天然气水合物保温保压取心工具研制及现场试验

天然气水合物一般赋存在深海海底浅层地层中,受扰动易分解,采用常规取心工具难以取得样品,为此进行了天然气水合物保温保压取心工具的研制与现场试验。采用三维设计软件设计了绳索式天然气水合物保温保压取心工具整体结构,介绍了伸缩插入式、活塞射入式、冲击器冲击式和马达旋转式4种类型取心工具的具体结构和工作原理;为使研制的取心工具具有保持温度和压力、压力补偿、快速打捞和减小取心扰动等功能,研究了保温保压取心关键技术。通过室内模拟分析保压密封阀、保温筒、压力补偿装置、岩心管、绳索打捞回收装置等关键部件,证明保压密封阀可保压30.0 MPa,保温筒采取填充隔热复合材料二氧化硅气凝胶的方式,受环境温度的影响减小,其他部件的性能也都符合设计要求。南海LW3区块天然气水合物赋存区2口井13回次的取样试验结果表明,研制的绳索式天然气水合物保温保压取心工具能够成功取心,为国内天然气水合物的自主勘探取心提供了技术支撑。      

保温保压保形取心工具优化设计及应用

在精细评价非常规油气的赋存特点及制定高效合理的开发方案时,需要计算接近原始地层的含气量、孔隙度和渗透率等基础数据,为此,开发了保温保压保形取心技术。该技术优化了大通径球阀结构,使其取心直径和密封能力同步得到了提升,且球阀整体结构更加稳定;优化形成了气液补偿总成系统,可消除氮气补偿总成释放的氮气对岩心含气量测定的影响;优选的二氧化硅气凝胶保温材料与常规真空保温内筒相比,在保温性能、工艺加工及后期维护方面更具有优势。保压保温保形取心工具可在煤层气井和页岩气井的水平段进行保压取心作业,取心收获率均超过95%,地面保压率均达到85%以上。现场应用结果表明,该型取心工具现场施工工艺完善,保压、保气效果良好,可为深层非常规油气勘探开发提供技术支撑。     

保温保压取心工具球阀工作力学的有限元分析

运用ANSYS和Pro/E的交互式无缝连接技术,对现行GW194-70BYM型保温保压取心工具的球阀进行了有限元力学分析。分析结果表明,球阀仓的应力和变形数值分析计算结果与实物在40 MPa工作内压下实测数据非常接近;转轴在轴径变化的地方存在着较严重的局部应力集中现象,宜采用渐变过渡连接方式或适当增粗直径的方法进行解决;球阀仓在转轴的支撑处因结构不对称,在左上耳和右上耳部位的局部应力远大于材料抗拉强度极限,出现局部屈服的现象,降低了总体强度,建议增大左上耳和右上耳部位的几何尺寸。该项研究结果对于指导球阀机构的优化设计及提高其工作安全性具有重要意义。     

煤层气保温保压保形取心工具研制及现场应用

煤层气岩心从井下取到地面的过程中游离气逃逸、吸附气部分解吸和孔渗测试数据失真,严重影响了煤层气开发方案制订,为此研制了煤层气保温保压保形取心工具.设计了圆弧闭合球阀,采用全密封式球体仓,可耐受60 MPa压力,解决了保压密封失效的问题;设计了复合式保温取心内筒,采用橡胶筒存储煤心,以二氧化硅气凝胶为保温层,使取心工具具...     

GW-CP194-80M型煤层气双保压取心工具研制及现场试验

在煤层气取心过程中,煤心经过压力释放和取样操作,含气量与渗透率发生重大变化,测量数据失真,严重影响煤层气开发方案的制订。为获取覆压下原始状态煤心,减少因地层环境改变引起的煤心测试误差,研制了GW-CP194-80M型煤层气双保压取心工具。工具采用气液压力补偿技术和复合式胶筒保压内筒,可使岩心保持原始地层压力和适当围压,防止微裂缝的形成,还可实现地面带压拆卸,直接进行渗透率测试及临界解吸压力特征观测等后续测试实验。通过室内实验和现场试验表明,GW-CP194-80M型煤层气双保压取心工具性能可靠,技术可行,能有效保护岩心结构,达到双保压设计要求。该工具的成功研制,将为煤层气合理制订开发方案及精确计算含气储量提供重要的技术支持。     

