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井下钻具组合(BHA)
井下钻具组合(BHA)
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基于在大直径井眼中的成功应用,旋转导向钻井成为6in井眼段稳定的钻井方法。然而,旋转钻井在小井眼的应用也带来了一些担心,包括为达到可接受的机械钻速对地面高旋转速度的要求。因此,这
振动问题一直是引起底部钻具失效的主要原因,对其进行研究能减小钻具损害和各类井下事故的发生。设计了振动测量系统,测量了底部钻具组合(BHA)在井底受到的各类作用力下的振动特性并分析
为保证井下安全,气体钻井常常不使用或少使用稳定器,此时钻具组合更易发生弯曲而引起井斜。底部钻具组合(BHA)的动力学行为是气体钻井时发生井斜的主要原因。本文通过室内模拟实验,模拟
在北海一口扩边井平台的钻井过程中,专门清洁井眼的5 in钻杆接头发生了破坏。该接头用在井底钻具组合(BHA)之上的加重钻杆上。它的破坏致使23 250 ft深处包括昂贵的旋转导向
由于现有模式不能预测振动，且精确重现井下复杂情况的地面测量不能实现，目前井下振动仍然是个亟待解决的问题。本文叙述了用加速计、应变仪和接触传感器实现ＰＤＣ钻头的仪表化。通过这些传感
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白家祉，石油工程力学专家，教育专家。论证链条传动存在“”，并研究改进了链条传动设计与制造精度。研究解决了油田钻井广泛应用的大马力柴油机曲轴断裂问题。提出的“纵横弯曲法”得到国际权威专家认定，称为“白家祉方法”。发明的“圆桶型方位控制器”在油田应用，获国家专利。主持完成的“、丛式钻井技术研究”成果于1990年获国家科技进步特等奖，被评为国家“七五”科技攻关先进个人。
河北省易县
教授。 人。1939年毕业于 清华大学机械系。1946年获美国马萨诸塞理工学院应用力学硕士学位。1949年获美国哈佛大学科学博士学位。同年回国。历任清华大学教授、机械系副主任，石油学院、教授，石油部石油勘探开发研究院。改进了的链条设计。对柴油机的振动理论有较深研究。对的流变物性提出一种双曲型模式；在定向钻井工艺中提出了纵横弯曲法来求解钻具组合的受力与变形，并于1986年被工程师学会列入教科书中。撰有《应用纵横弯曲连续梁理论求解钻具组合的受力与变形》、《套管型钻井变向器》、《双曲流变模式的室内和现场论证》等论文。
白家祉，日生于河北省易县梁各庄。父亲白广善，曾任军医，于1931年病逝。因家庭兄弟姐妹众多，境遇甚为困苦。1935年，白家祉考取。1937 年，抗日战争爆发，随学校南迁，于1939年在昆明毕业获学士学位。毕业后，留校任机械系助教。1945年考取清华第六届留美公费生，入学习，获取硕士学位后转入师从H.M.Westergarrd教授研究结构动力学。
在美国求学期间，白家祉关心国内形势发展。1948年间他与侯祥麟共同筹建中国科协波士顿分会，动 员留美同学学成后早日回国，为祖国建设服务。1949年7月获取博士学位后带头启程经过香港于8月底回到已解放半年的北京。他多次写信给美国的中国同学宣传党的政策。不久，、、、、等也相继回国。白家祉回国后，在清华大学化工系任教授，讲授力学、化工机械及化工数学等课程。1952年化工系改为石油系。随后参加了北京石油学院的筹建工作。1953年，学院由迁往学院路新校址后，他担任教研室主任，并讲授、机械原理等多门课程。他亲自翻译苏联教材，并写成详细讲稿进行教学。1956年任副，并招收研究生。白家祉于1952年参加“九三”学社，后任石油学院支社主任。1958年在“反右”中受到不公正待遇，于1980年平反。1962年2月调往任教研室主任，讲授多门基础课程，并为培养青年教师开设了高等力学、等进修课程。“”期间，下放劳动至1976年“”倒台。此后曾被派去协助解决曲轴断裂问题。20世纪70年代后期，研究井斜控制技术。
