柔性短节对静态推靠式旋导工具造斜力的影响

针对目前柔性短节对静态推靠式旋转导向(SRS)工具造斜力影响的研究结论不统一问题,基于AutoTrak Curve结构特点,考虑心轴-外筒-井壁的运动约束形式,组合铁木辛柯梁单元与接触单元,建立了静态推靠式旋转导向底部钻具组合(SRSBHA)有限元模型,选取New-mark-HHT法进行数值求解,并采用纵横弯曲梁法的算...     

旋转导向钻井工具BHA侧向力的有限元仿真

为了研究推靠式旋转导向钻井工具的导向能力,建立了旋转导向钻井工具BHA的力学模型,通过ANSYS有限元软件,对该工具的BHA受力与变形进行了仿真计算。分析了工具侧向力的大小及其主要影响因素,除了常规的影响因素(如钻压、井斜角、扶正器欠尺寸)之外,这种工具对侧向力的影响还包括工具覆盖面角、推靠力大小及其作用点等。仿真分析为优化井底钻具组合、研究旋转导向钻井工具导向能力及控制井眼轨迹提供了理论基础。     

井下工程参数测量短节的有限元分析

旋转导向钻井技术能够成功实现的关键是实时测量出近钻头的钻井工程参数。为此,基于应变测试技术,研制出井下工程参数测量短节。对井下工程参数测量短节进行了有限元分析和研究,分析短节在井下的应力状况。结果表明,测量短节完全能够满足正常的井下施工要求,最大应力在铰孔孔边位置,在大圆孔和小圆孔处均出现明显的应力集中现象,在各个台阶和沟槽处也出现了不同程度的应力集中;通过理论分析找出了测量短节在钻柱上的合理安装位置,即不宜将测量短节安装的位置偏离中和点以上过多。     

旋转导向钻井工具执行机构推靠力分析

以旋转导向钻井工具导向能力关键参数———执行机构推靠力为研究对象,从单个“巴掌”在钻柱旋转1周内的作用力分析入手,在上盘阀高压孔圆心角θ=180°的条件下,给出了3个“巴掌”的作用力和作用合力(即执行机构的推靠力)的解析计算式,讨论了它们的变化规律,包括推靠力覆盖面角的变化规律、推靠力在导向方向分量及其垂直方向分量的变化规律。分析可知:推靠力在导向方向的分量连续且平稳,在导向的工况下,执行机构推靠力在导向方向的分量在(0.866~1.0)P0之间,波动较小,波动幅值为7.2%,而它在垂直于导向方向的分量不连续且幅值均在(-0.5~0.5)P0之间,占单个巴掌作用力的50%。     

旋转导向钻井工具导向力优化设计

以旋转导向钻井工具的导向工况为背景，从旋转导向钻井工具执行机构侧向力的规律分析入手，推导了侧向力和工具导向力的解析式，总结出了执行机构侧向力及其覆盖面角的变化规律、工具导向力及其覆盖面角的变化规律、工具导向力在导向方向及其垂直方向上两个分量的变化规律。从保持导向力平稳等目标出发，以上盘阀高压孔圆心角为基本变量，给出了最优的导向力及其产生的务件，为工具结构参数的设计提供了依据。     

内推指向式旋转导向工具及其导向力分析

旋转导向工具提供的导向力及工具结构决定了工具的实际造斜能力,是工具性能的重要评价指标之一。文章通过对内推指向式旋转导向工具导向执行机构力学建模,给出内推指向式旋转导向工具导向力的计算表达式,分析了工具结构参数、摩擦系数及钻井液压差对工具导向力的影响。研究表明,随摩擦系数增大,工具导向力小幅上升但工具稳定性显著降低,应通过封装和润滑设计减小工具摩擦系数;随工具导向执行机构调整楔块倾角增大,工具导向稳定性提高但导向力减小,在工具设计中应注意平衡二者关系;工具运动件质量和运动参数对工具 导向力几乎没有影响,主要通过增大钻具内外钻井液压差和伺服液缸活塞有效面积来提高工具导向力。     

