智能井控系统的控制研究

智能井控系统是应用计算机对井口回压进行监测和实时控制的机、电、液一体化系统,系统采用计算机电液比例闭环控制.通过研究建立电液比例控制系统的数学模型,并采用PID控制和专家控制相结合的方法,结合石油天然气井控的相关知识实现对井控节流系统的计算机自动控制.该系统在塔里木现场试验获得圆满成功,系统工作稳定、压力超调量小、控制准确,具有广阔的应用前景.     

多级节流智能控制装置的研制

针对现有井控单级节流系统已不能满足塔里木油田高压高产气井勘探开发的要求,提出多级节流的方法.由于液动节流阀和液动平板阀数量的增加,多级节流压井控制过程更加复杂,目前用于控制单级节流压井的手动控制装置就不能适合于对多级节流的控制,需要研制一种新型的多级节流智能控制装置.它不仅能通过手动操作来实施多级节流控制,也可以联结工控计算机实现智能化程序操作控制和系统工况监测.阐述了一种实现多级节流的程序控制与手动控制结合的液压操作控制装置的结构原理、特点和试验结果.     

偏重钻铤的防斜原理及其应用

本文根据力学原理,分析了由偏重钻铤组成的防斜钻具在井下的转动状态,探讨了偏重钻铤的防斜原理及其设计和使用方法。为方便使用,本文还给出了两个计算实例,供读者参考。     

有关套管柱设计问题的讨论

《天然气工业》1981年第三,四期连载了《套管方程》(简称《套管》)的文章。为了加深对问题的认识,使套管柱的设计趋于完善、合理,本文就《套管》一文提到的应力函数与极角的关系;拉梅公式的适用性,总体安全系数的设计以及作者所推荐的抗挤强度公式,提出以下粗浅看法,供讨论。     

四川地区盐岩蠕变规律研究

四川盐岩地层对套管的影响主要表现在盐岩层的蠕变流动造成深井套管在较短时期内受到超常外挤压力而被挤毁，如广深一井，座三井等，经济损失十分严重。因此，盐岩地层蠕变规律研究是一项重要的基础工作。为此，研制了能加温加压的常规三轴蠕变实验装置，对深层盐岩进行常规三轴蠕变实验，获得蠕变曲线和岩石参数，建立盐岩的本构关系。在此基础上，采用有限元分析方法研究盐岩地层蠕变对井下套管的作用，得到蠕变载荷随井深，非均匀载荷井深系数，地应力不均匀系数的变化关系。研究结果对生产实践有重要的指导意义。     

井漏失返条件下的吊灌作业安全时间计算方法

"吊灌"作业是在井漏失返条件下保持井内压力动态平衡、获得安全作业时间的重要措施。但在实施吊灌作业时,由于反映井筒内环空液面变化规律的动态数模分析方法缺失,不能为工程实践提供吊灌的合理依据,使其基本处于"盲吊"状态。为此,笔者根据"吊灌"技术实际工况,首次采用井筒漏失动态分析方法,建立起吊灌安全作业时间数学模型,给出了多种漏失速率的积分结果,并结合现场实例对计算结果进行了验证。结果表明:(1)利用计算实例对数学模型的可靠性进行检验,计算结果与实际数据高度吻合;(2)适当增加吊灌量可以增加安全作业时间;(3)适当减少吊灌钻井液密度也可以增加安全作业时间。结论认为:该成果可以从根本上解决"吊灌"技术的安全作业时间准确计算问题,对于规避井漏失返条件下的井控安全风险、实现"吊灌"技术优化、降低工程费用等都具有重要意义。     

采油(气)井口主控阀安全更换技术

采油(气)井口的主控阀安全更换技术是一项专利技术,并通过四川省科技厅的技术鉴定,达到国内领先水平,广泛应用于采油(气)井口更换主控阀换阀作业.与传统压井换阀技术相比,换阀作业安全保障技术能有效的规避井控风险、确保换阀作业安全性;能防止压井液对储层的损害,保证油(气)井的稳产;能避免复产时的排放,减少环境污染;能缩短换阀作业的时间,产生良好的经济效益.在井口备压阀失效时,也能进行更换主控阀作业.其主要技术特点有:采用液压控制的堵塞器;通过压力表能准确反映封堵张紧压力;采用液压锁控制封堵压力和解封;堵塞器安装好后在井内压力作用下形成自封的密封结构;只有专用工具才能对其进行解卡.概括为:"送得进,坐得牢,封得住,取得出."目前该专利技术已在全国各大油田的700多口井中推广使用,为油气田的井口安全隐患整改发挥了较大的作用,并产生了良好的经济效益.     

测压式方钻杆旋塞阀在井控中的应用研究

方钻杆旋塞阀对于保障井控安全作用重大。在钻进作业时,旋塞阀处于开启,一旦发生溢流或者井涌,为了阻止钻井液沿钻具水眼上窜,高压危及水龙带和立管管线安全,就必须立即关闭旋塞阀,以防止井喷。当需要进行高密度钻井液循环压井时,又必须立即开启旋塞阀,由于在压差作用下,球阀转动相当困难,旋塞阀难以打开,这样就无法保证井控的安全。注入平衡压是快速开启方钻杆旋塞阀的有效措施,关键是怎样消除压差,保持压力平衡。而测压式方钻杆旋塞阀,即可准确测得钻柱内压力值,旋塞阀开启难的问题也可以解决,主要阐述了测压式方钻杆旋塞阀在现场应用情况。     

节流管汇冲蚀磨损研究及结构改进

提高节流管汇的抗冲蚀能力、减少节流管汇的失效概率,对于成功控制溢流、实现井控安全有重要意义。从冲蚀磨损机理、数值模拟仿真和结构改进等方面开展了节流压井管汇防冲蚀磨损研究。模拟结果认为,随着开度的增大,钻井液冲蚀速度在不断降低,但钻井液速度仍高于临界冲蚀速度,冲蚀区域主要发生在下游管路入口和出口附近的管壁上。针对数值分析结果,提出了节流管汇结构改进方案。改进后的节流管汇现场试验时,防冲刺短节内部无明显的冲蚀现象,防刺效果较好,满足现场使用要求。     

钻油管钻完井条件下采气井口装置冲蚀及优化

氮气钻井技术已经从低压、低渗储层拓展到高产储层,为保障钻完井过程的井控安全,某油田采用了钻完井一体化井口装置以及钻油管技术。由于钻完井过程中气体流量大,容易导致采气井口装置被严重冲蚀,诱发事故。基于冲蚀损伤理论,确定气相临界速度冲蚀评价标准,采用CFD方法研究采气井口装置在高速气流下的冲蚀损伤情况,并通过风险评估,提出适合高产储层氮气钻井技术的钻完井一体化投产采气井口装置优化方案。研究表明:整体式Y型采油树受气体冲蚀的作用最小、采气能力最强,适用于高产气井;套管环空采气井口装置是在突遇高产气流或其他特殊工况下采用的一种应急装备。