新型连续管倒管器的研制及应用

针对我国尚无适用于不同中心孔的运输滚筒的倒管器现状,以及大管径连续管反张力大,使用倒管器不易将其排整齐的现状,研制了新型连续管倒管器。该倒管器由底座、连接机构、驱动系统及排管系统组成,它采用液压马达帯直角减速器驱动,利用链轮来调节传动比,能实现大扭矩输出,可适用于2 286～2 667 mm宽的运输滚筒。现场应用结果表明,该倒管器可将连续管整齐均匀地排列在作业机滚筒或运输滚筒上,连续管无划痕或损伤,可使操作人员从过去的5人以上减少为2人,倒管时间从过去的12 h减少到现在的5 h。     

连续管滚筒排管液压离合器的研制与应用

现有连续管作业机滚筒排管机构超越摩擦离合器的摩擦片容易磨损,经常需要人工调节离合器上的压紧螺母以恢复摩擦片上的接触压力,但现场调节很不方便,增大了作业的危险性。为此,研制了连续管滚筒排管液压离合器。该离合器采用两段式设计,其设计尺寸与原中间轴总成可完全互换;可实现离合器的整体润滑,延长离合器摩擦片和轴承的使用寿命;整个排管系统采用液压操作,互锁控制,响应速度快,运行安全可靠,既可减轻操作人员的劳动强度,又可提高现场作业安全性;由多块摩擦片共同传递力矩,减小了单块摩擦片的受力,手动排管时摩擦片之间无接触压力,不会产生滑动摩擦作用,大大延长了摩擦片的寿命。现场试验及应用结果表明,连续管滚筒排管液压离合器控制方便,传递力矩大,运行平稳可靠,满足连续管滚筒排管要求。     

川渝地区页岩气专用连续管作业机的研制

现有的连续管作业机中,超过?50.8 mm-5 000 m的作业机均为拖装结构,受山区多陡坡、急转弯等道路条件限制,底盘动力和转弯半径等不满足要求;同时,研制的?50.8 mm-6000 m连续管作业机作业时须两车并排放置,操作员只能依靠摄像头监测滚筒排管情况,不符合作业习惯。为此,研制了两车一橇结构的车载式连续管作业机。该作业机采用主车+辅车+操作橇的结构形式,将控制室、控制室软管滚筒和发电机等部件安装在一个可升降的运输橇中,形成操作橇,作业机主车底盘安装连续管滚筒处采用框架式结构,可实现滚筒下沉1.05 m,确保滚筒具有?50.8 mm-6 000 m连续管的缠绕能力。现场应用结果表明,该作业机可实现通井作业,最大下井深度达5 075 m,满足川渝地区页岩气井的各类作业要求。     

LG450/50-6500车载式连续管作业机

在重庆和四川的偏远地区蕴含丰富的油气资源,普遍井深超过5 000 m,但是这些地区道路条件复杂,拖装连续管作业机无法顺利达到井场,而普通车载式连续管作业机由于底盘车结构的限制,最大容量无法突破5 000 m(φ50.8 mm连续管),为此,开发了LG450/50-6500车载式连续管作业机。该作业机可适应川渝地区复杂的道路条件,并满足该地区页岩气等油气井作业需求。滚筒车底盘采用框架式大梁结构,滚筒车实际承载能力61 t,其框架尺寸可适应外缘直径3 760 mm,内宽2 200 mm的滚筒安装要求,满足6 500 m连续管(φ50.8 mm)的装载需求。注入头最大提升力450 kN,可满足6500 m连续管(φ50.8 mm)钻磨、压裂、冲洗井以及测井等不同类型作业要求。研究内容可为连续管作业机的应用和结构优化提供参考。     

车装式大容量连续管作业机的研制

为了确保连续管在页岩气开发中的高效应用,根据国内油田地域环境特点研制了车载式大容量连续管作业机。整机采用2车装自走式方案,上装设备全液压驱动,主车底盘采用下沉式框架结构,滚筒下沉安装,在满足国内道路运输条件的情况下,尽可能增加连续管容量。该作业机适用连续管外径38.1~50.8 mm,注入头最大提升力360 k N,最高运行速度75 m/min。现场应用结果表明,该设备运行情况良好,取得了良好的经济效益和社会效益,具有广阔的市场应用前景。     

