并将第二机械钻速作为目标机械钻速。上述机械钻速确定方法能够弥补机械钻速方程中未提及的钻井参数对于机械钻速的影响，也可以弥补机械钻速方程的计算结果与实际机械钻速之间的误差值，使得最终确定的机械钻速精度较高、准确性较高，基于该机械钻速确定方法的钻井参数优化方法准确性也较高。

摘要： 本发明涉及基于LSTM循环神经网络模型的钻井机械钻速预测方法，包括：选择特定区块，采集该区块中不同井的数据作为钻井数据；将钻井数据分为输入参数和输出参数，得到初始数据集D；对初始数据集进行处理，包括非结构化数据的量化表征以及结构化数据的标准化；将初始数据集D更改为循环神经网络要求的三维数组，包括样本数、循环核展开步数以及输入特征个数，得到输入数据集D1；利用LSTM算法建立机械钻速预测模型，对模型进行训练，直至达到要求；将输入数据集D1输入到经过训练的模型中，得到预测的机械钻速，采用R2指标评价机械钻速预测值与真实值拟合结果。本发明通过构建非线性的复杂关系模型，能够准确预测机械钻速，克服现有技术的缺陷和不足。

摘要： 本发明公开了一种机械钻速预测方法及装置，其中方法包括：获得机械钻井数据；根据破岩机理信息，对机械钻井数据进行分类；将类型为线性关系参数的机械钻井数据输入预先训练好的单输入线性神经网络模型，输出线性相关参数；将类型为非线性关系参数的机械钻井数据输入预先训练好的深度神经网络模型，输出非线性拟合参数；将类型为模糊线性关系参数的机械钻井数据输入预先训练好的混合输入线性神经网络模型，输出线性拟合参数；将线性相关参数，非线性拟合参数和线性拟合参数输入预先训练好的交叉神经网络模型，输出机械钻速预测结果。本发明可以预测机械钻速，在发掘数据背后物理机理的基础上提高预测精度。

摘要： 本发明公开了一种基于大数据的实钻机械钻速监测方法，包括：建立关于目标井段的区域邻井推荐机械钻速曲线、以及工程设计机械钻速曲线，基于此，获得含有不同井深位置下实时机械钻速波动范围信息的实时钻速变化范围区域；获取实时钻速数据并绘制相应的实钻机械钻速变化曲线；根据实钻机械钻速变化曲线，利用区域邻井推荐机械钻速曲线和实时钻速变化范围区域，对当前实钻机械钻速的变化状态是否正常进行诊断，得到机械钻速评价结果。本发明能在随钻过程中确保全钻进井段的实钻机械钻速是安全且较优的，为钻井提速提效提供了一项新技术手段。

摘要： 本文提供了一种钻井机械钻速敏感性可视化方法、装置及设备，所述方法包括：获取历史钻井中与机械钻速相关的数据信息；根据样本深度设置规则，依次对每种数据信息进行深度插值处理，以使每个指定深度对应的样本中均包含全部种类的数据信息，从而得到样本集合；对所述样本集合进行异常样本剔除和聚类处理，以获得包含指定数量样本的目标样本集合；根据所述目标样本集合和所述目标样本集合中每个样本对应的机械钻速，得到钻井机械钻速敏感性可视化图形，本文能有效扩展钻井机械钻速敏感性分析的维度，提高了对钻井机械钻速敏感性分析的可靠。

摘要： 本发明公开了一种机械钻速预测方法、装置、存储介质以及设备，通过获取目标井眼的特征数据和理论机械钻速，基于预先构建的机器学习模型对特征数据进行处理，获取目标井眼的钻速比值，基于理论机械钻速和钻速比值得到机械钻速的预测值。该方法通过将理论机械钻速和机器学习模型进行融合，可以有效解决钻速预测难度大的问题，同时提高了机械钻速预测的精确度，有利于为决策者提供可靠的依据，实现钻井作业的实时优化。

摘要： 本申请公开了一种用于预测机械钻速的方法及装置。该方法包括：分别确定地层岩性和钻进参数对机械钻速的影响规律；通过相关性分析确定不同岩性层段的主控因素；进而确定不同岩性层段的钻进参数的推荐取值范围；将新井的初始钻进参数输入至目标神经网络模型，以得到初始预测机械钻速；在初始预测机械钻速未达到工程预期的情况下，根据当前岩性层段以及当前岩性层段的钻进参数的推荐取值范围，调节当前岩性层段对应的主控因素以得到调节后的钻进参数；将调节后的钻进参数再次输入目标神经网络模型，以得到目标机械钻速。本申请能适应复杂地层的数据驱动性机械钻速预测模型研究，并且提高了复杂地层的机械钻速预测的精准度。

摘要： 本实用新型公开了一种提高硬脆性地层钻井机械钻速的钻柱组合结构，从上到下由钻杆、水力振荡器、加重钻杆、随钻测量系统、螺杆式液动冲击器、PDC钻头组成。该钻柱组合在硬脆性地层中有两方面的作用：依靠螺杆式液动冲击器在近钻头产生高频轴向冲击力，配合PDC钻头，提高岩石破碎效率；依靠水力振荡器在钻头远端产生轴向震动，降低滑动钻进过程中钻具与井壁间的摩阻，进而解决滑动钻进托压问题，提高钻压传递效率，进而提高机械钻速。水力振荡器、螺杆式液动冲击器、锥形齿PDC钻头配合使用，对于硬脆性地层，无论是复合钻进，还是滑动钻进，都能有效的提高机械钻速。