深层超深层煤层气保压取心工具设计

针对常规煤层气取心工具和油气井保温保压取心工具难以在深层煤储层中获得高价值煤心的问题,依据深层煤层气取心的技术要求,设计了一种具备保压和密闭功能的深层超深层煤层气取心工具。该工具的保压内筒材质优选承压能力高、摩阻力小的7075型硬质铝合金;提出的智能钻杆和帕尔贴集成设计的复合式保温外筒设计方向,有助于解决常规电池的电量不足和电压不稳等诸多问题;优化设计的液压提升机构和压力补偿总成,可确保球阀密封更加可靠,有效降低已获取的原位煤心因地层环境改变而引起的理化数据分析误差。室内试验结果表明,液压提升机构与密封球阀功能性联机试验正常,压力补偿机构可以长时间耐压30 MPa,且工具本体与各部件未发生变形,满足深层保压技术需要。研究结果可为深层超深层煤层气保压取心技术的现场应用提供参考。     

保压储气取心工具设计研究

现有取心工具取出的岩心在提升到地面时脱离了其原有地层环境,使得岩心分析存在一定偏差,对油气勘探开发的决策产生影响。保压储气取心工具是为了维持岩心所在地层压力和储存地层中天然气水合物而研制的一种特殊取心工具。该工具在岩心爪组合件外套接了密封腔,钻具上提时密封腔密封内筒空间实现保压,这样能够极大减小岩心由于脱离原地层环境而产生岩心分析偏差的状况,使得油气勘探能够更加精准,同时该取心工具在内筒和旋转总成之间设置了用于收集取心地层油气的储气腔,能够进一步为油气勘探提供可靠的分析依据。     

保压取心工具差动总成的改进

BYM-Ⅲ型保压取心工具差动总成存在悬挂球阻碍差动滑套下行和关闭球阀的力不足等问题,为此,对保压取心工具的差动总成进行改进设计。改进中,选择内筒相对钻具上行方案,可控制差动速度,减少冲击破坏,并能提供足够大的内筒上举力;设计了台肩悬挂内筒结构,该结构中,钢球不会对挡球的滑套产生挤压力,可使差动动作顺利进行。在青海油田台6-28井进行的保压取心现场试验中,改进后的差动总成提高了取心工具下部球阀关闭成功率,该井累计收获率71.2%,远高于常规取心工具的50.0%。     

定向保液取心工具的研制与应用

定向保液取心技术是一种兼岩心定向和保液技术于一身的新技术，其目的是取全取准油田高含水层的原始资料，从而了解油水运移动态，确定残余油饱和度，掌握注水开发后地层层间变异规律和地层裂缝的分布规律。重点介绍了定向保液取心工具的结构、原理以及现场应用情况。     

GW-CP194-80A型保压取心工具的研制

保压取心技术可以使取出的岩心保持在原始地层压力状态下,能最大限度地减少岩心中油气等组分的损失,进而准确求取井底条件下储层流体饱和度等重要地层参数,是目前最先进且技术难度最高的钻井取心技术。但是,较之于国外同类产品,国内现有的保压取心工具在岩心直径和保压能力两项主要技术指标方面尚存在着明显的差距,尤其是在保压能力方面,难以满足深海钻探、陆上深井和水平井保压取心作业的需求,限制了该技术的应用范围和普及率。为此,基于已有的GWY194-70BB型保压取心工具,设计研发了GW-CP194-80A型起钻式保压取心工具(以下简称新工具)。现场应用效果表明:①通过采用可受控转动的大通径球阀密封装置和高强度保压内筒,新工具所取岩心直径由原来的70 mm提升到80 mm、额定保压能力由原来的20 MPa提升到60 MPa;②新工具的内提式差动总成和上下同步密封机构,有效地解决了大斜度井、水平井取心作业过程中球阀关闭、保压成功率低的难题;③新工具共应用于现场5口井27筒次,取心平均收获率为87.5%、保压成功率达92.6%。结论认为,新工具达到了岩心直径和保压能力的设计目标,满足了深海、深层、非常规油气藏保压取心作业的需求,可为常规及非常规油气藏的储层评价、增产改造等提供技术支撑。     

