Φ133 mm连续循环阀的研制与应用

在大尺寸连续循环阀研发的基础上研制了外径为133 mm的连续循环阀,通过数值模拟方法评价了连续循环阀本体、旁通阀应力分布特点,分析了旁通循环时的内部流场分布规律,确保了工具的强度安全。研制的样机通过拉扭试验和密封性能测试,开展现场试验并取得了成功,工具整体设计性能达到了预期目的,为小井眼连续循环钻井技术的应用提供了可靠的工具。

连续循环阀钻井技术在番禺油田大位移井的应用

番禺油田大位移井φ215.9mm井段钻进过程中,面临井段深、稳斜段长、稳斜角度大、岩屑易堆积、钻遇断层、钻井液安全密度窗口急剧减小、全井段采用油基钻井液钻进、黏度高、静切力大等钻井技术问题。为此,引入连续循环阀钻井技术,分析了该技术在PY10-5-A1H井φ215.9 mm井段的应用效果。结果表明,全井段1 026 m当量循环密度波动值小于2.3%,井内循环压力稳定,扭矩波动平稳,平均机械钻速高达19.30 m/h,井眼清洁状况良好,减少不必要的循环划眼和短起下钻,缩短非钻进时间,提高钻井效率,安全平稳钻过断层,未发生任何漏垮卡等井下复杂情况。总结了现场应用中出现的切换循环通道瞬间对钻杆和水龙带的冲击、MWD信号传输受干扰等问题,提出了应对措施和改进方案。

一种新型连续循环阀设计

连续循环阀是一种新的钻井工具,它可以在钻井起下钻过程中实现钻井液的连续循环,保证在上、卸钻杆操作过程中井下压力的稳定,减小或解决由于井下钻井液的中断循环带来的问题。作为一个工具短接,它在功能上可以替代复杂的连续循环系统,具有较好的经济性和应用前景。文章运用有限元软件ANSYS对所设计的阀结构进行了分析,在阀体结构强度分析时,采用的工况为在井口时拉力最大、工作时扭矩最大、停止工作时内压最大的组合载荷,结果显示其阀体在侧壁孔附近的应力集中较为严重,是整个阀的薄弱点,与运用弹塑性力学所得解析解相似,此处需要进一步的加强设计。

连续循环阀气体钻井技术及其现场试验

目前气体钻井面临大出水地层生产时效低,中断循环后可能引起井壁垮塌、卡钻等井下复杂,充气钻井井底压力波动大、井控风险高等问题。为此,介绍了新研制的一种基于连续循环阀的钻井系统的技术原理以及现场试验情况。该系统主要由连续循环阀和地面控制系统两个部分组成,钻进中将连续循环阀接在钻杆上,接单根、起下钻时,通过连续循环控制系统切换循环通路,实现井下连续循环。在宁211井氮气钻井和月005-H1井充气钻井2口井现场试验的结果表明,接单根作业井底压力恒定,缩短了重新建立正常循环的时间,实现了接单根和起钻作业过程中的连续循环,初步证实了连续循环系统的可靠性与工艺的可行性。连续循环钻井技术在充气钻井过程中的试验成功,标志着该项技术从单一循环介质迈向了两相循环介质的新台阶,可为钻井液条件下的欠平衡井、窄密度窗口井、大位移井、长段水平井安全高效钻井提供新的技术手段。

不同结构连续循环阀工作原理探讨

在分析国内外连续循环阀发展现状的基础上,阐述不同结构连续循环阀的工作原理、优缺点,探讨连续循环阀的发展趋势,指出连续循环阀的研发方向。

箭型连续循环阀设计与分析

现有连续循环阀流道需人工切换,旁通阀需人工开启,工人劳动强度高,且在憋压状态下切换流道存在极大的安全隐患,其旁通阀密封还存在较大问题。鉴于此,设计了箭型连续循环阀。分别对阀本体和主、旁通阀进行了有限元分析,对阀流道压耗进行了仿真分析,并对旁通阀结构进行了优化,最后对阀密封进行了设计计算。研究结果表明:箭型连续循环阀本体与主、旁通阀芯阀座最大应力小于许用应力、变形量小于零件的许用变形量;主通流道压力损耗为0. 207 MPa,优化后旁通流道压力损耗最小值为1. 896 MPa,为最大压耗的51%;主旁通阀密封端面设计比压大于必须比压;该阀能自动切换流道,能实现主、旁通阀密封端面的良好密封,满足钻井密封要求。研究结果可为连续循环阀钻井技术的研究和应用提供有益的参考。

