[01194361]井底岩屑磨料脉冲射流钻井技术

本项目属油气勘探开发技术领域。 目前,我国石油产量的主要接替区分布在塔里木、准噶尔、柴达木、吐哈和川东北等地区,在钻探过程中经常遇到深部地层可钻性差,机械破岩效率低等问题,导致井下复杂情况与事故频繁发生,建井周期长,工程费用高。因此,迫切需要形成新的技术手段,提高深部资源的钻探效率。本项研究在深入剖析现有技术的基础上,提出发展井底岩屑磨料脉冲射流钻井技术,该技术对于解决深部地层钻井速度低下的问题具有显著优势,对提高深井、硬地层等钻探难度大地层的钻探效率,减少井下复杂事故的发生,具有重要的实际价值。 本项目开展了磨料脉冲射流提高钻速机理、钻井方案设计、钻井工具结构优化方法、钻井工具研制与现场试验等一系列研究,主要成果包括： （1）运用连续介质力学和非线性有限元理论,揭示了磨料脉冲射流破岩、辅助破岩机理; （2）提出了井底岩屑磨料脉冲射流钻井提高钻速的方法,确定了井底循环引入式自激振荡脉冲磨料射流钻井工具的方案; （3）采用大涡模拟方法,结合室内试验研究,揭示了磨料磨蚀钻具的机理,用于指导钻井工具的结构设计和材质优选,形成了钻井工具的结构优化方法; （4）研制了井底岩屑磨料脉冲射流钻井工具。 到目前为止,该工具在中石化黄河钻井总公司、中石化西南工程公司临盘钻井公司应用了98口井,单套工具免维护平均使用时间150小时以上,机械钻速平均提高30%以上,累计节约支出1924.6万元,直接效益显著,获得了现场施工单位的认可和好评。同时根据现场实验结果,本钻井工具可以提高深井钻探效率,减少井下复杂事故的发生,经济效益和社会效益显著,具有广阔的推广应用前景。 本成果丰富和发展了射流理论,促进了油气钻井技术的进步,开辟了磨料脉冲射流钻井技术提高钻速的新途径,拓宽了射流应用领域。出版专著1部,发表科研论文30余篇,其中SCI检索3篇,EI检索10篇,获得国家发明专利授权5项,实用新型2项,培养博士研究生3名,硕士研究生8名,博士后1名。