顶驱下套管装置的技术现状及发展趋势

随着顶驱装置在全球的广泛应用,顶驱下套管装置以其作业的高成功率和高效率等优点,已经成为国内外石油公司争相研发的热点。介绍了国内外顶驱下套管装置的产品型号、结构原理、技术参数以及性能特点等技术现状,指出顶驱下套管装置的主要发展趋势为:机械驱动、微痕夹持、工具集成化及智能化方向发展。     

新型顶驱下套管装置传动缸优化设计

利用Ansys Workbench软件对新型顶驱下套管装置的传动缸进行了拓扑优化和尺寸优化设计。基于变密度法和中心复合设计法,分别建立拓扑优化设计和尺寸优化设计数学模型,并给出了拓扑优化和尺寸优化流程。按照建立的数学模型和设计流程对顶驱下套管装置传动缸进行结构优化,得到其最优尺寸组合。分析结果表明,优化后的传动缸在满足应力要求的条件下质量减轻了20%,节省了制造材料。     

接箍卡紧式顶驱下套管装置研制

内卡式顶驱下套管装置的卡瓦是插入套管内,通过卡紧套管本体的内壁来实现转矩传递,存在成本高、管理复杂、增加作业工作量等缺点。研制了接箍卡紧式顶驱下套管装置,通过卡紧套管接箍外壁来传递转矩,并采用弹性密封垫圈密封接箍的端面。该装置通过更换4种钳头,可进行114.3~508.0mm(4~20英寸)套管的下井作业,同时实现套管柱旋转、下压操作、泥浆循环,使井眼缩径、井壁坍塌、岩屑沉淀等问题得到及时排除,作业效率高。介绍了该装置的结构和工作原理。     

顶驱下套管技术及应用

介绍了Weatherford公司顶驱下套管系统的主要部件、现场作业程序和技术特点。通过顶驱下套管技术在番禺油田6口大位移井244.5 mm套管下入作业中的成功应用,分析了该技术在现场的应用效果。结果表明:顶驱下套管技术可以精准控制上扣转矩,旋转套管柱时减小下入摩阻,有效避免井下复杂情况的发生,为大位移深井等高难度井下套管作业提供了技术保障。建议我国加快技术研发,缩小与国外厂商之间的技术差距,使顶驱下套管技术在我国石油钻井行业中发挥更大作用。     

新型套管下入系统的结构组成

文章针对油井套管下入系统的结构组成进行了具体分析。该系统主要包括顶驱和套管驱动装置，当需要完成复杂的下套管工作时，则需增加井下专用工具，如，增扭连接环、旋转扶正器／防磨带、扩眼器等，其中关键部件是套管驱动装置。     

顶驱下套管驱动工具现状与发展建议

在介绍顶驱下套管驱动工具结构与原理的基础上,指出套管驱动工具的突出特点。介绍了国外顶驱下套管驱动工具的动力总成、限位总成和卡瓦总成的结构;阐述了动力总成中液缸径向和轴向2种抱紧套管的方式;分析了限位总成中减振限位、结构限位和送管控位3种限位方式。指出卡瓦总成中的球形卡瓦较传统卡瓦在承载能力上的优越性。指出了我国顶驱下套管驱动工具与国外的差距并提出发展建议。     

顶驱下套管作业装备配套及工艺初探

利用顶驱下套管装置进行下套管作业具有作业效率高、套管上扣质量高、现场作业安全度高、劳动强度低等优点,可降低或避免井下事故的发生,降低钻井综合成本。配备相应的装备是保证套管顺利下入预定深度的前提。根据现场试验结果,就配套装备及其工艺流程进行了初步探索和讨论,对工程实际作业具有指导意义。     

新型下套管自动灌浆装置研制与应用

介绍了新型下套管自动灌浆装置结构、工作原理、技术参数及现场应用情况。试验结果表明：应用该装置使下套管作业变得更简单和高效,可减少作业时间和施工强度,钻井综合成本降低,达到了安全、环保的目的。     

驱油物理模型装配装置

本概要介绍了驱油物理模型装配装置的结构原理和操作步骤，这一装置的使用，使制造人工模型的手段前进了一大步。     

DQ40BC交流变频顶部驱动钻井装置研制与应用

在借鉴DQ70BS顶驱成功经验和成熟技术的基础上,开发了DQ40BC交流变频顶部驱动钻井装置。这种装置是一种机电液信息一体化的钻井设备,由动力水龙头、管子处理装置、导轨与滑车、液压传动与控制系统、电气传动与控制系统,以及辅助装置等部分组成,满足4000m钻机的使用要求。武-1井是采用多项世界先进钻井测井技术的羽状分支井,新研制的DQ40BC顶驱在该井首次使用,在钻井作业中表现优异,经受了严峻的考验,圆满完成了钻井任务。     

