水下井口系统拉伸与弯曲测试工装设计与分析

水下井口系统在深水油气开采作业期间承受复杂载荷的作用,极易发生强度破坏和结构失效。目前主要通过数值模拟的手段对水下井口系统进行分析,无法准确评估水下井口在工程应用时的安全性,研制水下井口系统的专用测试设备并分析其试验过程中的结构稳定性具有重要意义。根据水下井口系统实际装配结构,自主设计了水下井口承受悬挂、拉伸、弯曲载荷下的专用测试工装。为论证测试工装结构在测试试验过程中是否会发生强度破坏,基于ANSYS Worbench建立了3种测试工装的有限元模型,分析得到不同工况下测试工装应力响应云图。计算结果表明:悬挂载荷测试时,测试工装最大应力为597.50 MPa;弯曲载荷测试时,测试工装最大应力为349.34 MPa;拉伸载荷测试时,测试工装最大应力为179.14 MPa。各部件应力均未超出材料屈服强度,能够保证测试试验的稳定运行。研究结果可为水下井口系统测试工装的研究设计提供参考。

水下井口及配套工具压力测试工装设计与分析

水下井口是深水油气钻井作业的关键装备,承受复杂多变的内压和外部载荷。目前,主要通过理论分析和数值模拟的方法,对水下井口进行强度分析。但缺乏水下井口压力测试的专用测试工装,无法真实反映水下井口系统及其配套工具承压作业时的安全性。针对此问题,本文考虑水下井口系统作业过程中的不同作业工况,针对水下井口不同作业阶段的内压载荷,分别设计了相应的专用测试工装。为保证工装结构的测试稳定性,采用有限元分析方法,建立测试工装有限元模型,开展了不同测试载荷下工装结构的力学响应分析。分析结果表明,水下井口专用测试工装能够开展不同作业阶段的承压能力测试,在测试过程中,工装结构各部件应力均未超出材料屈服强度。本研究可为水下井口测试工装的结构设计和优化分析提供技术支持。

基于温度和流量测井的钻井液漏失位置高效判识方法

钻井过程中,常由于天然裂缝、破碎带、地下河道发育等地质因素或由于井眼压力失衡等工程因素造成钻井液漏失,需要进行防漏设计和实施堵漏工程,精准判识漏失位置是堵漏作业的关键。基于钻井液漏失模型,利用温度测井与流量测井原理,提出了一种钻井液漏失位置的判识方法。通过优化测井仪器串组合、设计快捷井口工具以及完善工艺流程,将组合测井仪下入裸眼井中进行动态和静态测量可以实现钻井液漏失位置高效判识。多个应用实例表明,该方法可以快速准确定位钻井液漏失位置和定性计算多套漏失层位下的相对漏失量,与传统的钻井井漏位置判识方法相比具备明显技术优势,可为堵漏作业设计提供可靠支撑,节约堵漏材料,缩短钻井周期。

海洋深水钻井井口头系统下放工具研究

介绍了Vetco和Dril-Quip公司的几种典型水下井口头系统下放工具,即临时导向基座(TGB)下放工具、762 mm导管头下放工具以及套管挂和密封总成下放工具。对这几种下放工具的结构特点和作用过程进行分析和总结,提出了改进意见和改进方案———应采用反推的原则设计井口头系统下放工具,明确下放工具与要下放的原件之间的配合方式,确定配合方式后,对下放工具中间部件的连接方式进行设计。这对我国自主开发井口头系统下放工具具有参考价值。

俄罗斯萨哈林-3号V区块优快钻井技术

在分析研究俄罗斯萨哈林-3号V区块钻井资料的基础上,结合设计井位的地质地震资料,提出了钻井技术优化方案,包括优化井身结构、在领眼无浅层气情况下加工简易喇叭口替代导流器、选用辐向螺栓型井口头、311.1和215.9 mm井段使用螺杆钻具配合优选的PDC钻头、测试阶段用钻杆下入EZSV桥塞封隔射孔段、339.7和244.5 mm套管串中使用PDC钻头可钻的套管附件及非旋转固井胶塞、调整钻井液性能、基地预先配置KCl基浆等钻井技术措施,并加强生产组织管理及全方位生产协调。该优快钻井技术在2009年度部署的2口探井中的应用结果表明,平均机械钻速均成倍提高,钻井周期大大缩短,明显降低了钻井成本。

