气体钻井连续循环短节主通阀的设计与分析

气体钻井连续循环短节主通阀可能会遇到阀本体强度失效、阀球转动失效和密封失效等问题。对气体连续循环短节主通阀阀球进行了力学分析,计算出靠人工转动阀球打开主通阀时阀体上、下所需的压力差。对主通阀阀体进行了局部三维分析,分析结果表明,最大应力出现在4个上开口挡圈与阀体的作用面上靠近凹槽根部,最大应力达192.8 MPa,满足强度条件。对主通阀密封进行了设计和计算,主通阀在内、外压差从5 MPa到35 MPa的变化过程中,主通阀的密封副所受作用力都大于密封面必须作用力,保证了所设计的主通阀满足密封性能要求。     

气体钻井连续循环短节的设计与本体的力学分析

气体钻井是欠平衡钻井技术的重要组成部分,可以提高钻井速度,但接单根工况需要中断循环,容易造成岩屑沉降、井壁垮塌、卡钻等安全隐患。为此,设计了一种在气体钻进中接、卸钻具可保持气体连续循环且便于安装和拆卸的短节,其主要结构包括短节本体、主通阀、旁通阀和旁通接头,重点解决了其核心部件主通阀、旁通阀的结构设计;在对其本体进行静力学分析的基础上,运用ANSYS有限元分析软件,模拟了短节本体在受拉伸、扭转、内压工况下的受力状况。分析结果表明,其应力分布趋势与弹塑性力学分析结果相符,在短节本体两处圆孔附近产生应力集中现象,最大变形量仍然处于材料弹性变形阶段。有限元分析结果与弹塑性力学分析结果相符,能满足本体强度的要求。该成果为解决大位移井、欠平衡井、窄密度窗口井等安全钻井提供了新的方案。     

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。     

连续油管多次循环开关阀研制

为了解决连续油管钻磨碎屑返排技术难题,研制了一种旁通可以反复打开和关闭的多次循环开关阀。该阀采用流体激发原理,有旁通关闭时流体全部流向钻头、旁通打开时流体全部流向环空2种工作状态,通过开、关泵控制工具在这2种模式下进行反复切换。室内试验结果表明,该开关阀换位顺畅,通过开、关泵,旁通能够顺利打开和关闭。     

等壁厚螺杆钻具旁通阀水力循环试验与CFD分析

针对钻井过程中循环钻井液流量控制不准确,造成螺杆钻具旁通阀总成无法开启闭合,阀心密封件失效刺漏等问题,通过244 mm等壁厚螺杆钻具旁通阀理论计算和循环试验,验证旁通阀工作可靠性。测得244 mm等壁厚螺杆钻具旁通阀关闭流量和开启流量;测得不同流量下旁通阀压降,确定阀心实际流量系数。分析结果表明,244 mm等壁厚螺杆钻具旁通阀在不同流量下产生的压差与循环试验获得压差十分接近,并且旁通阀在一定流量下均能实现阀心顺利打开和关闭。当流量由大变小时,阀心打开流量为20.20~14.60 L/s,当流量由小变大时,阀心关闭流量为22.51~26.38 L/s,旁通阀实际流量系数为1.138~1.395。研究结果对于起下钻时旁通阀循环流量控制具有指导作用。     

投球式多次激发旁通阀结构设计与试验研究

多次激发旁通阀作为一种能够根据钻完井实际需要通过反复开关旁通来改变局部循环条件的随钻井下工具,主要用于大排量快速随钻堵漏和洗井。针对复杂恶性漏失地层和特殊岩屑沉积井段工况,设计了投球式多次激发旁通阀,并对其关键结构进行了研究,同时对样机原理的可行性进行了试验。研究结果表明:投球式多次激发旁通阀激发方式使用广泛,在流量动态改变情况下开位和关位均可保持,其可靠性在类似工具实践中已被验证;投球式多次激发旁通阀结构原理可行,激发压力稳定在2 MPa左右,压降明显,可作为作业过程中判断井下旁通打开或关闭的重要信号。研究内容可为投球式多次激发旁通阀的进一步优化及现场应用提供参考。     

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 Ａ Ｎ Ｓ Ｙ Ｓ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。     