气液通用的连续循环阀的有限元分析与测试

连续循环钻井技术是能在接单根或立柱以及起下钻过程中保证钻井循环介质的连续不断的注入、维持恒定的钻井循环排量和当量循环密度、避免井下压力波动引起复杂事故发生的一项新技术,其中连续循环阀钻井系统是最为容易实现的方式,该系统的核心是连续循环阀。介绍了一种气液通用的连续循环阀,并采用ABAQUS有限元软件对连续循环阀本体和旁通阀进行强度校核,确保工具的安全性,最后通过室内气液密封测试证实其密封可靠性。该连续循环阀在苏76-43-35井上成功进行连续循环钻井测试,实现了接立柱过程中钻井液连续循环的目的,为降低压力敏感井、复杂结构井的施工难度提供有力技术支撑。

基于RFID的钻井连续循环阀研制

目前在石油钻井过程中,钻井循环阀存在自动开关困难的技术难题。针对这一问题,本文提出了RFID(无线射频识别技术)控制的钻井连续循环阀。首先在国内外钻井循环阀研究现状的基础上,利用RFID,结合连续循环阀工作原理,通过机械结构和控制系统的设计,提出了一种可实现智能控制和多次开关的连续循环阀,由通信单元、控制单元和驱动执行单元等三部分构成,拥有关闭、双通、旁通等三个不同的阀位状态连续循环阀整体方案。该研究方案有望为井下工具的自动控制提供了新的设计思路。

连续循环阀钻井技术在南海东部大位移井中应用

连续循环阀钻井技术是利用连续循环阀实现在接立柱(或单根)过程中钻井液的不间断循环,可有效提升钻井液携岩效果,降低井底当量循环钻井液密度的波动范围。介绍了连续循环阀的发展现状,分析了该技术的工作原理,并对其在南海东部油田3口大位移井中的应用效果进行了评价。结果表明,3口井在215.9mm(8英寸)和152.4mm(6英寸)井段,使用该技术顺利通过断夹层,当量循环密度ECD变化率<2.4%,钻井时效提升10%以上,并最终达到完钻深度。连续循环阀钻井技术在南海东部油田的成功应用拓展了该技术的适用范围,为后续复杂井的钻进提供了技术支持。

阀式连续循环气体钻井技术的研究与应用

近年来气体钻井技术在提高机械钻速、治理恶性井漏、发现保护油气层方面效果显著,但在大出水、易垮塌等复杂地层中的应用存在一些难题,特别是接单根中断循环后容易造成卡钻等复杂。阀式连续循环气体钻井技术是利用连续循环阀和连续循环控制装置在接立柱(单根)、起下钻工况下,改变循环通道进而保持井下连续循环的技术。该技术可以维持相对稳定的井底压力,有效避免因循环中断引发的井下复杂和事故,提高气体钻井效率和安全性。在四川地区ST2井应用该技术确保了充气钻井的有效实施,解决井漏难题。在重庆地区XJ1井应用该技术,有效延长气体钻井进尺100 m。

连续循环钻井技术的发展与研究

连续循环钻井技术主要采用连续循环系统和连续循环阀两种方式。与常规钻井方法相比,连续循环钻井具有显著的技术优势,在窄密度窗口井、海洋深水钻井、大位移井、水平井、欠平衡井、高温高压井以及天然气水合物开采等方面均有重要应用价值。另外,根据连续循环钻井技术现状、特点以及发展趋势,从技术水平和操作安全性考虑,提出应以发展连续循环系统作为今后的主要研究目标,重点解决诸如钻杆本体保护、接头螺纹保护、高压动密封和钻井液分流控制等关健技术难点。

哈山101井火成岩地层气体钻井提速技术优化及应用

介绍了新疆火成岩气体钻井提速技术情况,通过优化空气锤KQC275型雾化钻井参数,形成了火成岩雾化+空气锤钻井技术,实现哈山101井二开气体雾化空气锤钻进进尺427.69m,平均机械钻速3.94m/h。在地层出水情况下,试验自行研制的连续循环阀系统,共钻进了49.28m,旁通、主路转换过程中立压变化不超过0.05MPa,实现接单根时节省循环、重建循环等辅助时间20余分钟。指出为解决空气锤KQC180型在雾化钻井时压力异常升高、空气锤不工作等异常情况需进行的优化和下步研制的重点方向。分析了雾化钻井条件下钻遇含气破碎带后的地面气测数据及钻井参数的变化,给出了判断井下可能着火燃烧的理由,提出了石油行业/企业标准修订的有益建议,为今后准噶尔盆地火成岩地层气体钻井提速提供了借鉴、积累了经验。