一种旋转刮管器结构设计与模拟分析

为解决海上油气田生产过程中由于洗井不干净导致地层被污染、产量降低,严重影响作业效率、增加作业成本和作业难度的问题,采用结构设计和模拟验证相结合的方法,研制了一套可旋转式刮管器,通过多次现场作业测试,各项性能参数稳定可靠,目前已完全替代进口产品。

海上油田砾石充填滑套冲蚀性能研究与改进

针对海上油田砾石充填滑套总成在防砂作业中易冲蚀而导致密封失效问题,通过ANSYS数值模拟和试验井试验验证相结合的方法对砾石充填滑套总成冲蚀性能进行了研究,结果表明充填滑套总成的充填孔、滑套孔及其对应的环空壁面是冲蚀最严重部位。提出了利用PVD技术对充填滑套总成的充填孔、滑套孔及其对应的环空壁面表面进行镀陶瓷处理的改进措施,形成了一套自主开发的抗冲蚀砾石充填滑套总成工具,目前已成功应用于渤海、南海和东海等海域共计82口井120多层砾石充填防砂作业中,滑套密封性能均良好。

水平井裸眼砾石充填防砂工具研制及在海上油田的应用

本文介绍了一套新研发的水平井裸眼砾石充填工具,包括工具结构、技术特征、作业过程中的关键控制因素等,通过工具各功能模块的系统组合,以及合适的现场施工作业程序和过程控制,成功实施15口水平井砾石充填作业,达到理想的充填效果。

用于分支井多级完井的窗口连接器设计及试验

分支井多级完井工艺(TAML4级及以上)要求分支井眼与主井眼有效连通,且分支井眼和主井眼连接处具备机械完整性。窗口连接器是实现该功能的重要工具,该工具不但为主、分支井眼连接位置提供机械支撑及密封隔离,同时为后续主、分支井眼重入及生产提供机械通道。研制了操作简单、快捷的新型窗口连接机构。通过三维软件建立模型,施加形变量、下压及旋转载荷,对该窗口连接器的材质、结构、强度进行校核,并在地面进行抗扭及下放模拟测试。三维模拟及地面测试结果表明,所设计的窗口连接器方案合理,可满足现场作业需求。

国内外分支井五级完井技术发展趋势

分支井技术具有显著降低钻井成本、适应稠油及边际油田等特殊油藏开采模式、提高新老油田采收率等优点。分支井五级完井技术采用机械支撑方式,建立主、分支井眼连接通道;实现了液力密封;对于分支井眼,后续还可选择性重入。介绍了多分支井的分类体系。调研了国内外多级完井技术发展现状,介绍了斯伦贝谢RapidX系统、哈里伯顿FlexRite系统、贝克休斯Hook系统等国外石油服务公司的海上油田五级分支井技术,比较了各公司的五级多分支井的关键技术优缺点。对国内五级完井技术发展进行了展望。

单筒双井大尺寸套管双线螺纹设计及试验

针对单筒双井技术中大尺寸表层套管的作业时效低、井口稳定性差的问题,设计了一种新型双线螺纹结构。该大尺寸套管规格为762 mm×25.4 mm,双线螺纹,螺纹参数为3牙/25.4 mm(3牙/in)、齿高3.6 mm,齿间间隙0.3 mm,锥度1∶6,齿形导向角45°,承载角7°,采用橡胶密封圈密封。通过静力学数值模拟分析表明,新型双线套管螺纹在压缩、拉伸载荷下,最大接触应力小于材料的屈服强度;在海况重现期为100 a时,强度和稳定性安全系数大于1.25,符合百年一遇波流作用的安全作业要求。在水压、拉伸、压缩、上卸扣、极限弯曲试验中,套管实物均未发生失效。应力应变试验结果和有限元数值模拟结果相似。现场应用2井次,新设计的双线螺纹套管均到达预定地层位置,二开技术套管完井顺利,作业时效比普通螺纹套管提高近1.8倍,满足了单筒双井井身结构设计要求,具有推广价值。

