循环推送下套管系统的研制

如何将套管安全下到预定位置是大位移井、分支井以及丛式井等复杂结构井完井面临的技术难题之一,为此,研制了循环推送下套管系统。该系统能够自动连接套管、建立钻井液循环、旋转套管柱以及在套管柱末端产生轴向振荡力,减小套管下入摩阻,同时可通过切削井壁清除砂桥、台阶等。介绍了该系统套管循环旋转装置和套管推送下入装置的结构和工作原理,采用数值模拟方法分析了套管循环旋转装置的卡瓦承载能力。室内试验表明,套管循环旋转装置工作可靠,可承受轴向载荷2400 kN、扭矩30 kN·m,密封承压35 MPa,设计排量条件下,套管推送下入装置压降2.7 MPa、振荡力41 kN。现场试验表明,该循环推送下套管系统能够有效提高套管下入的安全性,可进一步推广应用。

基于附壁效应的水力振动工具研制

针对现有水力振动工具存在工作压降大、耐腐蚀和耐高温性能差、寿命短、成本高等问题,根据附壁效应和旋流器的工作原理,设计了一种新型水力振动工具。该工具利用特殊流道和钻井液循环产生周期性振动,结构简单、无活动部件、工作压降小。文中利用流体动力学软件模拟研究了该工具的工作特性及影响因素,结果表明:随着入口流量的增大,进出口压降幅值、平均压降以及振动频率均逐渐增大;随着钻井液密度的增大,进出口压降幅值和平均压降逐渐增大。采用响应曲面法建立了进出口平均压降数学模型,室内实验验证了该数学模型的可靠性。工具适用排量为20~35 L/s,冲击力大于30 kN,振动频率大于10 Hz。现场试验表明,基于附壁效应的水力振动工具可减少钻井定向过程中的托压现象,提高钻井效率。