基于安全接头的顶驱钻柱转矩无线测量技术研究

钻柱转矩作为反映钻具工作状态的重要参数之一,对其进行转矩测量尤为重要。本文设计了一种基于顶驱安全接头的转矩无线测量系统。以实验试件表面应变等效替代型号为AJ-H203安全接头表面应变,制作了安全接头实验试件,对安全接头和实验试件进行了有限元静力学仿真,并完成了实验试件的测量实验,实验灵敏度为9.447 V/(kN·m)。实验灵敏度与理论灵敏度偏差为0.04 V/(kN·m)。表明:实验试件替代安全接头模型进行实验是合理的,说明可以通过安全接头进行顶驱钻柱转矩的测量。

多层坚硬顶板特厚煤层综放工作面小煤柱护巷技术

为研究小煤柱护巷巷道的稳定性及其阻隔同层位邻近采空区灾害的特征,以大同矿区石炭系坚硬顶板特厚煤层开采为工程背景,采用理论分析、实验研究、数值模拟等研究方法,从小煤柱护巷巷道的稳定性和其是否具有阻隔同层位邻近采空区有害气体能力2个角度,综合分析小煤柱的合理尺寸及其在不同采动阶段渗透率的演化特征。针对同忻煤矿石炭系煤层8210工作面沿空掘巷小煤柱开采具体的开采条件,建立了双关键层采场内外应力场叠加的力学模型,推导出双关键层条件下沿空掘巷小煤柱合理尺寸的计算关系式,理论确定8210工作面小煤柱合理尺寸为6.0 m;应用DJG–Ⅱ型煤岩渗流测试装备,研究不同采动阶段小煤柱渗透率演化特征,试验确定在第3采动阶段小煤柱渗透率较初始渗透率增大了23倍,该阶段小煤柱基本失去了阻隔邻近采空区有害气体的能力。根据理论研究结果,现场选取6 m小煤柱进行工业性试验;根据试验研究结果,开采试验过程中对小煤柱进行了改性降透措施,在小煤柱表面及顶板距煤柱帮1500 mm范围内喷射厚层混凝土(100 mm)。实践表明:工作面回采过程中小煤柱护巷的回采巷道发生了一定的变形量,但是巷道变形在安全可控范围之内,巷道稳定,可实现安全回采;开采过程中8210工作面上隅角CH4气体浓度远低于邻近8305工作面采空区CH4气体浓度,表明小煤柱经过改性降透后具备了阻隔同层位邻近采空区有害气体的能力;开采实践也进一步验证了理论和试验研究成果的合理性和科学性。研究成果可以为类似条件下小煤柱护巷技术的推广应用提供参考。

一种液压驱动顶驱下套管装置的研制与应用

随着顶驱技术的发展和广泛应用,我公司研制了一种液压驱动的顶驱下套管装置,该装置顶端与顶驱主轴连接,通过驱动油缸驱动楔形卡瓦卡紧套管,结合顶驱的旋转和起下功能,完成下套管作业。下套管装置设计有芯轴密封结构,该结构能够与套管内孔形成密封,可在下套管同时进行泥浆循环,减少了下套管作业时井内事故的发生。该装置目前已完成42口井下套管作业,作业成功率100%,下套管装置应用降低了工人劳动强度、提升了下套管作业效率和下套管作业成功率。

钻柱纵-扭耦合非线性振动的顶驱控制研究

本文基于钻柱纵-扭耦合振动的三自由度集总参数模型,利用数值仿真研究了顶驱控制对钻柱粘滑振动和跳钻现象的抑制效果。结果表明,调谐k-c控制对钻柱振动系统的粘滑振动和跳钻现象有一定程度的抑制作用,但是在输入角速度较大而标称钻压较小或者输入角速度较小而标称钻压较大时的抑制效果并不理想。调谐I-k-c控制可以成功地消除输入角速度和标称钻压变化对钻柱粘滑振动和跳钻现象带来的影响,使得输入角速度和标称钻压不论取何值,钻头的转速均稳定在给定的输入角速度附近,减少了钻压、扭矩和轴向位移的波动。

特深科学钻探装备技术现状与发展建议

特深科学钻探是直接获取地球深部信息的唯一技术手段,对于深入理解地球内部结构、探索地下资源具有重要意义,已上升为国家战略科技问题。为响应党中央“向地球深部进军”的号召,需大力推进对特深科学钻探装备技术的研发。本文简要回顾了国内外特深科学钻探装备技术发展历程,结合我国发展需求,梳理总结了特深科学钻探中顶驱、绞车、钻井泵等关键装备面临的技术难题,并在此基础上提出了发展方向及展望,为我国特深科学钻探工程发展提供参考。

2023年探矿工程十大新闻

1我国第一口万米深地科探井开钻2023年5月30日,我国第一口万米科探井——深地塔科1井在新疆塔里木盆地开钻。这标志着我国向地球深部探测技术系列取得新的重大突破,钻探能力开启“万米时代”,将为我国未来的科学研究和油气资源开发提供重要的基础和支持。