多分支井双管完井管柱结构及先导性试验

为了满足采油管柱双管完井需求,实现主、分支井眼的压力隔离和独立开采,开发了自喷井双管完井工艺技术。对工具的关键结构进行了力学性能评价,并对工艺管柱开展了地面功能试验和试验井工程测试。研究结果表明:双管密封锁定接头的最大等效应力发生在螺纹根部,最大应力为620 MPa,小于材料屈服强度930 MPa,安全系数为1.5,满足强度要求。地面测试和先导性试验表明该技术满足现场使用需求,达到了5级完井水平,具备工业化推广价值。

渤海油田大斜度井减阻降压技术探讨及减阻工具在钻井中的应用

井下动力钻具进行水平井、大斜度井滑动钻井过程中,遇到最大的难题是钻具在井下摩阻很大,严重制约钻井周期,增加钻井成本,甚至还可能造成卡钻等事故,造成严重的后果。水力振荡器是通过自身产生的轴向振动来提高钻进过程中钻压传递的有效性,并减少底部钻具与井眼之间的摩擦阻力,可以应用在各种钻进模式中来提高机械钻速。岩屑床破坏器可以将搅拌岩屑床沉积的岩屑,并沿着螺旋槽上升,对岩屑起到运移作业,可有效清除岩屑堆积。采用合理的钻井组合在钻井作业中可起到良好的效果。

油井管接箍失效原因分析

基于失效油井管接箍宏观分析的初步判断,采用扫描电镜微观分析、金相组织分析等方法,对失效的油井管接箍展开了系统分析。但是从EDS分析结果来看,腐蚀产物成分中含有C元素和O元素,该腐蚀区域位于井下166~176m,此处为套管气,湿度较大,具备发生腐蚀的条件,电化学测试,测其腐蚀电位、腐蚀电流及腐蚀速率,二者电位差为13mV,低于可以激发电偶腐蚀的阀值50mV,说明失效接箍和油管发生电偶腐蚀的概率极低。但是对工况进行分析发现,电缆存在漏电现象。造成局部带电,可以增加电偶腐蚀的阈值,故更容易发生电偶腐蚀。

一种球密封储层保护工具研制及试验

孔洞型或裂缝发育型储层在后期修井作业时会发生大量压井液泄漏问题。研制了一种可多次回插球密封储层保护工具。通过有限元建模和试验,对球阀打开或关闭进行分析。计算和试验结果表明:球阀打开或关闭时,操作杆有效行程约为56 mm;球阀关闭所需载荷大于球阀打开所需载荷;球阀摩擦因数与球阀开启所需载荷呈非线性递增关系;试验测得球阀的开启或关闭载荷约为20~30 kN,且满足70 MPa密封要求。该工具能有效阻止完井液漏入地层,降低完井成本。

国内外扭力冲击器的研究现状及展望

通过调研国内外文献,介绍了当前扭力冲击器技术发展应用现状,阐述了扭力冲击器+PDC钻头在破碎硬度大、研磨性高的岩层时存在的问题,给出了该技术的发展建议。通过分析和研究国内外扭力冲击技术优缺点,为提高我国在超深井复杂地质构造领域油气勘探开发速度提出合理化建议。针对不同原理的扭力冲击器在现场应用过程中发现的问题和存在的缺陷,通过分析工具的内部结构、运动机理,结合泥浆体系、岩石特性等井下环境,确定影响工具性能优劣的主要原因。涡轮型扭力冲击器存在效率低、易损坏的特点;旋转冲击式装置实用性较差;以Tork Buster为代表的流道交替型扭力冲击器工作性能最为突出,但对钻遇地层、泥浆体系、钻头匹配性有一定要求。纯径向扭击及内部复杂结构限制了流道交替型扭冲性能提高,后续研究可沿增添工具轴向振荡方向和简化工具内部结构,增强适用性。