连续油管滚筒自动排管控制方案研究

为了保证连续油管整齐且紧凑的缠绕在油管滚筒上,避免连续油管作业困难,损伤连续油管, 介绍了机械式、液压式和电控式3种连续油管滚筒自动排管控制方案,分析了不同排管方案的控制方式及其各自的优缺点。指出,机械式排管成本低,但设备占用空间大,传动精度低;液压式排管可靠性高,不需要进行特殊防爆处理,可实现无极变速,但控制相对复杂;电控式排管传动精度高,但成本较高,需要进行特殊的防爆处理。研究结果表明,可根据实际情况选择合适的排管方式,以满足不同现场作业需求。     

SLG450/73拖挂连续油管作业机的研制

为满足大管径、大容量连续油管承载及运输要求,根据国内外油田用户的实际作业需求及特殊地域和环境特点,研发了SLG450/73大管径拖挂式连续油管作业设备。重点介绍了该装备的大吨位注入头、高效换装油管滚筒、动力装置与牵引车集成、注入头及鹅颈管整体举升以及液压控制系统的技术特点。该作业机注入头额定提升能力450 kN,适应连续油管直径50.8～73.0 mm,整体装备成本低,移运性能良好,操作维护简便,即将进行产品试制和油田现场工业试验。     

LG380Q连续管作业橇组的开发

为了满足不同油田油气开采需求,进一步降低作业成本,研制了LG380Q连续管作业橇组。该橇组采用油管滚筒分体式设计,能够适应陆地与海洋平台的作业工况,通过各模块间液压管线对注入头、油管滚筒及防喷系统等进行控制,实现连续管在井内的起下作业。对LG380Q连续管作业橇组进行了型式试验及现场应用,结果表明,橇组各项指标达到设计要求,运行稳定,性能可靠,拓展了连续管作业设备的使用范围。     

轮式卡瓦连续加载带压作业装置的研究与应用

普通不压井设备采用固定卡管器和游动卡管器交替夹卡实现管柱起下作业,导致设备操作程序多,速度慢。为此,研制了轮式卡瓦连续加载带压作业装置。设计了加载控制系统和井口密封防喷系统,形成了液压马达驱动滚动头连续滚压的加载控制技术以及内置自封式球封和半全封组合而成的井口密封防喷技术,实现了低压井管柱快速起下和密封防喷,具有加载效率高、作业速度快、安全可靠等优点。现场应用表明,该装置可满足低压不压井作业需要。     

一体化连续管作业机的研制及应用

为了解决连续管作业机安装和拆卸耗时较长的问题,研制了LG180/38-2600一体化连续管作业机。该作业机主车由底盘车、控制室、滚筒、软管滚筒、液压传动与控制系统、注入头、导向器和防喷盒等组成,采用双车一体化设计,适合通井、洗井一体化快速作业,具备良好的运移性能和现场作业适应性能。现场应用结果表明,该作业机连续管起下的最低速度稳定在0.1 m/min以内,最大解卡拉力达到300 kN,不仅实现了单车年作业次数第一,而且创造了良好的经济效益,达到了降本增效,降低劳动强度的目的。     

液力转向器研制与应用

针对连续管管柱不能转动的固有特性,根据定向钻井的技术要求,通过在地面启停泥浆泵的方式,利用液力转向器驱动井下定向钻具组合进行转动,从而调整定向钻具的工具面,实现连续管定向钻井。连续管液力转向器可单次转动角度45°,额定输出转矩700～945 N·m。试验表明,外径95 mm的连续管液力转向器完全满足121 mm井眼连续管定向钻井的技术要求,实现了连续管定向钻井。     

深海脐带缆内套钢管对接环焊缝的X射线平板数字成像检测

针对深海脐带缆内套盘卷直径小、生产节奏快及检测量大等特点,研制了X射线平板数字实时成像检测系统,介绍了该系统的主要组成机构及其工作原理,包括行走机构、铅房、控制系统的设计和工作过程。将该系统应用于直径8～50.8 mm、壁厚0.5～3 mm的深海脐带缆双相不锈钢管盘管生产中,生产应用结果表明:所研制的X射线平板数字成像系统,完全能满足生产线实时检测的需要,可有效地控制钢管对接焊缝的质量。     

