油气井多级节流压井系统研究

多级节流压井系统由多级节流管汇、控制系统(节控箱及工控箱、控制软件)构成。该系统能实现多级降压节流、多路通道选择、在线状态监测、压力程序控制、远距离压井操作等五大功能,具有安全性、可靠性和可操作性三个方面的优势,可以解决超高压油气井压力控制技术难题,在技术层面具有突破性的进展。通过试验表明,在高密度(2.0g/cm3)和高固相介质(钛铁矿粉)的钻井液条件下,套压高达50MPa,但通过三级节流,作用在节流阀的最大压降为20MPa(仅为套压的2/5),经过近5h的节流压井作业,系统工作正常,节流阀阀芯、阀座均完好无损,保证了压井作业的顺利进行。与常规单级节流压井系统相比,使用寿命提高了5～10倍。多级节流压井系统后三项功能还可以方便的移植到常规节流压井系统,具有全面推广应用的潜力。

控压钻井自动节流管汇压力调节特性研究

现代控压钻井作业中,依靠自动节流管汇施加和控制井口回压,从而间接控制井底压力。但由于阀门的压力调节特性与阀门开度存在较大的非线性,常规节流管汇很难通过单个节流阀实现全开度范围内的精确调节。为了提高控制精度,利用节流阀工作的3个状态,建立了压力调节特性与流量调节特性的对应关系,进而建立了节流管汇的压力调节特性模型,并对压力调节精度及流量对压力调节特性的影响进行了分析。研究分析表明,现有节流阀压力调节特性呈现一定非线性;通过优化阀芯可以增大节流阀的有效工作区间,但不能完全消除超调区间;钻井液排量对节流阀的压力调节特性影响较大,设计节流管汇时应考虑排量问题。

电控自动节流控制系统研制与应用

自动节流控制系统是精细欠平衡/近平衡(控压)钻井实现精细控制井口套压、精确控制井底压力的关键设备之一;该系统独创性应用电动机构自动调节节流阀,系统设计中采用执行机构—伺服控制—上位计算机的三层控制结构,远程控制、本地自动控制和本地手动阀位控制的三种压力闭环控制模式,以及全冗余、热备份和应急通道的安全设计,确保系统的控压精确性、安全性和可靠性,能满足不同施工场所的需要。该系统通过30余口井的现场试验应用表明,能满足精细控压钻井现场需要,经济实用性好,达到国内领先、国际先进技术水平。

井控设备无线远程集中控制系统设计

在石油天然气井控作业实施过程中,目前存在设备操作繁琐、人员协同要求高、关井时间过长和易发生误操作等不足之处,因此,有必要设计一套井控设备的无线远程集中控制系统,将防喷器远控台和节流管汇的单独分散控制设计为集中控制。该设计优化了控制装置的结构布局,变多人操作为一人集中操作,避免了协同操作要求,降低了人为误操作风险。并且为系统增设了一套无线远程集中控制装置,提高了其应急处理能力。同时,该系统还具有对井控设备关键参数进行实时采集、显示和存储的功能。最后通过实验对该系统功能进行了验证,其完全满足设计要求,有效解决了上述工程问题。

控压钻井复合型节流管汇压力控制机制研究

为了提高控压钻井中自动节流管汇对回压的控制精度、响应速度、拓宽对回压的控制范围,增强对钻井液排量的适应能力,提出利用三个节流阀通过串并联组合构成的复合型节流管汇。推导出复合型节流管汇压力调节特性模型,并对压力控制精度、响应速度以及回压控制范围能力进行深入分析。结果表明,复合型节流管汇不仅有效提高回压控制精度、响应速度、回压范围,而且减小节流阀两端压差和排量,一定程度上提高了节流阀的使用寿命。

节流压井管汇冲蚀磨损研究及结构改进

节流压井管汇系统是确保成功地控制井涌,实现油气井压力控制技术的必要装备。采用CFD方法对JGY70节流管汇内部流场进行了气液两相流动的数值模拟仿真,通过对模拟结果分析发现冲蚀区域主要分布在节流管汇入口段100～300(mm)之间的管段上并容易引起该管段的刺穿,与现场的实验情况基本吻合。并针对引起冲蚀磨损现象的主要原因,提出一种新型防冲蚀节流管汇结构。达到降低对节流管汇的冲蚀磨损,更好地满足了现场的使用要求的目的。

