一种能有效提高机械钻速的水力振荡器

针对国内研发的工具无法满足"优、快"钻井要求的现状,研制了水力振荡器。该振荡器主要由动力部分、阀轴系统和振荡短节部分组成,将常规井下动力工具与特殊的阀相结合,把钻井液动能转化为沿钻具轴向的振动机械能,并把常规的旋转破岩方式改成钻压柔和变化的回转破岩,使钻具与井壁处于动摩擦状态,减小了摩阻,降低粘卡可能性,增加钻压,从而进一步提高破岩效率。室内试验结果表明,该水力振荡器能够实现压力脉冲从而激发轴向振荡所需压降。

页岩气开发技术装备自主化研究进展与展望

对国内外页岩气开发装备作了概述,着重阐述了国内在页岩气开发技术装备自主化研究方面的进展。国外页岩气水平井开发核心技术装备包括智能化测量工具、井下动力钻具、旋转导向工具、地质导向工具等;压裂增产技术主要包含水力喷射工具、多层同时压裂工具等。国内钻机、压裂机组技术水平可满足丛式、水平井等工艺要求,封隔器、滑套等井下工具已初步实现国产化,测井设备可靠性、时效性及测量精度与国外先进水平差距较大,随钻测井(LWD)工具、旋转导向工具等几乎全部依赖进口。本文提出了页岩气开发装备自主化研究的攻关方向和发展趋势,建议研制适合不同钻井深度和资源条件的专用钻机,解决页岩气长水平段钻井难度大、周期长等问题的井下提速和导向工具,高分子材料井下封隔器等压裂改造工具,和适应未来大规模产量下的合理组织技术及后期完整配套采气工艺装备。

一种能有效提高机械钻速的水力振荡器的研究

针对钻井追求的“优，快”，国内钻井技术的研发一直仅限于功能单一工具的研发，如冲击器、震击器、水力加压器等。国外已成功研发了一种水力振荡器（Agitatortool），同时组合优化冲击器、震击器、水力加压器3种工具功能，通过简单有效的方式解决ERD钻进模式的难题，现场应用取得较好效果。水力振荡器主要应用于大位移水平井钻进，能有效降低摩阻，增加井底钻压，提高机械钻速。将主要从这种新型井下工具的工作原理和基本结构等方面进行介绍。

页岩气高效钻完井装备和工具技术方案研究

常规油气钻完井装备和井下工具在页岩气开发过程中体现出一定的不适应性,需要进行技术改进以应对井工厂钻井、大型压裂施工、采气及环保的技术要求。本文结合工程实际,从技术现状分析入手,对钻机、钻头钻具、压裂装备、连续管作业设备、采气装备、环保设备等提出改进优化技术方案,并进行了效益分析。钻机自动化改进等高端钻机技术、大排量高压力压裂机组和管汇、连续管作业设备、耐油基螺杆钻具等成为目前国内页岩气开发首要完成的技术改进对象。

燃烧热能-机械能复合破岩先导性试验研究

为了证实燃烧热能-机械能复合破岩方法的可行性,通过理论分析和室内试验对该破岩方法进行了研究。采用瞬态传热方式对岩石有限元模型进行了热分析,评价了燃烧热能对破岩的作用;并利用自制的钻头和试验台架开展了模拟钻进试验和对比试验,验证了燃烧热能-机械复合破岩的可行性和破岩提速能力。理论分析可知,在不考虑岩石受热而发生热应力裂解的情况下,燃烧热能获得的钻速达18.0m/h。模拟试验得到,该方法在花岗岩中的平均钻进速度为24.5m/h,同时钻进中高温改变了井眼周围岩石成分的团聚状态,可形成1.8mm厚的陶瓷层;在相同试验条件下,该破岩方法获得的钻进速度是常规机械破岩方法的8.3倍。研究结果表明,对于导热系数较小、抗拉强度和剪切强度较低的岩石,燃烧热能形成的热冲击力能引起岩石脆性破坏,降低岩石抗压强度,与机械能复合破岩能明显提高钻进效率。

原油拱顶罐机械清洗设备研究

分析现有机械清罐的设备组成、施工工艺,结合拱顶罐的结构,通过相关计算,确定了所需设备的技术参数,为机械清罐设备选型、制造提供了依据。

抽油机模拟测试台的液压与控制系统设计

主要阐述了抽油机模拟测试台的液压与控制系统设计，包括系统工作原理、液压系统原理图、主要元件的选型计算及PLC控制系统设计。系统的关键技术是：①采用压力补偿监控比例排量控制器来控制的变量轴向柱塞泵为液压系统流量的变换提供了控制的快速性和便捷性；②系统压力的变换则由两个电液比例控制溢流阀来实现，因此，通过对输入电信号的控制，就可以控制液压系统的流量、压力；⑧PLC技术的应用，通过固化的程序，实现了测试台的傻瓜式操作。此测试台的液压系统为抽油机检测提供了变化载荷，更符合实际工况。