1980年，由西安调到石油勘探开发科学研究院钻井工程研究所任教授级，并担任定向钻井课题组长，完成了国家“七五”期间的重大，在“轨道控制技术”及“套筒型变向器”两个专题的研究中，取得了丰硕成果。1984年被批准为首批，随即开始招收。他在指导研究生或青年人时，注重科学研究方法。在选择科研课题时，他说，为人和做学问都一样，不应有任何投机取巧，要讲求一个“诚”字。白家祉说到做到，率先垂范，因此，学生们十分敬重他。他先后培养了8名硕士生和两名博士生。同时，完成了在学术界颇有影响的《井斜控制理论与实践》的专著。1987年8月，年满70岁的白家祉退休了，但他仍然关心事业的发展，继续做一些科技咨询工作。
在“七五”国家科技攻关项目“定向井、丛式钻井技术研究”中，白家祉的“井身下部钻具组合的研究”（即纵横弯曲法）和“圆筒型方位控制器”两项成果获得（部级）1990年科学技术特等奖。他被评为国家“七五”科技攻关先进个人，出席了国家计委、国家科委、财政部联合召开的国家“七五”科技攻关总结表彰大会。、出席了会议，并亲自为他们颁奖。
论证链条传动存在“临界转速”
1953年，白家祉在北京石油学院讲授“”课程，结合教学内容开展科学研究工作。当时所采用 的苏联教材对链条传动的计算方法属经验设计不够完善，且影响到国产链条的质量。他认为影响链条的因素很多，仅各取一个，然后相乘作为总的安全系数的这种做法太不准确，应从力学角度深入进行理论分析，便首先对“回转不均匀性”进行了研究。经过数理分析，他论证这项结论原是错误的，而实际情况却是存在着一种“”，当转速超过这个时，回转就会变为均匀。1957年，他将研究结果写成《套筒滚子链支负荷分析》论文，在《机械学报》上发表，引起了科技界同行的高度重视。中国科学院长春机械研究所负责人登门拜访他，并专门成立实验室进行科学验证。此外，他对的计算方法也进行了研究；论证了套筒滚子链条所受到的撞击载荷与套筒链板之间紧配合的关系以及与润滑方法之间的关系等。这些研究成果对改善链条传动设计，提高制造的精确度起到重要作用。
解决了大马力柴油机曲轴断裂问题
1976年至1977年，白家祉到搞科技攻关。济南柴油机厂的V12-190机组已成批生产并大量在国内各大油田使用。厂方为扩大此型机组的系列产品，研制8缸机组，在试运转中出现曲轴断裂的严重问题。若按简单的强度计算，8缸机马力较小，曲轴较短，其尺寸及材料则与12缸所用的完全相同，曲轴承载能力理应有所加强，但结果却产生了断裂，让人十分不解。白家祉通过研究和精确的曲轴扭转振动计算后，查明原12 缸型的飞轮采用了柔性结构使其有效较小，因而可避免造成曲轴断裂的六阶共振；而8缸型采用相同的飞轮结构，则刚好造成使此机曲轴断裂的四阶共振。白家祉经过进一步研究找到了解决的好办法，把曲轴改成刚性结构并适当增加其重量，即可完全避免四阶共振，保证曲轴安全。白家祉对此型系列大马力柴油机还进行了多方面的科学研究，认为柴油机采用的一种硅油，其缺点是重量大、成本高。他设计一种层板式弹簧减振器，其优点是重量轻，成本低，耐用、可靠，并且具有很强的阻尼减振效果。此外，他还对减小整机振幅，降低噪音，改善等方面进行了有效的研究。
对“纵横弯曲法”的新建树
在轨道控制理论方面，白家祉对“纵横弯曲法”有新发展、新贡献。“纵横弯曲法”是在钻井过程中，对井下钻具组合的分析方法。它主要研究组合钻具的受力与变形，以控制钻头钻进方向。这项研究国外开始于20世纪50年代。1953年，美国鲁宾斯基首先提出了钻柱模型，导出了相应的，但只是对简单的钻具组合进行一维分析。因为计算模型与实际情况不符，1954年他重新进行了修正。70年代，定向井、的发展，提出了对弯曲内（稳定器）组合钻具求解的要求。国外对这样复杂的问题只提出了一些近似的求解方法。白家祉于70年代后期开始研究这一课题，提出了“纵横弯曲法”的精确解法，经油田现场试验，证实了求解方法的正确性。1982年，白家祉的《应用纵横弯曲梁理论求解钻具组合的受力与变形》论文，在国际会议上发表，使大家耳目一新。“纵横弯曲法”经过不断完善，现在已经成为用于钻井工程的代表方法之一。它不仅使计算更为精确，而且大大减少了计算工作量，在上几分钟才能得出的计算结果，简化到在PC微型机上几秒钟即可完成。这种新方法具有模型合理、物理意义清晰、解法简洁及计算精确等特点。