外夹式顶驱下套管装置的研制及应用

下套管质量的好坏直接影响固井工艺和井筒质量,为提高大位移水平井的下套管质量和作业效率,研制了新一代外夹式顶驱下套管装置。通过对结构的优化设计、轴承的优化选型、指针系统设计以及监测系统与司钻房顶驱控制的结合,解决了原有顶驱下套管装置作业时易损坏套管、长时间旋转本体发热、灌浆或循环泥浆易漏失、无法由司钻统一控制等问题。通过厂内试验证实了该外夹式顶驱下套管装置研制成功,经在辽河油田现场应用,证实了该装置在大位移水平井下套作业中能高效、高质量地完成水平段下套管。

15000 m顶部驱动钻井装置的研制

为满足超深层油气勘探开发对钻井装备的需求,结合北京石油机械有限公司系列顶驱的研发经验,研制了15000 m顶驱。依据15000 m钻机的技术参数确定了主要技术参数;根据钻井工艺要求,设计了总体结构方案;应用模块化设计、理论计算和有限元分析等方法,对关键模块进行了结构优化,分析了实时监测与维护技术、一键式协同控制技术和自动润滑技术。台架性能试验结果表明:该装置的各项性能指标均符合设计要求,启停、运行平稳,控制精准,装配合格,自动化和智能化水平高,能很好地满足15000 m钻井工况要求,有效提升了钻井作业效率和安全性。研制结果可为超深层钻井技术与装备的进一步研究和应用提供技术借鉴。

顶驱下套管技术在东海的运用效果研究

在海洋石油钻井作业过程中,固井是作业风险最高的环节之一,直接关系到钻进过程中的井下安全、完井过程中的储层开发以及后期增产措施的实施。下套管作为固井施工程序中至关重要的一环,套管的上扣质量、套管是否顺利下至设计井深,对后续钻井都有着较大的影响。随着石油钻井中作业井难度的不断增加,深井、超深井、大位移井的数量也在不断增加,这些高难度井的下套管作业成为一项很大挑战。顶驱下套管技术作为一项新兴技术,正是解决以上问题的重要手段之一。因此,文章详细介绍了顶驱下套管技术的工作原理、设备特征、操作方式以及实际应用中的优缺点,并提出改进建议,为后续现场采用顶驱下套管技术提供借鉴与参考。

煤层气井排采设备适应性分析

排采设备的选择是否合理是保障煤层气井连续、稳定、合理排采的前提条件。煤层气井井型种类多,部分井轨迹复杂,采用的主要排采设备有杆式抽油泵、管式抽油泵、顶驱螺杆泵、电潜螺杆泵、水力同心型无杆泵等多种。根据不同排采设备不同的排采原理,以及它们的优缺点和适用条件,对它们在潘庄区块不同条件的煤层气井的应用情况,从检泵周期、检泵原因以及防偏磨、防煤粉、能否满足沉没度要求等多角度进行了适应性分析,总结出了考虑地面、井筒、储层、费用等多因素条件下各排采设备对煤层气井的适用条件,为潘庄区块及类似煤层气井排采设备的优选提供了重要的参考价值。

一种新型顶部驱动修井系统的设计

随着油田服役时间的增长和油井开发的不断深入,井下技术状况日益复杂,经常出现油井停产待修的情况,为进一步提高修井作业效率,保证油井正常生产,研制了一种由液压马达直接驱动主轴的新型顶部驱动修井系统。该修井系统取消机械减速装置,将液压马达与主轴融合,液压马达直接驱动主轴工作;液压回路采用闭环方式,液压管线可自动盘卷,动力水龙头可自动翻转。厂内试验结果表明,该修井系统各项性能指标达到了设计要求。

基于顶驱多种故障分析的设备维保探究

顶驱是机电液一体化的钻井设备,结构复杂,使用环境恶劣,其故障具有多样性和突发性。由于顶驱在钻井平台运行中扮演着举足轻重的角色,因此加强顶驱各项功能的监测,及时发现设备潜在问题,做到预防性维护就显得极其重要。顶驱故障的解决过程牵涉到机械、电控、液压等方面,属综合性逻辑推理分析,需提高对设备原理的认识。以顶驱工作原理的分析及国产北石顶驱在生产中典型故障的分析为依据,提出顶驱故障分析的种类、原则、方法,以及顶驱维护保养的重点,以便将来发生顶驱设备故障时能够快速找到设备故障的原因,及时解决设备存在的故障问题。