基于DNV A203的提高水下装备可靠性的技术验证方法研究

随着海洋石油作业水深的增加,越来越多的水下生产系统装备投入使用,如何提高水下生产系统装备的可靠性成为制约深海石油开发的瓶颈。多年来,挪威船级社(DNV GL)在水下生产系统领域开展了大量研究,于2001年推出了新技术验证程序DNV A203,其中提出了一种提高水下生产系统装备可靠性的技术验证方法。验证流程包括了验证基础、技术评估、风险评估、验证计划、计划执行和性能评估等步骤。国外多家公司应用了该方法,对新技术和新装备进行了验证,实现了水下生产系统装备的首台(套)应用。

水力振荡器振动特性的影响因素

为了合理分析水力振荡器的振动特性影响因素,文中根据水力振荡器在井下的实际工况,通过条件假设、模型简化,建立了关于水力振荡器井下工具组合的振动分析模型,选取合适的钻井参数,分析得到水力振荡器在静阀板中心孔直径不同、相对钻头的安放位置不同时的振动特性。通过室内实验与下井试验,进一步分析这2个重要参数对工具振动特性的影响。研究表明:随着静阀板中心孔直径的增大,水力振荡器的振动位移和振动速度均逐渐减小;随着安放位置与钻头距离的增大,水力振荡器的振动位移和振动速度均逐渐增大。研究结果对下井工艺的应用具有重要指导意义。

页岩气压裂返排液处理工艺试验研究

为了使压裂返排液达到重复利用和排放的标准,对返排液的处理工艺进行了试验研究。返排液采取物化处理与高级氧化处理为主,化学处理为辅的联合处理工艺。化学处理中选用PAC作为絮凝剂,投加浓度为100 mg/L,选用活化硅酸为助凝剂,投加浓度为5 mg/L,选用次氯酸钠为氧化剂,投加浓度为60 mg/L,总的反应时间约30 min;电絮凝处理中选用PAC作为催化剂,投加浓度为20 mg/L,反应时间为20 min;臭氧催化氧化处理中选用MnO2作为催化剂,投加浓度为60 mg/L,反应时间为40 min,工艺处理后的返排液达到重复利用和排放要求。

中低温地热钻机适应性技术方案研究

地热能源作为化石能源的绿色替代品,已在世界范围内进行了不同规模的开发和利用,钻机作为地热资源钻采的主要装备,面临着开发适应性和资源回报率平衡的挑战。欧美部分国家高温地热资源丰富,采用先进的自动化油气钻井钻机开发并用以发电;我国用于市政供暖的中低温地热资源分布较广,将油气或水文钻机进行适应性技术改进,使其钩载、功率等具备中低温地热井高效钻井成井能力,并使用网电驱动、模块集成、隔音降噪等技术使作业成本更低、城区地形适应性更强、更环保。

水下平板闸阀阀座密封技术探讨

水下平板闸阀阀座密封的可靠性和稳定性直接影响水下生产系统的正常运行。通过对水下闸阀密封试验测试、几种典型阀座密封结构及密封机理、闸阀关键部件材料选择和热喷涂技术等进行阐述,得出水下闸阀阀座密封结构设计要求点,即首先根据油气介质的工作压力、气质条件来确定密封方式;其次是设计的阀板与阀座金属密封面在低压状态下必须具有自密封性;再者是设计的阀板与阀座需始终保持浮动状态;最后是应选择合适的阀座与阀板密封面喷涂材料及喷涂工艺。建议我国应加大水下闸阀阀板与阀座金属密封面涂层材料的自主研发,深入研究热喷涂后的腐蚀行为测试方法,确定不同工况下涂层材料的选择方案及依据。研究内容可为我国的平板闸阀国产化研制提供参考。

井下气体压缩技术研究现状及影响因素

井下气体压缩技术是一种人工举升技术,也是国外最新的天然气增压技术之一,旨在最大限度地提高采收率,延缓气井生产寿命。为对井下气体压缩技术研究现状进行分析,通过对该技术工作原理、关键技术等进行阐述,同时对比Coarc Group公司和Upwing公司的装置结构,得出井下气体压缩装置的设计要点,即采用高速永磁电机驱动压缩模块、气体/磁力轴承技术、井下压缩模块的供电技术等,并对该技术使用效率的影响因素进行探讨,以期国内同行在井下气体压缩机研制及工艺研究中有所借鉴。

