旋转防喷系统试验装置的研制

旋转防喷系统是实施欠平衡钻井的关键设备,其使用可靠性关系到欠平衡钻井作业的成败和施工人员的生命安全。为提高旋转防喷系统的维护、保养和检修水平,研制了用于模拟现场使用工况的试验装置,对旋转防喷系统进行测试和检修。文章分析了试验装置的结构及工作原理,介绍了试验台架中的液体体积补偿装置及计算机监测系统,描述了目前世界上压力等级最高的旋转防喷系统在该试验装置上进行各种试验的情况。模拟试验为检测和判断井口压力控制设备是否正常工作提供了定量分析的依据,为欠平衡装备研究提供了必要的技术支持。

旋转防喷系统冷却与润滑装置的研制

旋转防喷系统是实施欠平衡钻井的关键设备,旋转密封总成是旋转防喷系统最关键的部件,其在运转过程中会产生很多热量,为保证旋转密封总成的使用可靠性,必须对其进行冷却,同时轴承和动密封也需要润滑。研制了冷却与润滑动力装置,对旋转密封总成提供循环的恒温润滑油,进行连续强制润滑和冷却。室内试验表明,该装置能够满足旋转密封总成的冷却和润滑要求。

φ116mm胶芯的研制及室内试验

川东地区空气钻井多在一开、二开空气钻井井段采用Φ139.7mm钻杆+152.4mm六方钻杆/顶驱的上部钻具组合。针对川东地区这种常用的空气钻井上部钻具组合,研制了与之相适应的φ116mm旋转控制头胶芯。为了检验这种新胶芯的性能进行了室内试验。实验结果表明:该胶芯达到设计要求,能够满足空气钻井及欠平衡钻井的工艺要求。

胜利油田高油气比地层欠平衡钻井技术

高油气比地层由于其气量较高,溢流激烈程度较高,欠平衡钻井的井控难度较大。胜利油田在渤深6区块的高油气比潜山油藏进行了十几口井的欠平衡钻井施工,通过对高油气比储层溢流特点以及施工中出现问题的分析,制定了一些有效的欠平衡钻井井控措施,并形成了一套适合高油气比储层的欠平衡钻井技术。防止油气在井底积聚,避免连续气柱的形成,是高油气比地层欠平衡钻井成功的关键;确定合理的钻井液密度,可实现无需节流控制;在地面处理系统中必须安装一个U形管,可增加液气分离器的水封高度,防止气体从液气分离器排液口间歇喷出。

井下套管阀研究及室内试验

随着欠平衡钻井技术的深入研究和推广应用,全过程欠平衡钻井技术已成为研究热点。除了常规的欠平衡装备外,全过程欠平衡钻井还需配备井下套管阀,为此,研制了一种双液控井下套管阀。为检验该阀的使用可靠性,进行了全面的室内试验和测试,试验内容包括压力密封能力,高压、有流动情况下阀板关闭的动作准确性,模拟现场阀板下憋压时打开阀板的作业程序,检测在各种密封压力时阀的微泄漏量。试验结果表明,该阀达到设计要求,能够满足全过程欠平衡作业的工艺要求。

几种高压旋转防喷系统的性能比较

旋转防喷系统是实施欠平衡钻井工艺的关键设备。文章对比分析了PCWD、RBOP、RCH 710 0、SLXFD等几种常用高压旋转防喷系统的结构、工作原理、发展现状及关键技术 ,结合现场使用情况 ,分析了各系统的优缺点 ,最后结合胜利油田的SLXFD系统和四川石油管理局的XK系统 ,论述了高压旋转防喷系统研制的必要性、可行性及广阔前景。性能对比表明 ,国产高压旋转防喷系统的性能已达到进口产品水平 ,有些性能指标已超过进口产品 ,开发国产低价位。

高压旋转防喷导流系统研制

针对进口的欠平衡钻井用井口压力控制设备 ,特别是承受高压的井口压力控制设备 ,价格非常昂贵 ,使用成本很高的情况 ,利用可靠性设计法研制了一种具有自主知识产权的高压旋转防喷导流系统。系统由旋转防喷导流装置、冷却 /润滑动力装置和远程控制监测装置等 3部分组成 ,其核心部件———高压旋转密封总成 ,其内外壳体间通过轴承组及动密封组实现承载、旋转、密封功能。经室内试验和现场使用情况证明 ,该系统额定静密封压力达到 35MPa ,动密封压力达到 17 5MPa ,其动密封性能已超过进口产品 ,完全能满足现代欠平衡钻井工艺的需要。

高压旋转密封总成可靠性设计

高压旋转密封总成能够实现钻具与井口的高压旋转动密封。文章首先根据其使用工况建立数学模型 ,分析各部件受力情况 ,然后进行滚动轴承选型和可靠性计算 ,改进结构设计方案。在广泛调研的基础上进行了润滑、冷却与密封的设计。利用有限元法计算内外壳体的应力 ,按照串联模式进行旋转密封总成整体可靠度计算。计算表明 ,在旋转密封总成正常工况下工作 2 0 0 0h的可靠性高于 80 %。

转阀换向2台油泵驱动的液压三缸往复泵设计

针对现有的液压往复泵在换向时存在冲击问题和排量及压力的波动问题 ,提出了一种全新思路的三缸单作用液压往复泵 ,该泵采用匀速转动的转阀取代传统的液压换向阀 ;采用 2台独立的液压油泵分别用于吸入和排出冲程 ,即一台给液压缸没有活塞杆的一端供油 ,另一台给液压缸有活塞杆的一端供油。新型液压往复泵可以有效降低系统的冲击 ,完全可以实现恒排量。最后指出该泵设计时应注意的问题 ,包括应使用变量液压油泵 ,泵液压采用立式结构 ,使用HSG系列工程液压缸 ,采用外啮合齿轮传动以及采用变频调速控制等。