一种新型连续管减阻器的设计与研究

大位移井、水平井钻采过程中采用连续管作业时,由于管柱与井壁接触面大、管柱不旋转等因素,会使管柱与井壁之间产生很大的摩阻,导致钻头前进受阻。为解决此问题,设计了一种新型连续油管钻井作业的减阻器。该减阻器由涡轮动力部分和凸轮振动部分组成,由涡轮提供动力,利用螺旋式凸轮轨道实现往复运动,来撞击壳体产生振动。根据给定工况和设计数据,该新型减阻器的振动频率能达到11 Hz,瞬时撞击速度为3.7 m/s,达到现场应用要求。     

基于轴向振动的水力振荡器参数优化

威远区块页岩气长水平井钻井摩阻大、钻压传递效率低、机械钻速慢，水力振荡器参数选取大多凭借经验，缺乏有效理论指导。考虑水力振荡器轴向振动特性，基Dieterich-Ruina摩擦定律建立起带水力振荡器的水平井摩阻预测模型，通过威远X平台X-1井实测数据验证模型精度。优化结果表明，威远区块页岩气龙马溪组三开215.9 mm井眼中水力振荡器最佳安放位置为距离钻头150 m处，最佳钻井排量不低于35 L/s。现场试验结果表明，采用推荐的优化参数能够大幅提高该区块水平段机械钻速，值得进一步推广应用。研究成果不仅能够为威远区块水平井降摩减阻提供指导，还能为水力振荡器参数优化提供新的思路和方法。     

大斜度井作业管柱摩阻力学模型

摩阻分析对大斜度井施工具有重要的影响,因其具有水平段、大井斜角等特点,摩阻的预测和控制是成功地完成大斜度井修井的关键和难点所在。在归纳总结前人工作基础上,建立了磨铣打捞管柱摩阻的力学模型和数学模型,对钻柱设计、管柱下入和井下作业等阶段都具有重要的指导意义。     

井下作业小修特殊井打捞工具的优化及应用分析

随着我国经济的发展与社会的进步，人们生活水平的日益提升，人们对石油能源的需求量也在不断提升。随着石油开采业的不断发展，我国油田的开采规模也在不断地变大，其井下作业的情况也在随之变得复杂。因此，为切实提升我国的石油开采质量，满足人们日益增长的能源需求。本文将对井下作业小修特殊井打捞工具的优化及应用进行分析，本文首先对其井下小修作业进行阐述，其次对其井下作业小修特殊井打捞工具的优化进行简析，最后对其井下作业小修特殊井打捞工具的应用进行分析，以供参考与借鉴。     

深水表层钻井随钻压力温度测量仪的研制

开展了深水表层钻井随钻压力及温度监测装置研究,研制出了一种适用于深水表层钻井过程中实时测量井底环空压力、钻柱内压和井底温度的井下测量仪器,为深水表层钻井、动态压井及表层固井水泥浆设计提供指导。测量仪器已经在我国南海第一口深水井LW6-1-1井的领眼井中成功进行了应用试验,验证了其在深水无隔水管钻井条件下(高振动、低温环境、风浪流等)的机械强度、稳定性、可靠性,测量数据能真实反映钻井工况。     

救援井电磁探测系统井下电极装置的设计研究

救援井是解决井喷、漏油等事故的有效方法,而借助必要的电磁探测系统和定位工具进行救援井与事故井相对距离和方位的精确探测,是救援井技术成功的关键环节,因此,在分析国内外研究现状的基础上,设计了一种用于救援井电磁探测系统井下电极装置。对电极装置结构及原理进行了阐述,并通过建立井下电极的发射电流产生交变磁场的分布模型,分析救援井与事故井相对距离和方位的确定方法以及磁场强度的影响参数。该井下电极装置能够有效、稳定地将发射电流注入地层,其弹性扶正机构的弹性变径以适应井下复杂情况,避免电极装置在井下出现卡阻现象,提高救援井电磁探测系统在井下作业的稳定性。     

钻井减摩振荡器工作特性研究与试验分析

针对水平井、定向井钻井过程中摩阻大、拖压等问题,提出一种新型振荡器以减小钻柱与井壁之间的摩擦(钻井减摩振荡器)。首先分析减摩振荡器的工作原理,建立其运动学和力学模型,在此基础上,建立试验条件下的振动分析模型。通过算例分析得到过流面积变化频率与流量之间的关系,计算结果表明过流面积随静阀孔直径增大而增大,总轴向力随静阀孔直径增大而减小,与过流面积成反比。对静阀孔直径为27.94 mm的减摩振荡器进行试验测试,通过分析试验测试与理论计算结果的关系,验证了研究方法的正确性。研究成果可为新条件下的钻井减摩降阻、提高机械钻速的相关技术与工具研究提供参考。     