旋转导向钻井工具执行机构推靠力规律分析

通过对旋转导向钻井工具执行机构柱塞个数大于2时其导向力、扩径力的分析研究,提出了“柱塞角”、“富裕角”和“间歇角”的概念,得出了工具的“柱塞”个数、工作中最多同时起作用的“柱塞”个数和导向力、扩径力之间的一般规律,指出最多的有效作用“柱塞”个数最好为大于“柱塞”总数的一半的最小整数,进一步为旋转导向钻井工具导向力优化设计及执行机械结构优化提供了理论依据。     

一种静止推靠式旋转导向钻井系统的设计方案

旋转导向钻井系统是在钻柱旋转钻进时,随钻实时完成导向功能的一种先进的钻井系统。介绍了西部钻探工程公司自主设计的静止推靠式旋转导向钻井系统的设计方案,采用模块化的设计理念将整个系统分为地面监控系统、双向通讯和动力模块、MWD模块和导向短节4大模块,各模块采用独立封装结构,用标准化接头连接,方便检测、维修和后续作业。重点介绍了导向短节的结构和旋转导向钻井系统的工作原理。     

磁短节等效磁矩的测量

旋转磁场测距导向系统是一种精确探测邻井距离的新技术,在复杂结构井钻井工程中正发挥越来越重要的作用。磁短节在钻井现场地表的等效磁矩是判断旋转磁场测距导向系统测量结果可信度的重要依据之一,磁短节等效磁矩的测量是旋转磁场测距导向系统作业中的关键环节之一。根据磁偶极子周围空间磁场分布规律,推导了旋转磁短节周围空间远场的磁场分布规律,给出了磁短节等效磁矩的间断测量法和磁短节等效磁矩的连续测量法,并对这两种测量方法操作的难易程度和影响测量精度的主要因素进行了初步探讨。研究结果表明,磁短节等效磁矩的连续测量法具有影响因素少、测量精度高及操作简单的特点,更易于现场应用。     

EILOG-05旋转短节的改进和应用

文章分析了EILog-05快速成像测井仪器在大斜度井筒测量过程中,连续井斜和X-Y双井径难以测得满意曲线的原因,探讨了仪器上提测井时的主要影响因素,引入了旋转短节及铰链解决方案。     

旋转磁导向系统井下磁源优化设计

为了提高随钻探测过程中永磁体磁源的磁性能,增大磁源信号的使用范围,对旋转磁导向系统井下磁源进行了优化设计研究。根据电磁场理论及所用磁源的特点,建立了圆柱形永磁体电流模型;利用矢量磁位方程推导出圆柱形永磁体截面直径和长度与其空间磁场强度的关系,圆柱形永磁体的截面直径和长度决定了其空间磁场强度;并对不同几何参数的圆柱形永磁体和其所在磁短节的空间磁场强度进行了测量和分析。永磁体长度一定时,直径从10 mm增大到20 mm,其空间磁感应强度增加了近80%;长度从50 mm增大到100 mm,其空间磁感应强度增大了近200%。试验表明,内部并排平行放置永磁体的磁短节空间磁场强度与圆柱形永磁体的直径和长度均呈单调递增关系。等体积永磁体的空间磁场测量结果表明,长度与直径之比越大,永磁体空间磁场越强。因此,合理设计永磁体的几何参数,可以增强磁短节的空间磁感应强度,提高测量的准确性。      

旋转导向工具心轴弯曲对悬臂轴承影响的研究

指向式旋转导向工具利用心轴的弯曲变形达到导向钻进的目的,在轴承受力分析的基础上,选择滚针轴承达到心轴上部的悬臂轴承限制心轴弯曲的目的,但是心轴的弯曲会影响滚针轴承的工作及寿命。通过对心轴弯曲变形的力学分析,建立了心轴在静态偏置状态下的挠曲线方程,得出在滚针轴承处心轴的挠度值与偏置力之间的关系曲线,利用试验验证了力学分析的合理性;并通过试验研究了在静态和动态2种工作条件下心轴弯曲对滚针轴承工作的影响。结果表明,心轴的弯曲变形是滚针轴承失效的主要原因;采用组合轴承或硬质合金轴承可以改变轴承的受力状态以延长轴承的工作寿命。     