一种机抽井口高压转换工具的研制与应用

塔河油田缝洞型碳酸盐岩油藏具有“超稠”的特点,部分油井易出现稠油堵塞井筒情况。现场进行高压解堵施工时需频繁上修井机穿换井口,存在施工周期长、费用高、井控风险大的问题。因此专门研发了机抽井口高压转换工具,该工具由密封组件、中心管、验封插杆三大部分组成,现场经抽油杆倒扣、油管刮管、悬挂抽油杆、工具入井、试压等工序安装完成,施工时压力通过传压孔挤压橡胶皮碗膨胀,起到与采油树隔离的作用,使机抽井口承压级别由35 MPa提高至70 MPa。现场应用情况表明,该工具可在稠油解堵、酸化、注气等高压作业现场应用,提高油井生产时效,节约修井作业成本,降低井控风险,具有广阔的推广前景。

基于MATLAB的井口闸阀阀体优化设计

针对目前在用的闸阀普遍笨重,运输、安装不便等问题,对其进行了基于MATLAB的阀体优化设计。以阀体内径、壁厚和高度为设计变量,以阀体实心部分体积最小为目标函数,以强度、变量非负等为约束条件建立优化模型。使用MATLAB优化工具函数,按照所建模型的约束条件和目标函数建立.m文件,调用优化工具函数fmincon对问题进行求解。优化算例表明,所得的最优点位于所有约束条件交集上,阀体体积减小了28.65%。

深水井口头送入工具结构与强度分析

自主设计了一种深水低压井口头送入工具。根据现场施工作业要求,对送入工具进行了结构设计、作业流程分析和力学校核。该工具通过锁环、锁环推杆、锁紧衬套和阶梯心轴的机械配合控制,实现送入工具与低压井口头的锁紧和解脱。对送入工具进行作业流程分析,证明了该工具设计的合理性和可行性。以南中国海某深水井为例,进行不同作业工况下的受力分析和数值模拟,结果显示该送入工具在甲板转移和钻台下入等最恶劣工况下均安全可靠。自主设计的送入工具可安全高效地实现深水低压井口头甲板转移及钻台下入作业。

井控器材井口快速试压工具

修井施工单井更换频次高、施工周期短、地层压力低及整井试压无法实现等因素极大地限制了修井井控器材的单井试压,为此研究设计了井控器材井口快速试压工具。该工具可以在一次试压过程就能将所有的井控防喷器材以及井控系统中的关键环节全部检验一遍。现场试验结果表明,工具能在一个班组人员的操作下,上修第一时间快速试压,用1台手压泵和约30 L清水,用时约30 min即可完成对修井单井井口的针对性试压,使修井井控工作得到最大程度上的安全保障。

水下井口头系统下放工具关键部件设计与分析

水下井口头系统是深海油气钻采必不可少的设备,常规套管挂和密封总成下放工具不能满足现场需要。建立了套管挂和密封总成下放工具力学模型,采用该模型可以直观地描述下放工具受力情况,根据力学模型和分析结果对下放工具进行结构设计。利用ANSYS有限元分析软件对下放工具套管挂携带单元和驱动单元进行接触分析和强度分析。分析结果显示,套管挂携带锁块、挡环和芯轴等关键部件最大应力值小于材料屈服强度,其变形量很小亦可忽略;该下放工具结构满足设计要求,材料选择符合作业标准,可为套管挂和密封总成下放工具的研究提供设计经验。

移动式采油设备概论

由于国内早期开发的油田已进入中后期采油阶段,使常规采油方式的经济性下降,甚至亏损。文章介绍了移动式采油设备的构成以及各部件的功能,该设备作业简单方便、安全性好、机动性好、成本低,适用于低产、低效和偏远油井采油,将逐渐成为油田后期采油的一种重要设备。