DQ90BSC顶驱高转速闭环控制编码器丢脉冲故障研究

介绍了DQ90BSC顶驱用西门子S120变频器驱动主电机控制系统硬件拓扑结构,结合在转速闭环控制模式下,顶驱给定转速超过120 r/min时,顶驱变频器报“F31118编码器1:转速差超公差”故障停机现象,深入剖析转速闭环和开环控制原理及转速闭环和开环模式切换原理。利用STARTER软件trace功能,实时分析给定转速和实际转速曲线,借助示波器测量编码器A、B通道实际反馈波形,综合分析了由于编码器线路电磁干扰导致丢脉冲的原因,按照EMC电磁兼容性规范,重新采购屏蔽双绞电缆,对编码器线路重新进行铺设后,彻底解决了转速闭环控制模式下高转速丢脉冲的故障,大大提高了设备运行稳定性和可靠性,且减少了设备故障停机时间。

顶驱吊环防撞监测系统

为提高顶驱吊环操作钻井作业的安全性,防止吊环倾斜状态下与二层台发生碰撞事故,研制了顶驱吊环防撞监测系统,用于在线监测顶驱吊环实时作业情况,保证作业安全。该系统主要由测距、测斜、电压监控、报警处理和数据接口一体化模块组成,通过对现场数据的采集分析证明,该系统具备较强的工程意义。

漂浮+顶驱下套管技术在大港油田赵东CP3-D18-XX井中的应用

大港油田赵东CP3-D18-XX井为一口水平生产井,其中完钻井深3064 m,水平位移2288 m,ϕ244.5 mm套管下入至2998.69 m。该井311.1 mm井眼裸眼段长,井眼轨迹复杂且清洁困难,导致套管下入摩阻大,套管下入悬重不足,采用常规下套管方式无法下入到位。结合漂浮下套管与顶驱下套管工艺的特点,采用漂浮+顶驱下套管工艺技术,完成ϕ244.5 mm套管下入工作。通过现场应用及评价,在常规下套管方法不满足施工要求时,推荐在水平井中采用漂浮+顶驱下套管工艺,不仅可以克服套管下入摩阻大、大勾载荷不足等问题,在遇阻时还可快速旋转活动套管,极大降低了下套管黏卡风险,保障了现场作业安全。

顶锻压力对异种金属连续驱动摩擦焊接头力学性能的影响研究

针对顶锻压力对异种金属焊接质量影响的问题,通过在双主轴连续驱动摩擦焊机两侧主轴设置传感器对其进行监测。采用金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)对比分析焊缝的断口形貌;基于左右两侧接头焊缝及同一焊缝不同位置的显微硬度的分析结果,总结顶锻压力对异种金属管材连续驱动摩擦焊缝力学性能影响规律,为连续驱动摩擦焊在生产中使用提供理论基础。

综放工作面小煤柱沿空掘巷煤柱尺寸留设研究

为合理留设综放工作面沿空掘巷煤柱,以山西某矿E4102-1工作面运输顺槽煤柱留设工程概况为例,通过进行调研分析与进行数值模拟分析,并结合工业性试验,得出窄煤柱沿空掘巷技术目前已相对较成熟,可把煤柱尺寸留设为5 m至8 m之间;通过对几种煤柱尺寸下的巷道围岩破坏状况进行数值模拟分析,得出该工作面巷道留设5 m宽的煤柱时,该巷道矿压不会出现明显显现,巷道变形量相对较小,巷道顶板也相对较稳定,能很好的满足矿井安全生产需求,更好地保障矿井安全生产。

抛石堤地质PHC管桩沉桩施工工艺研究

论文根据滨州港管廊支架工程不均匀抛石堤地质、潮水淘涮桩孔等工况条件,探索适合本工程可行、高效的引孔施工工艺和管桩沉桩质量控制措施。引孔过程中,通过潜孔锤和振动锤两种设备的施工效果对比,总结各自不同特点和适用情况,针对出现塌孔和孔位偏移或倾斜情况,如何通过有效的技术措施和管理方法保证成孔质量;同时在沉桩过程中,针对出现的塌孔和桩顶平面位置偏移问题进行有效分析,并采取有针对性的措施对其进行解决,最终形成比较完整的施工工艺,指导实际施工。

深层页岩气水平井钻柱动态摩阻扭矩分析

为了研究钻柱接触和钻柱振动对动态摩阻扭矩的影响,建立了实钻井眼轨迹的三维全井钻柱系统动力学数值仿真模型,针对深层页岩气水平井摩阻扭矩大的问题,分析钻进过程钻柱系统摩阻扭矩、应力分布及振动情况。研究结果表明:钻柱所受平均摩阻扭矩在增斜段处激增达到极大值,而进入水平段后,摩阻扭矩急剧减小,最后趋于稳定;水平段的平均摩阻扭矩略大于调整段,且摩阻扭矩的数值分布趋势与接触力、钻柱所受应力的分布趋势相同;钻柱所受的摩阻扭矩除了增斜段是连续分布的以外,水平段和调整段都是间歇性分布,但水平段比调整段分布更密集,同时钻柱接触力在水平段和增斜段都为低边接触;每当钻柱因井斜角、方位角变化而弯曲时,其所受应力、接触力和摩阻扭矩都会明显增加,且增加快慢与钻柱的弯曲程度呈正相关。所得结论可为深层页岩气水平井钻井参数优选及提速方案制定提供理论依据。