SDC-Ⅰ型随钻地层压力测试器

为了准确地获取地层压力,实时调整环空压力,及时调整钻井液的密度,控制井底的当量循环密度,研制了SDC-Ⅰ型随钻地层压力测试器。该测试器分为井下测试系统、地面信息接收及处理系统2部分,井下测试系统负责完成地层压力的测试并存储和上传数据,地面信息接收及处理系统负责对数据进行接收和处理。现场试验表明,该测试器设计合理,可靠性高,压力测量精度达到0.1%,温度测量精度达到±0.5℃,井下供电功率达到160 W。可随钻实现数据上传和井下存储功能,地面可随钻获取井下准确的环空压力、温度、地层压力和地层流度。     

基于双向可控供电的随钻环空压力测量系统

随钻环空压力测量系统能够提供实时的井底压力数据,提高井底压力控制精度,防止井下复杂情况的发生,提高钻井时效。鉴于此,介绍了随钻环空压力测量系统的基本原理、系统硬件组成、压力传感器选型及标定结果,阐述了采用双向可控供电方式的信号测量与数据采集电路。现场试验情况表明:随钻环空压力测量系统的测量精度较高,钻进过程中测量数据实时传输可靠稳定。该系统可为控压钻井、欠平衡井、高温高压井和大位移井等钻井作业提供技术支持。     

随钻压力测量系统的研制与现场试验

井底环空压力与地层压力的平衡关系是影响钻井作业安全的重要因素。由于井下工况复杂多变,而目前通过水力模型理论计算所得的井底压力与实际压力值存在较大的误差。文中介绍了一种可以测量近钻头处钻压、扭矩、环空压力、环空温度及钻柱内压力等参数并将测量数据实时传输至地面的随钻压力测量系统（PWD）。依靠PWD的实时测量数据,可以实时修正井筒水力模型,解释井底工况,预测钻井事故。现场试验证明,该测量系统测量参数准确、工作稳定可靠。通过与存储式PWD测量数值对比,该测量系统有较高的测量精度,具有实时传输测量数据功能,可为钻井作业提供有力的技术支持。     

随钻压力检测系统研制

国内PWD技术缺乏连续、准确的测量技术和相关软件的支持,不能称之为完整的井下压力实时测量系统。为此,通过优化PWD系统的机械结构,增强内、外环空隔离器件的密封性能,使钻柱内压力和环空压力得到精确测量;硬件电路采用独特的信号采集电路和滤波电路,并根据温度传感器输出的温度进行补偿后得到真实的钻柱内压力和环空压力,提高了系统整体测量精度;采用无线MWD系统连接PWD系统,可使井下压力数据实时高效地传输到地面。室内及现场试验结果表明,随钻压力检测系统适用于大位移井和复杂结构井,可以实时准确地测量井底压力和温度,便于钻井工程人员实时获取井下温度和压力情况,从而提高钻井效率,降低钻井风险,避免或减少井下复杂事故的发生。     

井下随钻压力测量技术研究

井下随钻压力测量系统是实现欠平衡钻井和控制压力钻井的一项关键技术,在油气勘探开发中具有重要的作用。文章主要对随钻压力测量系统进行了系统地研究,从基本结构、工作原理和现场试验应用等方面进行了分析说明。在存储式环空压力测量工具基础上,完成了系统优化设计和试验研究,成功研制出一种新型实时井下随钻压力测量系统。实时井下随钻压力测量系统由压力测量短节、MWD和地面系统组成,可实时测量环空/柱内压力、温度、定向参数和地层自然伽马参数,能监测钻井全过程井下压力变化。此外,建议开展175℃高温PWD的研制,以更好地满足现场应用需求。     

DRPWD随钻环空压力测量系统的研制与试验

随钻环空压力测量系统能够提供实时的井底压力数据,可提高井底压力控制精度,防止井下出现复杂情况,同时还可提高钻井时效。介绍了DRPWD随钻环空压力测量系统的结构和工作原理,主要对DRPWD系统在四川油田蓬莱9井和渤海郑试1平-5H井的2次现场试验情况进行了分析。分析结果表明,DRPWD随钻环空压力测量系统井下工作安全,测试数据准确、可靠,性能稳定,数据传输速率高,真实地反映了井底实际压力变化情况,满足了试验井的应用需求。最后指出随钻环空压力测量系统的应用前景和技术发展趋势。     

随钻测量井下压力、温度仪器的研制及应用

为了将随钻实测数据上传到地面,同时确保能够随钻指导欠平衡或近平衡钻井的随钻控压作业,研制了DQ-I型随钻测量井下压力、温度仪器。该仪器主要由地面信息接收处理系统和井下测量传输系统2大部分组成。其中的地面信息接收处理系统可实现信号的检测、滤波、解码、显示、存储以及井深跟踪等功能。古72-30斜62井的现场试验表明,在238.500～357.036m井段,该仪器实现了随钻井下钻柱内外压力、温度数据的测量和实时上传,验证了随钻测量数据传输的可行性。     