顶部驱动钻井装置(一)

20多年来世界上蓬勃发展的顶部驱动钻井装置,实现了钻机现代化的历史性跨越。现文阐明了它的工作原理及优越性,对于其主要部件的技术参数,结构和工作性能等作了详细的介绍,指明了它在钻井,修井业方面的广阔应用前景。     

国内外石油钻井装备的发展现状

在对国内外石油装备资料进行广泛调研的基础上,详细介绍了国内外石油钻机发展的新趋势及交流变频调速电驱动石油钻机、液压钻机、快速移运钻机等新型石油钻机的性能及参数。介绍了国内外电驱动和液压驱动两大类型新型顶部驱动钻井装置、钻井泵等设备的最新发展现状及大功率三缸钻井泵、液压泵和六缸钻井泵等新型钻井泵的性能及参数。从国内外石油装备的发展现状看,石油装备正在向型式多样化、技术先进化、设计人性化趋势发展,据此提出了我国发展石油钻井装备的建议。     

油井无液流自动保护装置的研制

针对目前国内还没有检测油井是否有产液量的装置 ,研制了油井无液流自动保护装置。装置主要由传感器和自动控制系统组成 ,传感器部分应用了电磁感应原理 ,当管内有正向液流时 ,传感器内的信号发生器在液流的作用下向右倾斜 ;当管内无液流时 ,信号发生器靠复位磁铁间的相互作用力复位。传感器的感应信号传至自动控制系统 ,自动控制系统将感应信号转换为数字信号 ,控制抽油机的运转。室内试验和现场 3口井的应用表明 ,装置性能可靠 ,对提高机械采油的自动化程度及节资降耗具有重要意义     

电驱动钻机控制系统的抗谐波干扰装置

针对电驱动钻机电网电源存在干扰谐波 ,对可编程控制器 (PLC)产生干扰 ,易造成钻机停钻事故等问题 ,研制了具有滤波电路的抗谐波干扰装置。电网电源经隔离降压 ,噪波消耗 ,RLC多级滤波 ,电路寄生电感消除 ,10 0～ 2 0 0 0 0Hz杂波消除 ,以及过压保护等处理后 ,得到质量较好的正弦波。现场使用证明 ,这种抗干扰装置滤波效果好 ,工作正常 ,电驱动钻机控制部分未再出现故障 ,保证了钻井作业顺利进行。     

顶部驱动钻井装置虚拟样机原型系统总体设计

设计了顶部驱动钻井装置虚拟样机原型系统的系统结构和数据库 ,研究了管理系统与模型库和数据库的关系 ;通过数据库访问接口的开发及CAD与分析系统的接口集成 ,建立了顶部驱动钻井装置虚拟样机原型系统的基本框架。探讨了典型石油设备的数字化设计的开发程序。该虚拟样机原型系统的初步实践表明 :(1)对三维建模更易于实现、组织和构建 ;(2 )可进行参数化设计 ,有利于顶驱钻井装置的更新或变形设计 ;(3)利于数字化产品后续的运动学、动力学、有限元等工程分析 ;(4 )有利于在虚拟环境中的外观分析 ,以及新产品的快速开发与实现 ;(5 )软件具有模块性、可重用性、灵活性和可维护性。     

DQ-40LHTY-X斜直井顶驱的研制与应用

为了满足斜直井的钻井需要,研制了DQ-40LHTY-X斜直井顶驱装置。该顶驱与ZJ20DBX斜直井钻机配套使用,主要由机械传动部分、液压辅助系统及电气控制系统等部分组成,具有顶驱一体化分体游车、滚轮承载机构、上置式钻井液截止阀、液压马达制动回转机构、倾斜扶正固定装置及浮动缓冲装置等设计特色。厂内试验表明,该顶驱达到了最初的设计要求。     

引起顶驱钻机振动的原因分析与解决方法

石油钻井现场由于振动原因引起地面设备和井下工具损坏现象时有发生，根据现场作业发生的几起实例，分析了引起振动的原因，提出了避免同类事故再次发生的措施，并结合现场经验推荐了几种振动处理方法，力求将振动破坏降到最低。     

钻机顶部驱动电动机的现状与展望

简述了国外钻机顶部驱动系统由直流顶驱逐步演变到变频顶驱的发展历史。结合现有电动顶驱的技术特点,对直流电动机、鼠笼式转子感应电动机、永磁无剧同步电动机和开关磁阻电动机等目前常用和正在开发的几种电动机性能做了分析对比。建议国内研究单位尽快开展开关磁阻电动机驱动方面的资料收集,为新一代顶驱的开发做一些前期工作。