不间断循环阀的设计

不间断循环阀是一种新型石油钻井工具,应用该阀可以实现整个钻井过程中井下钻井液的不间断循环,从而维持在接、卸钻杆操作过程中井底压力的恒定,同时使得井底钻井液工作在最大地层空穴压力和最小地层破碎压力范围之内,能够解决工程上遇到的空隙压力与破裂压力窗口窄小的难题。从结构和工作原理等方面对不间断循环阀进行了分析,提出一套不间断循环阀的设计方案,对阀体在拉、压、内压组合载荷工况下进行了结构强度分析。指出阀体开孔附近区域易产生严重的应力集中,是整个阀体的薄弱环节所在,需要进行合理的强度设计。     

供热管网补水方式的改进

供热管网补水主要采用补水泵连续运转方式,以平衡阀控制补水压力.水泵进出口之间的旁通管上安装旁通阀,通过其开度改变"短路"流量,控制输出流量与压力.当外网失水过多、水压下降时,平衡阀处于关闭状态;当外网失水不多、水压较高时,平衡阀处于开启状态,将补水泵排出的多余的水量由泵出口送回泵入口,起到一个循环管的作用,从而平衡了补水水压.     

钻井液连续循环短节结构优化设计与分析

阀式连续循环短节可实现钻井液连续循环,有效解决因常规钻井接单根过程中频繁开泵、停泵带来的各种问题。在钻井液含砂量较大时,短节侧阀阀板处容易出现冲蚀失效,不仅造成时间和经济损失,而且严重影响作业安全。根据侧阀结构特性,利用Fluent流体分析软件进行了侧循环时短节内部流场及冲蚀效果分析。根据侧循环不同流量、流体密度及含砂量条件下冲蚀模拟,完成了阀板结构优化设计。针对优化设计结果进行安全性研究。采用Ansys有限元软件模拟了侧阀关闭时的阀体力学行为,并通过理论计算进行了侧阀密封性分析与工作阈值流量分析。分析表明,装置优化设计结果安全可靠,可进行实际生产应用。     

南海超高温高压气井裸眼完井测试关键技术

南海莺琼盆地超高温高压区块油气资源潜力巨大,随着超高温高压区块勘探力度的逐步加大,海上超高温高压气井裸眼完井测试的需求逐渐上升。目前海上超高温高压气井的裸眼完井测试存在巨大的风险和挑战:高密度测试液清喷困难,极端条件下易造成测试液稠化沉淀堵塞测试管柱;超高温高压测试条件下,测试管柱配置较为复杂,同时管柱伸长量设计不合理,存在测试工具失效的风险;井壁岩石不稳定性风险较高,存在着井壁坍塌、地层出砂、埋卡封隔器等风险。为解决上述难题,自主研发了一套适用于海上高效勘探开发的超高温高压气井裸眼完井测试关键技术:研发了沉降稳定型测试液,通过在原完钻钻井液基础上添加抗高温降滤失剂和增加石灰含量增强沉降稳定性能;在常规测试管柱的基础上增加RD循环阀和选择性测试阀并合理计算测试管柱的伸长量,优化设计了测试管柱结构;合理优化海上平台的测试管线流程和装置布局,有效降低了测试过程中的风险;考虑测试过程中井壁不发生剪切破坏的前提下,制定了合理的测试压差和测试时间。该技术在南海超高温高压气井DF13-Y-Y井中进行了现场应用并取得了圆满成功,为后续海上超高温高压井的裸眼完井测试积累了宝贵经验。     

斯伦贝谢PCTH压控测试阀简介

许多种压控测试阀均是通过环空加泵压打开 ,泄掉泵压关闭 ,开井过程中环空始终保持一定的开启压力。PCTH测试阀可实现持开的功能 ,环空泄压后仍能保持开启状态 ,使用起来更加方便、灵活。     

中原油田连续气举平衡设计方法

针对美国川克－休斯（Ｂａｋｅｒ Ｈｕｇｈｅｓ）公司和卡姆科（ＣＡＭＣＯ）公司的气举技术在中原油田使用中存在的问题,考虑井温、资料不全等因素的影响,采取加大安全系数手段,提出适合中原油田的连续气举平衡设计方法。该方法的设计思路是让下一级阀的打开压力等于上级阀的关闭压力,当下一段打一昔,上一级阀一定关闭。生产实践表明,使用该方法使部分供液能力强的井增液明显,敢深度明显增加。     

