新型内防喷器安放位置分析

开发设计了一种新型内防喷器,并完成了工业性试验和理论研究工作。该防喷器主要由固定外壳、滑座、旋板阀等组成,固定外壳固定在钻杆或钻铤上,钻进中随钻柱一起转动,与钻柱承受同样的扭矩、钻压和冲击振动。对其安放位置及井喷压力进行了简要分析和探讨,建立了钻头压降与流量、流体密度的关系曲线。分析表明,当流量Q=10L/s,流体密度为1.2g/cm3时,假设井深为4000m,井底压力为70MPa,内防喷器安放在距钻头2m,钻具中部100、200、500、1000m处时,防喷器处内外压差为4.164、4.366、4.572、5.190、6.220MPa,为内防喷器的控制提供了理论数据和依据。

基于冲蚀磨损理论的新型内防喷器阀座锥角研究

针对现有内防喷器失效率高等不足,提出一种结构新颖且密封可靠的自旋合式锥形密封内防喷器。对该新型内防喷器的阀座锥角进行了力学分析,并采用MATLAB对阀座锥角进行了优化。基于理论分析得到的结论,采用CFD(computational fluid dynamics,计算流体动力学)方法(标准k-ε湍流模型及Tabakoff-Grant冲蚀模型)及ANSYSCFX软件,对该新型内防喷器在不同钻井液流量及不同阀座锥角下的流场进行数值模拟分析,仿真结果表明容易发生冲蚀磨损的部位主要集中在上下阀座流道边缘及下部管壁处。通过对比多组仿真数据,提出了该新型内防喷器上下阀座的最优锥角为25°,并采用ANSYSWorkbench静力学分析软件模拟了井喷时上下阀座密封锥面的接触应力分布,验证了冲蚀仿真分析得出的最优锥角的结论。样机试制后进行了密封性实验以验证其可靠性,结果表明该新型内防喷器无泄漏,满足密封性要求。研究结论为内防喷器的设计与改进提供了重要的理论依据,对油田生产设备的安全升级有重要意义。

顶驱内防喷器驱动装置的研究与改进

钻井系统中,作为控制内防喷器启闭的驱动装置的稳定性和可靠性至关重要。鉴于此,介绍了加拿大Hi-Kalibre公司、Canrig公司以及美国NOV公司等3家国外顶驱内防喷器驱动装置的研究现状;通过试验测试,给出了内防喷器在不同压力等级下的启闭扭矩值,作为驱动装置设计输入以及现场使用参考依据;结合顶驱的现场使用情况,针对内防喷器开关不到位、摇臂总成故障、滑套故障、装配及使用问题,给出了对应改进措施。研究内容可为顶驱内防喷器驱动装置设计提供参考依据。

顶驱内防喷器在井控中的应用及维护

顶部驱动钻井装备做为钻井作业井控中一个重要设备,存在着如何把顶驱内防喷装置的使用和常规的井控程序衔接起来的问题,从工程应用等方面论述了顶驱内防喷装置在井控中的具体使用方法和维护事项,为钻井施工提供了安全保障。

TDS-11SA顶驱内防喷器失效原因分析及预防

通过对VARCO TDS-11SA型电动顶驱上内防喷器的工作原理的研究,从设备工作的环境出发,结合现场的实际,分析了内防喷器的失效原因。尽可能展现了内防喷器损坏程度的发展过程,说明失效的机理,进而提出一些延长其使用寿命的措施。

顶驱内防喷器可靠性试验研究

为了提高顶驱内防喷器的可靠性,对三种不同内防喷器进行模拟工况试验,分别对寿命、通道压力关闭扭矩值、单向压差开启扭矩值三项关键指标进行了测试,并在试验结束后对产品进行解体检查。试验结果显示,密封失效是内防喷器的主要失效形式之一,提高装配精度、改善材料性能等均能提高其使用寿命。通道压力关闭情况下,55MPa以内不同产品扭矩值相差不大,但在大于55MPa后其扭矩值呈非线性增长;单向压差开启下不同产品受材质选型等因素影响扭矩值相差较大,15 MPa压差情况下不同产品扭矩值成倍增加,造成现场操作困难。