美国鲁宾斯基通过验证说：“‘纵横弯曲法’的符合程度很好。”美国JPT杂志编辑部的评价是“计算简便，可以在便携式计算机上运算，便于现场应用。”世界著名钻井工程专家米尔海姆在赠言中写道：“白先生，您在中国的技术成就是举世闻名的。感谢您对钻井工程做出的贡献”。米尔海姆还把“纵横弯曲法”收入石油工程学会编辑的《实用钻井工程》教科书中，称之为“白家祉方法”。在国内，用这种方法编制的微机软件，已在全国各油田推广应用。
发明了“圆筒型方位控制器”
“七五”攻关中，白家祉主持的另一项研究是“圆筒型方位控制器”。套筒变向器是一种控制井眼方位和井斜角的井下工具，是定向井轨道控制的重要工具。这种工具60年代美国开始生产。由于结构上存在一些严重缺陷，因而在现场应用中往往得不到预想的结果。白家祉在研究定向井轨道控制的同时，着手研制套筒变向器。白家祉带领他的学生对变向器进行理论分析的同时，在辽河、大庆、胜利等油田开展现场试验。三种规格的变向器试验了50井次，对变向器的结构进行了三次较大的改进，使之成为一种实用的定向井专用工具。据统计，使用套筒变向器与使用井下动力钻具加弯接头相比，节省了扭方位时间，避免了使用昂贵的井下动力钻具，平均每口井可节省费用1万元左右，在每口井可节省费用2万元左右，其他油田的统计均在1万元至2万元之间。目前套筒变向器已成为定向井钻进的有效工具，其性能已超过国外同类产品，这项技术已获得了国家专利。此外，白家祉在钻井力学领域中，还从事了地层造斜力的定量分析，利用地层自然造斜力设计丛式钻井网络以及适用于破碎坚硬地层的型的钻头等项目探索的研究。
艰苦奋斗 求实奉献
1953年，我国第一所石油高校—— 北京石油学院建立。白家祉从调入该院，先后担任教研室主任、系副主任、副等职务，从事教学和管理工作。他先后担任理论力学、材料力学、机械原理、、、弹性力学、流体力学等学科的教学任务。有的学科没有现成的教材，他就自己编讲义。在给学生讲课的同时，他还给青年教师讲课。特别是在力学56师资班中，他还承担了弹性力学、 板壳理论、机械振动理论等高等力学的授课任务，为培养师资做出了贡献。“纵横弯曲法”的研究工作始终是在的板房招待所中进行的。20多人挤在一个房间内。千百次繁琐的，一个个精确的数据，靠的仍是。一位当年和白家祉一起工作的同志说：“那里的条件太艰苦了，白家祉经常耳堵棉团，以排除各种干扰坚持工作。”1977年我国，白家祉的孩子要考大学，老伴几次托人带话，让他回来给孩子辅导一下功课。那时，白家祉正在华北现场搞实验，由于经费缺乏，实验遇到了许多困难，白家祉不能回来，也不肯回来。为了搞研究，他曾坐着卡车去华北；为了搞研究，他春节没过完就去渤海；为了搞研究，他迎着风雪上辽河；为了搞研究，他顶着酷暑下。一位说：“白老师从来不愿意麻烦人。其实他的学生哪个油田都有，现在都是头头脑脑的，如果去打个招呼，肯定照顾得很周到。可他去油田就直奔现场。他不图享受，可那时终究也是快70岁的人了。”白家祉指导的一位说：“白教授治学严谨，理论基础深厚，他对我们的要求十分严格。他指导的选题都直接与油田生产实际相结合。在做硕士论文期间，他每周都指导我们一次，了解研究进展。要求我们需要推导的数据，他自己也推导一遍。如果我们推导出了差错，他就帮我们找出原因，及时纠正。这样也培养了我们治学严谨的良好习惯。”白家祉带出的博士生 ，是我国自己培养的钻井领域第一位博士后。