超高压射流辅助机械钻井

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1、维普资讯http://www.cqvip.com(．J1)螽f}、涮酬20第十=卷1997章第6期、超高压射流辅助机械钻井VVeenhar'．zen等著译．李根生校72增压泵具有成本低、容易由传统钻井向射流辅引言助钻井转换、安全性高、可靠性强的优点，具有超高压(UHP)射流辅助钻井的目的是提更广阔的市场潜力。Veenhuizen等发表了第一高较深的油气井中的钻井速度(ROP)。地层越个井下增压泵原型的研制和测试结果，这是为深越难钻，提高钻井速度能缩短钻井时间，从8英寸的井设计的。1994年末，美国能源部而使油气钻

2、井更经济。(DOE)与Flowdril和GRI联合研制并测试了八十年代末及九十年代初，Flowdril公司第二个、为7英寸的井设计的原型。井底增求一研究出了用于超高压射流辅助钻井的FLow—压泵将大约7的井底流体的压力增加到¨川drd系统。据Butler等描述，大约1．91／s的泥207MPa。然后，超高压流体输入到三牙轮钻头浆在地面用泵增压到220MPa(大约600个水的加长喷嘴中在钻头处形成高速射流冲击井马力)，然后通过特殊的双管钻柱输送到钻头，底，辅助钻头的机械作用。在钻头处产生一股独立的高速泥浆流直接冲射

3、流辅助钻头射到井底，辅助三牙轮钻头的机械破岩。用这一系统实施了一系列现场试验，11个在西得除了很少的例外，至今所用的钻头都是传克萨斯，还有11个在东得克萨斯，共钻8和统的三牙轮镶齿钻头，其中只把一个喷嘴改造7的井筒27360m。钻井速度提高到传统速为超高压喷嘴。有两种改造的超高压钻头，一度的1．3～3．1倍。种是在传统的泥浆喷嘴处加了一个高压管，称Kolle(1991)等进行了超高压射流辅助牙为“RT”喷嘴，呈高压塔布置。另一种称为轮钻头的小型室内实验，观察到速度提高了“ST”布置，它在传统泥浆喷嘴处焊了一个腿1

4、．2-2．5倍。他们特别将Flowdril系统的现来支撑超高压喷嘴，超高压喷嘴通过螺纹装在场钻井结果与他们的室内射流辅助钻井结果腿下面的出口上。射流辅助钻头产生的超高压射流都是连做了比较，提出了两种提高破岩速度的可能性机理，即超高压射流产生更有效的清洗作用和续、完全淹没、无空化射流，通常喷射到井底外侧附近。井下所用的喷嘴直径为1．5～扩展井底裂缝。他们推测切口的作用是解除周2．0mm，喷嘴流量系数一般为0．95。图1为射围岩石的束缚，使吃入岩石的牙齿下面的裂缝扩展到切缝，增加牙齿的破岩体积流中心线压力随距喷嘴出口

5、距离的增加而衰减的情况。一般在5倍喷嘴直径距离之内射流1993年末，Flowdril和天然气研究院(GRI)开始研制射流辅助钻井的井底超高压中心压力保持不变，之后便开始衰减。泵(DHP)。据推测，与地面泵系统相比，井下维普资讯http://www.cqvip.com国外站井技术大的破坏和压碎及搬移。因此，把切入齿放八岩石中一个与牙齿形状相同的有限深度的坑中，然后，给牙齿轴向加压使之压入坑中。为保持破碎掉的岩石的一些抗压缩强度特征，允许牙齿径向扩张，最大的径向扩张出现在岩石的表面。与喷嘴出口匝离／喷嚏直径岩石的屈服

6、可局部地用剪切应力描述，它是最小压缩应力的函数。只要将其中的应力换图1超高压喷嘴轴线压力的衰减为有效应力，即岩石／水上作用的压力减去岩岩石的门限压力石孔隙压力，这个屈服模型就可用于水饱和的孔隙岩石中。在大多数模拟中，所用的岩石特如果作用在岩石表面的压力足以超过门性类似于Mancos页岩，它的抗压缩强度为限压力，它就能冲蚀或切割岩石，在某些情况下产生彤状很好的槽或切口，或产生一系列相75MPa，抗拉强度为5。5MPa，破坏面与28。的固有摩擦角有关。连弹坑或剥落区。Feenstra等(1974)提出的一个经验法则认

7、为，门限压力大约是水和泥浆作FEA模型包括牙齿，有或没有坑。对破坏用下的抗拉强度的5倍，围压高达10MPa时面和牙齿下面坑的体积的估计是根据假定破坏区所有岩石都已被清除掉。破坏区的拉应力它都不会受到影响。用到的另外一个经验法则是门限压力为无束缚抗压强度的1／2。Feen-超过了拉力破坏极限或剪切应力超过了剪切stra等还观察到，一旦超过门限压力，用泥浆破坏极限。在没有原地应力的情况下，最大的射流比用纯水射流产生的坑浅，除掉的岩石也坑体积为牙齿体积的13倍。随着原地垂直应少，尤其是用重晶石作加重剂时。Kolle认为

8、，力(超平衡压力)的增加而保持水平应力为0，门限压力不受水平柬缚应力的影响然而，对则模型显示出坑体积急剧下降。但保持垂直应于不渗透岩石来说，过平衡压力的增加会导致力为0时，随着水平应力的增加，坑体积只是门限压力的上升。以上两人都认为，通过喷嘴稍微下降。这一结果与Maurer(1965)做的单的压力越大，除掉岩石的能力越高。好象没有齿压入实验结果非常相似。一个水力切割岩石的