煤层气井产出剖面测试技术及应用

现有常规油气井产出剖面测试方法在煤层气井中适应性较差,测试范围和测量工艺等存在局限性,施工成功率低。因此,本文对煤层气井产出剖面测试技术进行了整体的系统化设计和研发。通过紧凑的结构设计、高度集成,研发了一套可同时进行温度、压力、磁性定位、热式流量、探针持气率、微波持气、涡轮流量和超声流量等多参数测量的煤层气井测井仪,并研制了一套一次下井可进行多种测试技术测量的煤层气井产出剖面测试技术。同时提高了测试仪器的精度和抗干扰能力,开发了多任务多窗口的便携地面系统操作,并研制新型偏心测试井口应用于煤层气井,实现修井作业时不间断连续测试。该技术在鄂尔多斯盆地石楼北区块3口煤层气井进行了现场试验,取得精确、连续的测试数据。测试结果显示,石楼北区块8#+9#煤层为主力产气、产水层。

井口装置及采油树试压接头拆装机简介及工艺研究

井口装置及采油树试压接头的拆装依靠人工紧固,容易出现管钳打滑、活动钳口断脱等,容易造成人身伤害,拆装时劳动强度大、返工率高。为此研制出专门拆装采油树试压接头的设备,该设备采用液压传动,整体结构设计合理,操作方便,经过现场实际检验验证,其安全可靠,目前已在油田范围内推广使用。

基于图像识别的井口自动化工具控制方法

提出了采用SURF特征匹配的方法对钻杆接头目标识别的控制方法。对钻杆接头获取目标图片后进行工作环境干扰模拟和自身工作状态模拟预处理,以提高仿真实验的真实准确度,便于更好地对不同环境和工作状态的目标特征的匹配识别。对预处理后的钻杆接头图像采用SURF特征提取匹配的方法进行图像目标识别,模拟实验中主要对SURF特征匹配阈值和匹配特征点的数量进行了学习。实验结果表明,文中提出的图像目标识别方法效果较好,为井口自动化工具的全自动化、智能化控制提供一种思路,具有一定的参考价值和借鉴意义。

鲁迈拉油田井下作业井口压力控制工艺

针对鲁迈拉油田地层压力较高、井下作业过程中易发生井喷风险的问题,采用井控设备和井口压力控制工具来进行井控,避免井喷事故发生。列举了鲁迈拉油田目前现场主要应用的井控设备和井口压力控制工具,阐述了相关的压力控制方式及试压工艺标准。并对试压介质中混入气体、试压过程温差较大、压力测试仪灵敏度较高、试压容器容积较大等影响试压结果的因素进行了分析。通过理论分析结合现场试验,总结出试压合格的评判标准。井下作业过程中一系列工艺的现场应用表明,合理安装井控设备和井口压力控制工具,严格按照试压标准进行试压,能为鲁迈拉油田井下作业提供可靠的井控保障。

东海深部致密储层主要钻井技术及其应用

随着东海对深部致密储层油气资源的勘探开发,深井、超深井钻井面临的地层埋藏深、压力体系复杂、地层可钻性差、裸眼段长、井斜大等难题,需要研究可行的技术方案加以解决。为此,2012年以来,在东海实施的深井、超深井中,通过应用深井井身结构优化、高效抗摩减阻剂、动力导向和复合冲击提速技术、井口回注固井技术和随钻声波固井质量评价技术,实现了安全、快速的钻井效果。上述技术的应用对致密地层钻进、提高钻井速度、缩短钻井周期、降低作业成本、获得更好的经济效益,具有重要的保障作用。

采气井口装置单流阀泄压工具的研制与应用

研制的采气井口装置单流阀泄压工具能将井口阀门阀腔或套管头环空内的压力安全泄掉,解决了井口维护作业中阀门阀腔或套管头环空内压力不清楚时的泄压问题,以及单流阀在失效的情况下对其进行更换的问题,为井口维护作业提供了安全保证。

渤海油田低效井治理关键钻井技术

渤海油田经过40多年开发,部分油田进入低产高含水期,为确保油田3000×104 t稳产,必须对逐年增加的低产低效井进行治理。通过单筒双井占位钻具技术解决了单筒双井浅层预斜防碰问题,利用地面置换井口技术改造了一批结构特殊、腐蚀严重的岩屑回注井开展侧钻,利用508 mm(20")以上大尺寸隔水管开窗技术盘活了因隔水管变形导致废弃的井槽,采用水平井中短半径技术缩短了井眼进尺,降低了因地层超压造成的井控风险。这些新技术的成功应用对海上油田低效井治理具提供了参考,从而确保了油田的稳产。