他讲述了与白家祉合作写书的经历。1988年，苏义脑的博士论文完成后不久，收到石油出版社约稿的信件。约他写专著《井斜控制理论与实践》一书，正好与他的论文内容相联系。他找白家祉商量俩人合写。白家祉却鼓励他独立完成。在苏义脑的请求下，白家祉同意写该书的总论和其中的一章。出书时白家祉坚持不署自己的名字或署在第二位，那是苏义脑硬把他的名字署在第一位的。事情过后，苏义脑才从石油出版社了解到，出这本书早在1983年就商定了，出版社和白家祉订了合同，双方约定在技术取得一定成果时出版。而对着双方的合同和白家祉写给出版社推荐自己的信，苏义脑久久不能平静。从中他看到了老师的良苦用心。《井斜控制理论与实践》是中外第一部大部头系统论定向井控制理论的专著，出版后产生很大的影响。1991年，白家祉在给院里的一份材料中却这样写道：“苏义脑与我合著30多万字的《井斜控制理论与实践》一书，其中约有十分之九的内容是由他执笔写成的。内容多属创新见解。”如今，苏义脑已经当选。白家祉热心扶植后来者，推举人才，甘当人梯，实在是难能可贵。
日 生于河北省易县梁各庄。年 在清华大学学习，获学士学位。年 在昆明工学院机械工程学系任助教、教员。年 在学习，获硕士学位。年 在工科研究院学习，获博士学位。年 任清华大学副教授。年 任清华大学教授。年 任北京石油学院教授。年 任北京石油学院副教务长。年 任教授。年 任北京石油勘探开发科学研究院教授级。1987年8月 退休。
1 白家祉.套筒滚子链条回转不均匀性的计算.机械工程学报，1957.72 白家祉.带屈伏值的假塑性流体的双曲模式方程与压降计算式.石油学报，1980.4带屈伏值的假塑性流体的双曲模式方程与压降计算式实验验证.石油学报，1980.73 白家祉.国际会议论文集.应用纵横弯曲连续梁理论求解钻具组合的受力与变形.北京：石油工业出版社，1982.3（SPE 10561）4 白家祉.关于稳斜钻具的选择.石油钻采工艺，1985（1）5 白家祉.A New Design of Azimuth Controller for Rotary Drilling.38届加拿大国际石油会议（Calgary）1987.66 白家祉，等.纵横弯曲法对钻具组合的三维分析.石油学报，1989.47 白家祉，苏义脑.井斜控制理论与实践.北京：石油工业出版社，1990
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意见反馈及投诉常见的井下事故与处理
发布者：财利植物胶 发布时间： 22:32:16 阅读：<font color="#FF次
打井，尤其是打地质构造复杂的探井，出事故是在所难免的。尽管我们已经掌握了许多预防各种事故的方法和应对措施，然而不可预知的情况还是会时有发生的。
井下事故，无非有坍塌（习惯称之为井塌）、漏失（井漏）、卡钻、井涌、井喷等等。
而无论哪一项，又有它的具体原因或分类。例如卡钻，就有沉砂卡钻、粘附卡钻、泥包钻头卡钻、缩径卡钻、狗腿子卡钻、键槽卡钻和落物卡钻等分类。而井漏则有渗透漏失、裂缝漏失或溶洞漏失等等。井塌也有刮拉坍塌、缩径坍塌、泥岩水化坍塌、岩盐地层遇水溶解坍塌或松软底层的鞭打坍塌等等。井涌又分地层出水的井涌和气体上窜的井涌以及打到油气层时井喷的前期井涌等等。
根据不同的情况做不同的相应处理，来解决这些问题，以确保钻井的顺利进行。这是钻井作业中最基本的原则。打井都希望一帆风顺，那样既省时省力又可节约大量的成本。然而，愿望并不等于现实。在实际工作中是什么样的事情都有可能发生的。所以根据以往的经验做好预防工作就显得很重要了。
在钻井过程中，井漏的现象是经常发生的。所以每次开钻前都要准备足够的堵漏材料作备用。例如：大中小几种型号的云母片、棉籽壳、果壳、蛭石粉等。