煤层气方位伽马测量短节的研制

针对传统的煤层地质导向技术不能实时、有效地获取地层层位信息,研制了煤层气方位伽马测量短节。该短节直接接于螺杆上方,这样做到测点距钻头最近,而测控电路控制伽马数值的采样速率最高可达到4次/s,因此当井眼轨迹偏离时,能够准确指导工程师在最短的时间内调整钻头在煤层段前进。现场应用结果表明,在煤层气导向作业中,相对于传统伽马测井技术而言,方位伽马测井技术的测量值与空间方位相关联,具有及时发现、及时调整的优势,减少无效钻时15%,煤层钻遇率超过98%,真正实现了煤层导向实时决策。     

偏置工具后置式旋转导向系统导向性能分析

对新提出的偏置工具后置式旋转导向系统的导向机理、导向性能及其影响因素等做了理论分析 ,由此得出 5点结论 :(1)偏置工具后置导向的造斜能力随钻压的增加而减小 ,通过控制钻压可在一定程度上控制工具的造斜率 ;(2 )偏置工具后置导向的底部钻具组合中 ,应使偏置工具与近钻头稳定器间的距离保持在 6m以上 ,按常规钻具选配 ,其间可接 1根 (约 9m)钻铤 ;(3)不论增斜还是降斜 ,偏置工具后置的导向能力远优于前置方式 ;(4)近钻头处的钻压、弯矩、冲击、振动等是整个底部钻具组合中最强的 ,将偏置工具安放于工作环境相对较好的后置位置 ,可改善偏置工具的工作条件 ,减少其非正常损坏的几率 ;(5 )偏置工具后置在非导向状态下 ,其柔性钻铤以下的底部钻具组合相当于一套稳斜或微增斜钻具组合 ,符合导向钻具组合的施工需要。     

用解析法和计算机作图法计算XAU短节的推靠力

XAU短节是法国SERCEL公司生产的MAXIWAVE多级数字阵列VSP采集系统中的核心部分,短节自身带有推靠,但根据使用手册等现有资料无法清楚知道在不同井径中推靠力的大小。文章通过综合运用解析法和作图法,经实际计算对此作出了准确回答。     

井口双法兰JS—A型短节的设计

井口双法兰JS—A型短节,可减少试压工作中的劳动强度,把两次拆装减少为一次井口装置拆装,并可多次使用。文中介绍了加工方法和使用注意事项。     

雅克拉凝析气井井下流动短节断裂失效分析

雅克拉凝析气井井下流动短节多次发生断裂事件,造成高额的修井维护费用。为提高井下流动短节在服役环境使用的安全性,有必要弄清其断裂失效原因,为优选材质提供依据。通过对YK8和YK14H井井下流动断裂短节取样,利用金相显微镜、扫描电镜、荧光光谱仪、X衍射仪对井下流动短节腐蚀试样进行表面形貌、腐蚀产物组成分析,研究井下流动短节断裂失效原因,结论为材质硬度超标和在井流物H2S和CO2腐蚀环境下的腐蚀。优选材质是减少流动短节断裂最有效的方法。     

坐落短节悬挂速度管柱技术的研究与应用

青海低产气井大修措施后,采用现有速度管柱带压投放技术存在作业时需额外加装井口专用悬挂器,作业后主阀人为设置失效导致浪费,以及作业井口和生产流程改动大等问题。鉴于此,充分结合大修措施井井口零压的特殊条件,并借鉴与常规油管悬挂完井方式接近的芯轴式速度管柱悬挂技术,研发了坐落短节悬挂速度管柱技术及其低成本配套工具。该技术具有前后工艺衔接性好、不动井口作业、施工配套少、作业风险可控性高及作业后见产快等特点。通过在东坪气田2井次的现场应用,验证了工艺的可行性和配套工具的可靠性,并证实该技术适应性好,在减轻人员劳动强度、作业提速和降本方面效果显著。坐落短节悬挂速度管柱技术为低产气井大修措施后投放速度管柱提供了一种较为理想的新方法。     

高含硫井放空短节爆管原因分析

对某高含硫井放空短节爆管原因进行了调查研究,分析了短节爆管形貌,对爆管短节材质、现场类似短节材质和库存备料材质等进行了试验。通过调查研究和试验对比分析,认为爆管是高含H2S环境下管材的氢致开裂,材料用错和硬度超标是爆管主要原因。