撬装非常规天然气收集的净化脱硫工艺研究

净化脱硫工艺研究是撬装非常规天然气收集处理成套装置设计研究中的一个重要环节之一，净化脱硫工艺主要是为避免酸气对设备管线的腐蚀、防止水合物生成而堵塞管道的必不可少的处理工序。为了更好的满足边远地区油田天然气脱硫净化，通过对国内外各种脱硫工艺的综述研究和比较分析，结合撬装非常规天然气收集处理的自身特点和对所采用的净化工艺的要求，指出分子筛吸附法应用于撬装非常规天然气收集处理的净化方面有独特的优势：吸附法流程简单，设备少，体积小，满足设计要求。

几种固井质量评价测井仪器分析

为了能够更深刻认识和评价油田生产中的水泥固井质量,测量两个胶结面的实际胶结情况,水泥固井质量评价测井仪器从最早先应用的声幅测井仪发展到声波变密度组合测井仪,在此技术基础上有研发出了多种类型的多扇区声波成像测井仪。在声波测量原理之外还开发出了声波-伽马密度组合测井仪、超声波水泥环周成像测井仪、以及目前最先进的超声波与绕曲波组合测量的IBC套后成像测井仪器等。

钻柱摩阻扭矩分析模型研究

建立接近客观真实的摩阻扭矩分析模型是准确预测钻柱摩阻/扭矩的基础。据文献调查,现有的钻柱摩阻扭矩分析模型忽略了钻柱旋转过程中产生的附加平衡约束力。本文考虑到这一点,对井筒内钻柱的旋转条件进行了分析,建立了钻柱摩阻扭矩分析新模型,并给出了平衡约束力的计算公式。结合接触力公式、摩阻扭矩计算公式和轴向力计算公式求出该单元长度的钻柱的摩阻扭矩,从而更贴近真实情况。

江汉油田页岩气开发技术分析

江汉油田通过前期地质勘探调查，发现建南区块页岩气储层地质特征与美国主要产气页岩储层相当，含有丰富页岩气资源。2011年油田在建南成功钻探了建页HF-1页岩气水平井，进行了地层压裂改造施工，获得了工业气流显示。为下一步页岩气的勘探开发，通过了解、分析国外页岩气开发采用的常规技术手段，与HF-1井钻井设计方案、施工方法、固井特点、后期储层改造、压裂等技术手段进行了对比分析，对页岩气开发提出几点认识。

金属隔膜防砂抽油泵的研制与应用

针对目前在用的井下抽油泵存在的2大技术难题以及大部分防砂卡抽油泵没有广泛应用的现状,在分析和借鉴现有技术的基础上,研制了金属隔膜防砂抽油泵。该泵主要由泵筒、柱塞、上部阀罩、上游动阀总成、下部阀罩、下游动阀总成和金属隔膜组成。工作时柱塞上、下部的金属隔膜被高压原油压在泵筒上,将含有砂粒的油流与抽油泵活动部件的缝隙隔绝,使砂粒不能进入泵筒与柱塞的接触缝隙,从而达到防砂目的。现场应用结果表明,金属隔膜防砂抽油泵起到了防砂效果,可提高生产效率,泵效达到69.7%。

页岩气井套管内测井技术分析

页岩气储层特有的地质特性与开采工艺，使得传统的油气井套管内测井工艺与技术必须改进才能适应。首先分析了普通油气井套管内测井技术，然后从页岩气井井身结构、地质特征、开采工艺等方面分析页岩气井井况特征，有高位垂比井身结构、超低孔隙度和渗透率、页岩储层改造裂缝网等特性，有针对性地提出了部分页岩气井套管内测井工艺与技术。通过对页岩气储层地质测井特性、页岩气井套管内测井技术分析及页岩气储层体积改造效果评价测井的论述，能够对页岩气井套管内测井有所参考与帮助。

套管钻机方案初步探讨

套管钻井工艺是一种全新的钻井工艺，它是用套管代替钻杆对钻头施加扭矩和钻压，从而实现钻头旋转与钻进。采用套管钻井技术，能够节省起下钻时间，提高钻井效率，并大量节省钻具的采购、运输、检验、维护、更换等费用，大幅节约钻井成本。通过对国内外套管钻井相关技术及套管钻机配套设备的调研，了解该类型钻机的组成、性能及相应的钻井工艺，及与常规钻杆钻机基本配置方案对比分析，初步探讨了套管钻机的基本配置方案要求，并初步形成套管钻井钻机方案和相关的地面配套设备方案。