井漏是因为泥浆渗漏到地层里造成的。有地层松软、缝隙多，或有大裂缝、溶洞，就会使泥浆迅速大量损失，使岩屑无法返出地面，致使沉砂卡钻的事故发生，使钻进无法正常进行。所以要进行堵漏处理，直至不漏为止。这时就是考验泥浆人员的体力和耐力的时候了。因为堵漏材料要通过他们加到泥浆中去。一般的渗透漏失还好处理，若遇到大的裂缝或溶洞漏失，那可就惨了，不知要加多少材料才能堵住。有的甚至直接往井里倒碎石或黄豆等。不过在渤海这么多年我还算幸运，小的漏失虽然常遇到，大的却还没有经历过。阿弥陀佛。
井塌也是钻进中常遇到的事。井塌的产生与原因在上部松软底层多是因为吸水膨胀造成缩径，然后经过钻杆的鞭打或刮拉而产生。下部地层多发生在易吸水膨胀的泥岩段，情况与上边提到的类似。还有就是易遇水分解的盐岩层。解决这类坍塌的最好方法是提高泥浆的塑性黏度，降低其失水量。免得泥浆当中的水分大量渗往地层。目前在渤海使用的泥浆材料中，改性淀粉、黄花沥青和铵盐等都有这个作用。
井涌和井喷也是常遇到的，解决方法就是循环泥浆，使用除气器真空排气。井涌的产生多是因为地层气体侵入泥浆中造成的。尤其是打开油气层之后，气体会大量涌入泥浆中，使泥浆的含气量增高，比重降低，不能平衡地层压力，最后从井涌造成井喷。所以在循环排气的同时，还要对泥浆进行加重处理，使其能够压而不死，活而不喷。
除以上提到的这几项常见事故外，还有一项常见的事故是卡钻。卡钻的种类很多，最常见的是以下几种：沉砂卡钻、粘附卡钻、泥包钻头卡钻、缩径卡钻、狗腿子卡钻、键槽卡钻和落物卡钻等分类。
沉砂卡钻往往是因为井内泥浆中的岩屑或坍塌碎块太多，泥浆泵的排量不够，使其无法顺利返出地面，或者泥浆性能低下，粘度和切力甚至是屈服值都达不到要求，满足不了携带岩屑的能力。所以解决这类卡钻的方法就是提高泥浆性能，提高泵排量，使其泥浆能在尽短的时间内将井内垃圾全部清除。
粘附卡钻多发生在较易水化的泥岩段。大泥块很难被泥浆携带出井，结果在井内越聚越多，使得扶正器和钻头都被泥块包住，从而造成卡钻。这类事故很不好处理，有时需要在泥浆中添加解卡剂、或用柴油浸泡等方法。预防措施是在进入泥岩段之前在泥浆中加入防球剂，防止泥岩结块成球。泥包钻头卡钻和粘附卡钻道理相通。这里就不细谈了。
缩径卡钻是因为地层吸水膨胀而造成的，这与前面提到的坍塌有一定的联系。处理方法就是倒划眼将钻具起出来。泥浆的预防处理就是降低失水量。前边这几项卡钻有时严重的会造成循环不通，那就难办了。钻具被扔到井里多是因这类事故造成的。因为没法循环，所以处理起来很难。虽然现在打井都使用防卡钻的震击器，可是在循环不通的情况下，它似乎也无能为力了。最后没办法的时候只能炸掉钻杆再从新开始打新眼了。
狗腿子卡钻是因为井眼弯曲较大，钻具在井内受到限制而产生的。一般直井和浅井不易发生这样的情况。而定向斜井或较深的井最易出现这种事故。这种事故多属于技术上的原因造成的，例如钻具的强度选择上，组合的方法上，钻进过程中的加压大小上都有关，还有就是井下数据跟进：如井斜和方位的大小、方向等数据，这是钻进的调整参数。如果不及时把握、调整，又一味的求快，猛加钻压，就很容易造成这样的事故了。所谓欲速则不达，一旦出了事故，处理起来所花费的时间和损失要比按部就班的顺利进行大得多了。
至于键槽卡钻，也时常发生在斜井中的一种事故。他是因为钻杆在井壁上长时间旋转摩擦，造成键槽而形成的。因为钻杆细，而在下部的钻挺和扶正器等钻具都较粗，所以在起钻时受键槽的影响拉不上来，就产生了卡钻。这种卡钻的解决方法也都是靠倒划眼来解决。当然我这里只是简单的列举了一些主要原因，其实有很多情况是很复杂的，不过对于外行人来讲，说得太多也没什么必要，因为我这毕竟是浅谈嘛。
落物卡钻则多是人为事故，也就是说不小心把工具或其它铁东西如大钳牙板掉到井里了，从而造成了卡钻。这种卡钻有时会卡死的，而且处理起来也不容易，所以在井队的钻台上工作，这是一定要当心的。一定要避免井下落物。
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