ZBF型分流式气举阀的研制与应用

针对文东油田气举井结盐、结蜡严重 ,以及使用常规气举阀阀座易刺坏 ,造成多点注气、检阀周期短和举升效率低等问题 ,研制了ZBF型分流式气举阀。该型气举阀可使环空液流在流经阀座前先流过分流套的挡圈和分流孔 ,减缓液流速度 ,减小液流对阀座的冲击 ,保护阀座不受伤害 ,从而延长气举阀的使用寿命。采用ZBF型分流式气举阀的气举井中 ,平均检阀周期延长了 6 2d ,对工作 6个月后的回收阀对比检查发现 ,气举阀完好率从 4 1%提高到 6 3%,有效地解决了文东油田气举井洗盐频繁、检阀周期短的问题     

BEST井下开关井工具在渤海油田试井中的应用

BEST井下开关井工具通过钢丝作业的方式将工具串送入井下工作筒内，脱手坐封于工作筒并密封工作筒以下的测试部分，由已编程序控制流体快速关闭阀的启、闭，实现井下开关井的目的。通过现场实验证明，确实达到预期的效果，具有广阔的推广应用前景和较高的使用价值。     

防喷器远程控制台三位四通换向阀手柄位置问题再探讨

为正确操作和合理使用防喷器,确保发生井喷后能及时可靠关井,从分析《井控设备远程控制台三位四通换向阀手柄位置探讨》一文(文献[1])存在的问题入手,再次探讨了防喷器远程控制台三位四通换向阀的工作原理和手柄位置问题.对文献[1]的观点和结论逐条进行了论证,对液压控制原理、液压管路循环流程进行了深入研究,对液压控制的核心问题进行了分析,对不同状态下控制管路中的压力进行了试验验证,对比了手柄在2种不同位置时的效果.研究发现,将手柄从开位或关位扳回中位时,只要操作时间长于1 s,阀后液控管线中的压力即降至接近0 MPa,阀前压力仍保持在8.5~10.5 MPa;手柄在中位时,能够将防喷器、液动阀锁定在相应的位置而不会发生移位,并能保存油量、保持压力、保护管线与防喷器密封件;环境温差变化不会对管线的可靠性和寿命造成影响.研究表明,正常钻井中三位四通换向阀手柄的合理位置为中位;长期将控制防喷器手柄置于开位、控制液动阀手柄置于关位,存在井控安全隐患;国外与国内使用的三位四通换向阀机能不同,待命位置无须相同.      

压力分配阀在中途钻柱测试中的应用

在中途钻柱测试管柱中,裸眼封隔器间设置压力分配阀,可调节裸眼封隔器间的液柱压力,使静液柱压力平均分配到每只封隔器上,克服单个封隔器不能承受高测试压差而导致的失封,对胶结疏松层段或有垂直裂缝层段的井解决坐封井段特别有利.就压力分配阀在中途钻柱测试中的作用及工作原理进行说明,针对其在深井中应用时调节压力偏低的不足,提出了增加氮气室的观点.现场应用获得良好效果.     

全通径钻具内防喷器研制与应用

全通径钻具内防喷器主要解决了其它钻具内防喷器不能实现全通径的弊病,它通过特殊的阀板结构设计,在钻具内流体压力作用下实现自动关闭,正压状况下水眼是完全打开的.研制的全通径钻具内防喷器能替代目前国内外常用的钻具内防喷工具,功能齐全,使用简便.全通径钻具内防喷器的最后通径为71.4mm,外径小于70mm的测斜仪器或其它入井仪器可以自由通过,可利于处理井下复杂和其它钻井辅助仪器的通过钻具水眼的下入,极大地节约了钻井成本.关闭压差可在适当范围内调节,性能可靠,抗腐蚀性强,提高了井控安全,形成了自主的知识产权,具有极大的现场推广价值.已获得发明和实用新型两项专利,形成了独有的技术.