井下工程参数测量仪的研制与现场应用

钻井工程对时效性和安全性的要求越来越高,传统地面录井手段由于固有的各种局限性已难以满足需求。为此研制的井下工程参数测量仪,通过钻具的钻压、扭矩、弯矩、振动以及钻井液温度、压力等井下工程参数的井下随钻测量,能够获取井下钻具和钻井液的真实工况,帮助优化钻井参数,准确和及时发现异常事故。通过对多口井试验数据的分析进行了验证,结果表明各测量参数同现场工况及事故异常吻合良好。最后,展望了井下工程参数测量的广阔应用前景。     

注水井永久式分层流量检测系统设计

设计了一种适应注水井测试需要的、能够长期驻留在井下的分层注水流量检测系统，包括井下系统、地面系统和传输系统。井下系统能够测量多个注水层的流量、压力和温度，并将测量结果通过金属铠装电缆按曼彻斯特码协议传输到地面系统，实时显示。流量测量采用基于超声波的时差法，根据实测温度和压力对超声波的传播速度进行修正；在计算体积流量时，结合流体的流动特性，对流速进行了修正。试验结果表明，所设计的系统有良好的性能。     

电磁波随钻测量系统在煤层气钻井中的应用

BlackStar电磁波随钻测量系统具有不受钻井液影响、信号传输速度高、测量时间短等特点。论述了电磁波随钻测量系统在延平1井中的应用情况。介绍了随钻聚焦伽马在钻井中的作用和意义。结果表明,随钻环空压力能够在钻进过程中准确测量钻具与井壁问的压力;与常规无线随钻测量系统相比,电磁波无线随钻测量系统在煤层气等浅层水平井施工中具有较大优势。     

往复式磁力驱动柱塞泵举升工艺技术研究

针对常规抽油机举升存在的一次性投资大、能耗高和系统效率低等实际问题,研制了往复式磁力驱动柱塞泵及地面数控装置.通过动力电缆给井下直线电机供电后产生交变磁场,永磁体动子在交变磁场作用下带动泵柱塞上下往复运动,从而达到举升抽油的目的.通过信号电缆将井下传感器的压力、温度信号上传至地面数控装置的参数调整模块,经过压力脉冲液位数字信号转换,自行调整泵柱塞运行次数,使油井始终工作在合理的沉没度范围内,确保供排合理.配套DX-1型电磁防蜡器防蜡工艺现场试验,取得了较好的防蜡效果.     

随钻地层压力测量仪研究新进展

随钻地层压力测量仪是保证井下作业安全的重要仪器。为此,调研了国内外典型随钻地层压力测量仪的结构原理以及应用情况,重点介绍了国内2种自主研制产品已取得的重要进展：①西南石油大学和中海石油研究中心共同研制的随钻地层压力测量系统的样机,室内模拟实验表明,该仪器最高耐压70 MPa,适用温度0~125 ℃,工作钻压0~250 kN,扭矩0~10 kN·m;②中国石油大庆钻探工程公司研制成的SDC-Ⅰ型随钻地层压力测试器,现场测试结果表明：该测试器设计合理,可靠性高,压力测量精度达到0.1%,温度测量精度达到±0.5 ℃,井下供电功率达到160 W,实现了随钻数据上传和井下存储功能,地面可随钻获取井下准确的环空压力、温度、地层压力和地层流度,已初步具备商业化应用的条件。但与国外同类产品相比,国内研制的产品在技术指标上还有一定差距：产品规格少,局限在Φ215.9 mm井眼中使用;仅适用最高耐压70 MPa,温度小于125 ℃的中深井井下环境。最后建议：国内应加大现场试验验证,加强合作交流,以便尽快商业化应用。     

井筒微芯片示踪器研制

为了快速检测钻井过程中的井筒压力和温度分布,从而对井涌、井漏和钻具磨损等各类井下故障进行判断和预测,进行了微芯片示踪器研究攻关。采用微型化采集技术、高效电源管理技术和高温高压封装技术,设计研制了小尺寸、低功耗井下数据采集系统——微芯片示踪器样机。该示踪器连续投放到循环的钻井液中,可以快速采集井筒中的压力和温度数据,获得井筒温度、压力分布剖面。微芯片示踪器原理样机直径只有20 mm,地面测试表明,该样机可连续采集到养护釜中100 ℃以下的温度变化,以及20 MPa以下的压力变化。这表明,利用微芯片示踪器可以采集到井筒中的压力和温度数据,建立井筒压力和温度分布剖面。      