SLYb—8100型取心工具的研制与现场试验

在充分吸收现有取心工具技术特点及国内外同类产品优点的基础上 ,胜利油田钻井工艺研究院研制出SLYb— 810 0型取心工具。该型工具通过设置耐磨、耐温MC尼龙复合材料衬管 ,有效地降低了岩心进筒阻力 ,防止了岩心的堵塞、阻卡 ,提高了取心质量。使用该型取心工具先后完成 9口井的取心作业 ,累计取心进尺 312 72m ,心长 30 2 6 4m ,平均岩心收获率96 8% ,平均单筒进尺 7 4 3m。SLYb— 810 0型取心工具的研制成功是对国产取心工具的进一步完善 ,有效地解决了我国海洋油田中硬地层 ,特别是砾石层、破碎层的取心难题     

天然气水合物深水深孔钻探取心系统研制

海底天然气水合物在低温（0～10 ℃）、高压（大于10 MPa）、有充分的烃类连续补给并在水参与的条件下形成。对其常规取心和提取到地面的过程中,伴随温度压力的改变,很容易从固态变为气态,造成天然气散失而影响储层评价的可靠性。为此优选超高真空绝热方式设计金属保温筒和压力补偿方式实现保温保压功能,进而研制成功了天然气水合物深水深孔钻探取心系统：在取心实施过程中,利用取心专用钻杆将绳索取心内筒组合送入海底进行取心作业,取心结束后,从井口放入绳索提起取心内筒总成,带动活塞上行,产生负压使球阀关闭,实现保温保压取心;当需要进行全面钻进时,从井口投入全面钻进钻头塞堵塞流道,实现取心钻头快速钻进;连续取心时,用绳索提出钻头塞组合,然后投入取心内筒总成,实现取心作业。在胜利油田浅海区域成功地进行了该取心系统工作性能试验和现场模拟试验,结果证明：该系统能够实现保温保压取心的目的。     

HT-1旋转式井壁取心仪通信原理及干扰抑制

HT-1旋转式井壁取心仪以RS-485通信方式传输命令和数据,通信芯片采用半双工设计的MAX487芯片。出现通信干扰时,HT-1地面控制台上显示的所有遥测信号均随机跳变,且井下电机电源不能接通。通信干扰通常与传输线及通道绝缘、电缆缆芯信号分配方式、阻抗匹配、屏蔽地接触电阻、信号波特率等因素有关。文章介绍了一系列抑制通信干扰的方法和措施。     

松软地层取心工具加压机构工作状态分析

松软地层取心工具加压机构工作状态是分析一直是依靠经验和间接的地面显示来进行,缺乏理论和实验依据。文章针对加压结构的特点,从理论和实验两方面分析了加压结构的工作状态,给出了在直井和一定角度范围内斜井松软地层取心作业中,加压机构的安全工作状态和设计的指导原则,对提高松软地层取心作业割心的成功率有重要意义。     

天然气水合物钻探取心关键技术研究进展

天然气水合物是一种高效、清洁的新能源,由于它的不稳定性,采用的钻探取心装置必须具备保温保压功能。目前,国内的取样装置均是在调查船上进行作业的,仅限于在10 m之内的沉积物中取样,石油钻探用保压取心工具均无法达到该要求。国外资料调研表明,采用绳索保温保压取心方案可减少样品在起钻过程中的时间,使岩样尽量接近原始状态。简要介绍了国内外钻探取样技术的发展情况及天然气水合物取样方案的初步设想,目的是加快水合物的勘探步伐,使该清洁能源早日服务于人类。     

SZ-65型随钻取心技术研究与应用

随钻取心技术是在绳索取心技术基础上研制的一种不用起下钻换钻头就可以选择进行全面钻进或取心钻进的一种工艺。采用随钻取心技术取心时,由于不起下钻更换钻头,可以节省起下钻时间,从而大幅度地降低钻井作业成本和缩短钻井周期。取心时,只需在取心层位,从钻杆内捞出内筒组件和中心钻头,投入内岩心筒总成和打捞矛总成即可进行取心作业。研制的SZ-65型随钻取心工具在现场应用9口井,取心31筒,总进尺68.87 m,心长56.96 m,平均岩心收获率达82.71%。试验与应用结果表明,该技术具备广泛的应用前景。     

φ70补偿密度测井仪的改进及在大井眼测井中的应用

对Φ70补偿密度测井仪的推靠结构进行改进 ,采用单、双推靠结构 ,既保持了小井眼仪器的性能 ,又满足了大井眼井测井要求 ,提高了仪器的利用率和价值。