简易式地层隔离板阀设计与试验研究

针对油井简单地层隔离技术空白,研制了结构简单、制造成本低廉且压力可调的简易式地层隔离板阀。通过偏心孔设计、合理布局阀耳位置、优化阀座结构实现了隔离阀全通径结构,在满足井下大通径要求的同时,还可减少阀板密封面磨损,提高可靠性。优选玻璃、陶瓷及铜合金三种材质阀板,通过地面测试,获取三种材质阀板最大破裂压力及粒度,在此基础上,可根据现场需求,通过减薄阀板厚度定制破裂压力。

震击器挠性接头刺漏原因分析及预防

针对震击器挠性接头在钻井过程中发生的刺漏问题，本文从机加工工艺、原材料成分、组织和性能等方面进行分析。结果表明：挠性接头调质热处理工艺过程中淬火冷却速度偏低，造成铁素体局部偏析，在内壁发生坑蚀，再加交变的压力和扭矩，沿着腐蚀坑发生刺漏；最后提出了预防措施。

近钻头提速工具在渤海油田垦利区块某井作业分析

渤海油田垦利区块具有丰富石油储备,具备较高开采价值。但在钻井过程中,发现PDC钻头钻遇可钻性差的岩层时,存在钻具粘滑振动,机械钻速慢,钻头失效快的问题。垦利区块某井通过采用近钻头提速工具,机械钻速提高了36.4%,钻头评价表明提速工具对延长钻头寿命有积极作用。该井通过短钻铤调整钻具组合,解决了传统近钻头提速工具定向作业中造斜率低、稳斜效果差的问题。

一种简易储层保护板阀研制

目前常见的裸眼多底分支井在主井眼钻井作业过程中,针对已完钻分支井裸眼未采取保护措施,导致在后续主井眼钻井过程中,分支井眼储层一直受到钻井液的污染,影响后续产能的持续供给。针对该问题,本文提出了一种简易储层保护装置,可实现分支井眼与主井眼物理隔离,保护分支井储层不受污染。

非接触式直线位移计设计与测试

目前国内外非接触式线性位移计种类较多,但耐温125℃且适用于井下狭小空间的非接触式直线位移计几乎没有。由于项目特殊需求,开发了基于AS5600磁性旋转位置传感器的非接触式直线位移计,用于测量采油行业中高温环境下井下控制流量阀内筒的位移变化,实现油嘴开度的精准控制。AS5600磁性旋转位置传感器通常用于测量角速度或角位移计在180°范围内具有0.2°的角精度,在0.5英寸范围内具有0.002英寸线性精度。通过合理的传感器布局和算法可将其用于测量210 mmL量程内直线位移。该位移计宽度15 mm、厚度5 mm,根据实验测试测量精度可达到±0.05 mm。通过测试可在紧凑的空间结构高的智能钻完井工具上应用。

纳米TiC/C对激光熔覆镍基合金涂层组织和性能的影响

采用激光熔覆技术在38CrMoAl钢表面制备了不同纳米TiC/C添加量的镍基复合涂层。利用现代微观分析技术和性能检测手段,系统分析了纳米TiC/C添加量对镍基复合涂层微观组织形貌和性能的影响规律。结果表明,不同纳米TiC/C添加量镍基复合涂层主要是由γ-Ni、Ni3B和M23C6相组成。但有所不同的是,随着纳米TiC/C添加量的增加,γ-Ni树枝晶的数量呈现出先增后减的变化趋势,而其尺寸的变化趋势则相反。在纳米TiC/C的质量分数超过3.5%时,组织中开始有明显TiC颗粒存在,且其数量和尺寸呈逐渐增加的变化趋势。由于受晶粒细化和TiC硬质强化这两个关键因素的影响,复合涂层的硬度随着纳米TiC/C添加量的增加而升高,而耐磨性则在纳米TiC/C添加量为5.0%时达到最高,其源于细小TiC硬质相低的缺陷及其与周围基体高的协调变形能力。

30"隔水管接头稳定性分析研究

为了研究30'隔水导管接头的稳定性,结合实际工况建立分析模型,利用ANSYS软件对隔水管接头进行稳定性分析,同时运用理论计算,得出隔水导管使用的安全系数,以保证海洋钻井隔水管接头各主要零部件在风、浪、流条件下及每口井的井身结构不同等条件时的稳定性及可靠性。