井下无线通讯及人员定位考勤系统的应用分析

井下无线通讯及人员定位考勤系统是为了进一步加强并保证井下作业安全,切实加强地面与井下关联,积极提高生产管理效率而设计的新型综合性管理系统。在该系统实施的过程中,即时动态显示井下工作人员的具体位置,准确统计井下工人的工作时间与工作区域,随时监视井下工作人员的作业安全,在井下作业中得到了广泛应用。本文结合内蒙古鑫泰煤炭开采有限公司文玉煤矿KT105A矿用无线通讯系统和KJ152矿用人员管理系统进行分析,进一步明确探究井下无线通讯机人员定位考勤系统的应用,推动井下无线通讯及人员定位考勤系统在全国井下作业的推广。     

欠平衡钻井井涌井漏监测系统

欠平衡钻井是一种新型的钻井技术,因其在钻井过程中能够减少对油气层的伤害,有效保护油气层,提高油气井的产量,现广泛应用于各种石油天然气开采活动。但是在欠平衡钻井过程中如果对回压控制不当,则可能发生井涌或井漏事故,轻者会影响钻井效率和效益,重者会导致严重的恶性钻井事故。欠平衡钻井井涌井漏监测系统以力控组态软件为开发平台,并集成各类优选的传感器及仪器仪表为一体,能够对欠平衡钻井过程中是否出现了井涌及井漏情况进行快速判断,并且能够对钻井过程中出现的异常情况进行实时报警,防止各类严重的事故发生。进一步,以欠平衡钻井井涌井漏监测系统为基础,可以构建一套欠平衡钻井的安全评价管理体系。     

一种阳离子合成水基润滑剂的研制与评价

为了有效降低大位移井钻探过程中的摩阻扭矩高、拖压严重等难题,同时满足地质录井和环保要求,通过筛选适合的合成基础油、添加剂及乳化剂,研制一种阳离子合成水基高效润滑剂。筛选的极压添加剂在地层和钻具表面可通过吸附及化学反应形成吸附膜和化学反应膜;筛选的阳离子表面活性剂作为乳化剂,增强了水溶性的同时,通过正电吸附增强了润滑剂的吸附性。测试结果表明:制备的润滑剂荧光级别在4级以下;与钻井液充分配伍后可使泥饼摩阻系数降低74%,扭矩降低10%,极压润滑系数降低75%。四球机测试结果表明,高负荷下该润滑剂油膜强度大,极压润滑持效性强,满足了大位移井抗极压性、抗磨损要求。     

高效螺杆钻具在召51-44-19井中的应用

螺杆钻具作为以钻井液为动力的一种容积式马达,是国际上石油钻井过程中最常用的一种井下动力钻具。随着我国在中西部地区直井、定向井、大斜度井以、水平井、丛式井以及多底井数量逐渐增多,螺杆钻具在石油、天然气井钻进过程中防斜打直以及定向造斜过程中起了至关重要的作用。文中重点介绍了高效螺杆钻具的结构及工作原理,对直井钻井中螺杆钻具的选型与使用三方面进行分析,旨在提高螺杆钻具在直井钻井过程中的机械钻速,缩短钻井周期,减少钻井成本。     

厢式运输车厢体的气膜减阻法试验研究

针对厢式运输车厢体表面减阻问题,提出一种基于气膜减阻的厢式运输车厢体风阻减阻方法。设计气膜发生器和可变风速测阻装置,分别以安装和未安装该气膜发生器的厢式运输车模型为试验研究对象,在可变风速测阻装置中进行风阻测试。结果表明,气膜发生器能够起到一定的减阻效果,从而验证了气膜减阻方法用于厢式运输车厢体减阻是可行的。     

浅析顶驱旋转下套管技术

利用动力套管钳旋转套管上一般是常规下套管方法。多用于油气田的勘探开发中,深井、大位移井、大斜度井等高难度作用中。在这些井的套管作业中,存在着许多复杂的井下条件,降低了作业的及时性。下套管运行是控制套管质量,防止套管事故和提高套管质量的关键。顶驱旋转下套管装置是集机械、液压控制于一体的下套管设备,种安装在顶驱系统上,国内钻井广泛使用的是套管钳等工具,可作为其替代品。不仅极大减少套管遇阻、遇卡等潜在的安全危害,而且提高了下套管作业的速率和成功率,为套管顺利下入提供了装备保证,本文就顶驱下套管技术的背景、技术及设备情况进行分析与介绍。     

井筒压力自动监测工具设计及测试

控压钻井主要以井筒压力值为基础对钻井进行指导.井筒压力自动监测是控压钻井的关键技术,对钻井安全也具有重要作用.在深井复杂井、等施工过程中,井筒压力的随钻自动监测能够精确、实时掌握井筒压力变化情况,提高钻井效率,降低钻井成本,预防井下复杂情况与事故的发生.开展井筒压力自动监测系统研究,完成井筒压力自动监测工具的设计,对其进行室内和试验井测试.测试结果表明,研发的井筒压力自动监测系统能够准确监测井筒压力,系统运行稳定,测量精度高,可以满足工程需要.     

