详述了国内外激光钻井技术的最新研究进展,指出实现激光机械钻井需要解决关键技术问题是激光与机械联合作用下破岩机理、高功率激光发生器的轻小化、激光束在井下长传输问题、适应井下环境的光学组件研制等,最后指出其技术应用是钻井提速的强大助推器。

针对高陡构造和大倾角地层中防斜与打快的矛盾难题,研制了旋转推靠式自动垂直钻井工具并获得了成功应用。实现了纠斜和稳斜功能,同时释放了钻压,提高了机械钻速。介绍了旋转推靠式自动垂直钻井工具的结构组成、工作原理、技术特点和应用效果等。从钻柱设计和钻井参数设计两方面进行了应用研究,最后对比国外同类产品在国内的应用情况并进行了应用分析,找出差距并提出改进措施。

介绍了第四强度理论、极限设计理论、应力线性化等常见的有限元分析结果评判方法,并分析了这些方法用来校核吊环有限元计算的局限性,基于API Spec 8C中强度分析的指导思想,提出了吊环静强度计算应以危险截面上最大平均应力值作为计算应力。以DH500吊环为例,用ANYSY软件中提取平均应力的功能得到了各危险截面的安全系数,吊环强度足够,与2倍拉伸载荷试验结果一致。说明用吊环危险截面上的平均应力来校核吊环强度是合适的。

为解决深水固井时爬高带压作业、投放胶塞操作繁琐的问题,设计了深水固井遥控水泥头。该水泥头实现了远离井口操作、投放胶塞无需爬高、投放机构操作简单的功能。试验表明:该水泥头旋转密封性能良好,达到旋转固井要求;胶塞释放机构操作便捷,降低了劳动强度;遥控技术安全可靠。该水泥头的成功研发为深水固井作业提供了一种更简单、可靠、安全的作业方法。

介绍了螺纹牙强度校核理论计算模型和常用的螺纹连接有限元仿真方法。以3-1/4-6SA螺塞为例,提出了一种新的螺纹件分析仿真方法,即去除非工作螺纹始端和末端,避免接触计算,使用柱坐标显示螺纹牙剪切应力和弯曲应力。分析结果与理论计算相对误差分别为5.40%和39.28%,为螺纹牙强度校核提供了一种新思路。