采油井模块化分层流体取样与压力测试技术

为了准确掌握老油田高含水开采后期各油层分层压力及流体参数等开发动态数据,提出并研发了具有模块化、全电控、快捷化等特点的模块化分层取样与测试技术,并进行了室内测试和现场试验。模块化分层取样与测试系统由地面控制系统、井下电源、排液泵、电控锚定器、电控封隔器、电控取样器、磁定位短节、终端短节、适配管缆、快速接头等多个功能模块构成,室内测试证实各模块性能参数均达到了设计要求。系统井下功能模块耐压35 MPa,耐温85℃,电控封隔器胶筒耐压差10 MPa以上,电控锚定器锚定力大于6.9 t,并可在意外情况下强制解卡,排液泵排量0.8 m³/d,扬程500 m,电控取样器能够满足3腔各500 mL取样需求。吉林油田现场试验表明,该系统能够实现井下单个生产层段快速封隔与自验封,完成分层压力恢复测试,利用排液泵可将上下封隔器间以及近井地带的混合液体排出,获取被测层段的地层真实流体样品,提高老油田产层认识水平,为开发方案调整优化、油层改造等提高采收率措施提供重要依据。     

采油井模块化分层流体取样与压力测试技术

为了准确掌握老油田高含水开采后期各油层分层压力及流体参数等开发动态数据,提出并研发了具有模块化、全电控、快捷化等特点的模块化分层取样与测试技术,并进行了室内测试和现场试验。模块化分层取样与测试系统由地面控制系统、井下电源、排液泵、电控锚定器、电控封隔器、电控取样器、磁定位短节、终端短节、适配管缆、快速接头等多个功能模块构成,室内测试证实各模块性能参数均达到了设计要求。系统井下功能模块耐压35 MPa,耐温85℃,电控封隔器胶筒耐压差10 MPa以上,电控锚定器锚定力大于6.9 t,并可在意外情况下强制解卡,排液泵排量0.8 m³/d,扬程500 m,电控取样器能够满足3腔各500 mL取样需求。吉林油田现场试验表明,该系统能够实现井下单个生产层段快速封隔与自验封,完成分层压力恢复测试,利用排液泵可将上下封隔器间以及近井地带的混合液体排出,获取被测层段的地层真实流体样品,提高老油田产层认识水平,为开发方案调整优化、油层改造等提高采收率措施提供重要依据。     

基于虚拟仪器的随钻井下管柱多参数测量系统

为了了解钻井管柱在井下的真实状态，运用虚拟仪器技术，研究设计了一种井下管柱多参数测量系统。该系统由井上扣井下随钻两部分组成，井下随钻部分作为一个接头接在下井管柱上下入井内，可随钻实测井下管柱的三轴加速度、轴向力、扭转力和弯曲力等运动与受力参数。其测量过程可以自动进行．也可由地面通过钻井液压力脉冲进行人为控制。整个系统采用模块化设计，充分体现了虚拟仪器技术的灵活性和实用性。模拟试验和现场试验均证明，该系统能正常启动，采集到的井下管柱受力与运动状况数据准确，且与现场工作状况基本吻合。     

混合励磁井下涡轮发电机设计及试验研究

针对现有井下发电机功率小、耐高温性能差的问题,设计了一种混合励磁井下涡轮发电机。给出了该发电机的设计方案和计算步骤,分析了高温环境对涡轮发电机的影响及采取的措施,并对其导轮及涡轮型式对发电量的影响做了分析。通过试验研究了高温、高压、钻井泵排量与涡轮发电机性能的关系。结果表明,高压对发电机输出功率无影响,效率随温度的升高而明显下降,在实验室条件下,发电机功率能够满足系统供电要求。     

轴向力平衡式螺杆泵井下油水分离系统设计

鉴于目前井下油水分离技术尚存不足,将井下油水分离技术与地面驱动螺杆泵采油技术相结合,设计出一套轴向力平衡式螺杆泵井下油水分离系统。介绍了系统的总体结构及工作原理,提出了轴向力平衡式螺杆泵的设计方法,给出了螺杆泵基本参数及油水分离装置结构参数的确定方法。以某油区的生产数据为例,对系统主要装置结构参数和工作参数进行了分析与计算。试制的油水分离装置室内试验结果表明,样机能够满足井下油水分离性能要求。     

水平井井下工具模拟试验装置的研制

根据油田对井下工具的试验检测需要,研制了水平井井下工具模拟试验装置。装置主要由模拟试验台、水压系统、液压系统和数据采集与控制系统组成。试验台可以提供300kN的载荷输出,水压系统设计指标为30MPa。液压系统采用变量泵和比例溢流阀控制压力和流量,数据采集与控制系统由工控机与PLC联合,可实现对拉力、液压力、水压力和油温的实时采集,以及对比例溢流阀的连续控制。性能试验和应用试验表明,该模拟试验装置能满足井下工具拉压力检测和水压试验的要求。