基于电磁检测机理的井下环空流量测量方法研究

复杂油气藏的开采面临严重的溢流、漏失等钻井事故风险,实时监测近钻头环空流量信息可以在事故早期发现工况异常,有效降低井控风险。对钻井过程中的环空流量电磁测量方法进行了研究,首先对基于法拉第电磁感应定律的井下环空流量电磁测量方法的测量原理进行了研究;其次分析了井下环空流量电磁测量系统设计思路,详细推导了其虚电流密度分布及其机械结构力学模型;然后,通过有限元仿真软件进行励磁线圈结构优化及主体力学分析得到测量系统的最优结构;最后,搭建井下环空流量电磁测量地面原理样机并进行实验测试验证。实验结果表明,电磁测量原理样机测量精度在1%左右且安全系数大于9,可以满足井下环空流量测量的需要。本文完成的井下环空电磁测量方法,对于后续井下环空流量测量方法的实现以达到早期井控的目的,继而降低钻井风险具有指导意义。     

注水井生产封隔器液压坐封球座的研制

在油气田生产过程中,注水管柱的生产封隔器采用钢丝作业投捞堵塞器或常规球座辅助封隔器坐封,存在占用井口时间、作业步骤多且容易受井型井况限制等问题。为解决此类问题,设计一种注水井生产封隔器坐封球座,并详细介绍其工作原理。球座本体在井下受到拉伸、扭转、内压、外压等复杂井况,利用ANSYS Workbench模块模拟井下实际情况并对所设计结构进行强度分析,仿真结果表明液压式坐封球座结构在强度上满足使用要求。最后,通过试验验证,所设计的坐封球座可应用于注水井生产封隔器的坐封。     

通井机下放作业专家模糊PID控制技术研究及应用

非线性和强干扰性引起速度控制困难是制约通井机修井作业效率的瓶颈问题。以传统履带式通井机为研究对象,建立了针对通井机修井下放作业的专家控制规则,设计了一种基于专家模糊PID控制的通井机下放作业速度控制算法。开发了通井机下放作业速度控制系统,进行了通井机油田修井下放作业试验。试验结果表明,与传统的人工控制相比,所设计的专家模糊PID控制算法可以实现对修井下放作业的良好控制,能够有效地降低司钻的作业强度,提高修井作业的效率和安全性。     

水力振荡器关键力学参数变化规律的研究

为了解决水平井、大位移井等复杂井钻进过程中出现的大摩阻、钻压拖拽等问题,设计了一种新型水力振荡器。根据水力振荡器的内部结构和工作特性,结合流体力学原理,对水力振荡器过流面积、压降、总轴向力关键力学参数的变化规律进行理论分析。选取某一规格水力振荡器的不同静阀孔径进行算例分析,结果表明在水力振荡器输入流量和入口压力一定时,静阀孔径大小与过流面积呈正比,与压降、总的轴向力呈反比;此外,通过改变流量至25L/s,进一步分析水力振荡器关键参数的变化规律。研究结论可为水力振荡器轴向振动分析提供理论支撑,为实现水力振荡器减摩降阻的功能提供技术指导。     

带压作业修井机油管管箍检测技术研究

传统的压井和放喷作业不利于油气资源的可持续发展,这就需要用全新的方式去对待井下作业,带压作业修井机能较好地满足这一要求。环形防喷器是实现带压作业隔离井内高温高压的关键部件,当提升或下入管柱,管箍通过环形防喷器时,要对管箍进行检测。对油管管箍检测技术进行了理论分析和实验验证。此技术可以延长环形防喷器胶芯的工作寿命,节约成本,提高了带压作业的安全性和可靠性。     

水力振荡器振动特性分析

针对大位移井和水平井钻柱与井壁摩阻大的问题,提出一种具有轴向振动减摩作用的水力振荡器。在水力振荡器结构设计、工作原理分析的基础上,建立其运动方程和力学特征模型,确定马达转子和动阀板运动关系,进行马达转子和阀片部分的受力分析,并建立水力振荡器在水平井的振动方程。通过算例分析得到过流面积变化频率与流量成正比,过流面积随静阀孔直径增大而增大,总轴向力随静阀孔直径增大而减小,振动位移随静阀孔直径、安装位置和井壁摩擦系数的增大而减小。现场试验表明,水力振荡器的使用可以减小井壁摩擦,改善钻压传递,钻井提速效果明显。