螺旋埋弧焊管成型辊痕的原因分析及控制

 针对螺旋埋弧焊管三辊弯板成型时常见的辊痕缺陷,分析了辊痕形成的原因,并提出相应的改进措施,利用solidworks软件建立了三辊弯板式成型机中成型辊设备和多种成型角螺旋管坯的立体模型,模拟螺旋埋弧焊管在变量仅为成型辊外圆面锥度和钢管成型角情况下（即1#、3#成型辊旋转角为变量）的辊痕情况。对比发现,辊痕深浅与钢管成型角密切相关;同等变量条件下成型角越小,造成的辊痕越深,且同等变量条件下1#辊产生的辊痕深度和面积大于3#辊产生的辊痕。通过不同锥度的成型辊对比,得出了不同成型角度螺旋埋弧焊管适用的最佳成型辊外圆面锥度。     

钻井用大直径高强度连续管性能分析

为了分析钻井用大直径高强度连续管性能,对开发的规格为Φ73 mm×4.8 mm和Φ88.9 mm×4.8 mm大直径高强度连续管开展力学性能、塑性性能、微观组织、抗腐蚀性能等多项性能研究与分析。结果表明,两种规格连续管力学性能优良,具有良好的塑性性能,组织均匀且晶粒较细,具有一定的抗腐蚀性能及优良的抗压能力,各项性能指标均符合标准要求,且性能优良,为连续管钻井技术的推广及应用提供了有利保障。     

螺旋埋弧焊管生产中成型辊的选用

简要分析了螺旋埋弧焊管生产中成型辊辊形对焊管外观质量的影响。举例说明了因辊形选择不合理而导致的某成型辊磨损情况。利用解析几何方法,推导出螺旋埋弧焊管2^#成型辊辊形曲线方程式,并结合生产实际对成型辊的使用情况进行了分析,提出了选择辊形的办法。分析结果表明,辊形与成型辊的直径大小没有关系,只与成型角和钢管直径有关。     

西气东输(郑州)穿越黄河管道封固技术

西气东输(郑州)穿越黄河管道封固工程全长3580 m,采用双层管线,外层保护管道内径为1800 mm,内管主输气管道外径为1016 mm.要求既要使环形空间上方1/6高度不被封固,用来通过通讯光缆,又要使环形空间的其它部分封固均匀,保护主输气管道.该工程由于注灰量大、施工时间长,浆体流动性、稳定性要求高、管内浆体高度难以控制和主输气管道保护要求严格而使施工难度大大增加.通过确定不同阶段使用的水泥浆配方、合理的施工方案、制作控制管内浆体高度的特殊封头和采用先进的注浆设备,抓好施工各环节,使这一大直径、大注灰量、长距离水平管道封固获得成功.同时提出了工程上有待改进的不足之处.     

TS-90连续油管断裂失效分析

为了分析某井气举作业用TS-90连续油管断裂失效原因,通过宏观分析、无损检测、几何尺寸测量、化学成分分析、力学性能测试、金相检测、扫描电镜（SEM）等手段,对该失效连续油管进行了试验研究。试验结果显示,该失效连续油管的管体壁厚、外径、化学成分、显微硬度、晶粒度均符合API SPEC 5ST—2010要求;油管表面整体布满台阶状横向裂纹,裂纹沿油管周向扩展;原始裂纹断口表面大量腐蚀产物覆盖,且从裂纹源区到裂纹尖端部位,始终存在少量导致应力腐蚀开裂的S元素;原始裂纹萌生于腐蚀坑底,裂纹尖端呈局部沿晶脆性断裂,且断口外表面附近呈解理形貌。综合分析结果表明,该连续油管断裂的根本原因是应力腐蚀开裂,其在井下作业时受腐蚀因素和应力载荷的共同作用,管体外表面萌生应力腐蚀裂纹,裂纹扩展并最终导致管体断裂失效。