T型挤出模具平衡流道的设计

T型挤出模具是一种广泛使用的平缝型模具。为提高熔体出口流率沿模具宽度方向的均匀性,采用现有设计方法设计流道时,通常采用增加歧管半径或减小阻流区厚度的方法,前者使熔体停留时间增加,后者使挤出压力急剧增加,工程中还需要采用其他措施才能满足使用要求。为此,文中提出采用厚度不同的两个阻流区,在满足熔体出口流率沿模具宽度方向均匀的条件下,利用流变学理论推导了两个阻流区的分界形状曲线;并将该方法与传统的T型模具设计方法进行了对比。结果表明:采用该设计方法,通过对歧管半径和两个阻流区厚度及其分界形状曲线的设计,能够显著降低熔体的停留时间,而其挤出压力能够根据工艺需求进行调整,可用于指导T型模具流道的设计。

控压并联节流管汇压降特性研究

控压钻井技术是近年来发展起来的一项解决复杂钻井问题的重要技术,节流管汇中节流阀是控制井口回压关键部件,传统研究节流阀压降特性线性关系方法是通过改进节流阀阀芯结构。文章利用现有节流管汇,采用并联节流阀新方法,运用计算流体力学并结合一元线性回归分析方法,研究并联节流阀压降特性线性关系,得出并联管汇节流线性度均比单节流阀节流的线性度高,并联节流管汇中副节流阀开度调至15%时,整体线性度比单个节流阀提高了23.1%。

节流管汇节流压力控制模糊自适应回馈仿真

在现代石油与天然气勘探开发的过程中,为了防止井喷必须对职工进行技术培训,以提高现场作业人员的专业水平和操作技能。为了给培训人员创造与真实相近的钻井环境并客观反映培训人员的技能水平,针对井控实物仿真培训系统中的节流管汇节流压力调节操作进行了仿真,通过在节流管汇的控制管线上安装电磁比例阀控制管线中液压油流量和流动方向实现节流压力的精确控制;根据系统的特性,结合传统PID控制算法,将模糊推理和神经网络应用到控制系统中,提出了节流压力模糊自适应回馈算法。为了验证该方法的可行性,选取大庆钻探工程公司的实际项目为背景进行仿真实验。实验结果表明,所提的方法能够实现节流管汇节流压力调节的真实操作和训练功能,节流压力模糊自适应回馈算法具有较好的抗干扰能力,在模拟及训练过程中发挥了重要作用。

微流量控制钻井气液两相流量调控试验研究

为了解决深井窄密度窗口钻井过程钻遇的漏喷等复杂问题,研制了微流量控制(MFC)钻井节流仿真系统,设计了节流橇和电控液压控制系统,制订了监测策略。试验结果表明,MFC钻井节流仿真系统液相目标流量的调整时间可控制在25 s之内,节流阀动作引发的超调率可控制在25.0%之内;气液两相目标流量调整时间可控制在60 s之内,其超调率控制在35.0%之内,可满足现场微流量控制需要。目标流量的调控效果不仅与节流阀和传感器有关,也取决于自动化PID参数设置及管道中流体类型。在相同控制条件下,气液两相的可压缩性比液相大,液相流量比气液两相流量更易控制,流量调控速度快,控制精度较高,超调率大大降低。研究结果对于提高钻井安全性和降低钻井成本具有一定的参考作用。

控制压力固井技术研究进展及展望

控压固井技术能够解决窄安全密度窗口、浅层气、浅层流等复杂地层条件下的固井技术难题,防止井涌、井漏和气窜等复杂情况的发生。在介绍控压固井技术原理的基础上,分析了目前国内外控压固井的发展现状、应用情况及关键技术,包括控压固井技术的工艺流程、硬件装备和软件系统,并探讨了控压固井技术存在的问题与发展趋势。现场应用表明,控压固井技术能够显著提高固井成功率和固井质量;但现有控压固井技术未能充分结合固井作业的具体特征,存在计算模型缺乏、控制软硬件不配套和工艺不完善的问题。针对控压固井技术特征和目前存在的问题,给出了技术发展建议,以期为我国控压固井技术的发展提供指导和帮助。

海上控压钻井自动控制系统设计

控压钻进是实现井底压力快速地稳定在安全钻井液密度窗口内的重要钻井工艺技术,自动节流管汇是实施该技术的关键。综合考虑控压钻井工艺要求和海上钻井平台面积有限的局限性,设计一种具有层式空间结构的撬装自动节流管汇,并配套设计液压控制系统。该自动节流管汇是一套集压力、流量、温度等参数采集和井口回压控制于一体的自动化系统,具有节流控压、压力补偿、放喷、流量和压力监测等功能,而且优化了阀件布置,大大降低了整套设备的占地面积,提高了设备通用性,为海上控压钻井技术的应用和设备配套提供了借鉴。

高压管汇冲蚀磨损的多相流仿真

建立试验弯管和节流管汇2个高压管汇实体模型.基于CFD方法,采用离散相模型计算不同半径粒子的轨道和岩屑对高压管壁的冲蚀.计算结果与试验数据较为吻合,能预测节流管汇磨损严重部位,为指导节流管汇的设计和定期检测提供参考.

简易控压钻井技术在河西务构造的应用

华北油田河西务构造为典型的高压、难采、低效区块,钻井施工面临着安全密度窗口窄、易发生井侵、井漏、黏卡等井下复杂的难题。引进使用简易控压钻井技术,针对河西务的构造进行了应用性研究,通过钻井液密度、井口控压值优选,优化"压力平衡点"位置,达到降低钻井液密度、避免发生恶性井侵、井漏的目的。通过7口井的应用效果对比,控压钻井液密度降低了0.1 g/cm^3,平均机械钻速提高了64.7%,证实该项技术在高压、低渗区块或窄密度窗口井段具有很好的应用推广价值。

浅析在BMC375自升式钻井平台上的阻流压井管汇升级改造

众所周知,井喷是海洋石油钻井众多高风险的作业中最危险的一种,如何确保钻井人员及设备的安全一直以来都是油气行业的首要研究对象。阻流压井管汇作为井控设备不可缺少的重要组成部分,在整个钻井作业过程中对于控制井内压力、预防井涌及井喷起着关键作用。本文正是结合了最新的API STD 53规范及部分世界知名油公司的主流要求,探讨了在BMC375钻井平台上如何最经济的实现从单阻流单压井管汇升级改造至双阻流双压井管汇的一种具体实施方案。

节流压井管汇功能分析及在钻井船的应用

节流压井管汇是海洋石油钻井工程中的重要安全设备之一。以钻井船项目为例,简要介绍其基于规范和船东要求的设计方法,以流体接口为切入点,细化该管汇在井控、压井方面的功能,抛砖引玉,提出对于建造多功能应急井控救援船的可行性思考。

浅谈节流压井管汇在井控技术中的应用

随着科学技术的有效发展,我国工业机械制造业得到了充分的进步,井控技术的应用,不仅保障了人们基本的生产生活,也为现代化社会的发展和进步提供了技术基础。同时,在井控技术中采取节流压井管汇系统,能够极大地提升井控技术应用的效率,优化工业技术加工质量的同时,为新技术和新设备的更新奠定基础。论文主要研究节流压井管汇在井控技术中的应用。

新型气动抗震压力变送器设计

新型气动抗震压力变送器是与石油机械产品防喷器、节流管汇控制箱配套使用的,可以将管道中高压的压力值转换为低压气压值,方便进行远距离传输和控制。

节流压井管汇控制系统设计应用

通过对节流压井管汇的结构组成及其工作原理进行分析后,认为传统人工控制的方式已经落后,有必要利用现代自动化控制原理对人工控制方式进行优化升级,力求形成一套集自动化控制及数据监控运行为一体的设计方案。此方案将采用电液控制相结合的设计理念,电气控制部分以PLC(可编程控制器)为控制中心,HMI(人机界面)为监控及操作中心,执行部分为液压控制,这样本系统将同时具备PLC响应快速以及液压系统工作稳定的双重优点,保证了系统快速平稳的运行。

平行检验在节流压井管汇监理中的应用

节流压井管汇是控制井涌、实施油气井压力控制技术的必要设备,如何有效实施监理工作确保产品技术、质量达标在各监理机构均属于重难点监理技术。本文探讨一种新的节流压井管汇监理手段,在常规监理的基础上增加平行检验,作为监理辅助手段验证产品主要零部件原材料化学成分、机械性能、内外部缺陷、关键几何尺寸是否达标,提升了委托方对节流压井管汇采购质量的信任度,补充完善监理机构监理手段,提升监理机构综合服务能力。