连续管钻井电液定向器结构设计

由于连续管在井眼中不旋转,井下定向困难,严重影响连续管钻井技术的应用与推广。为此,设计了一种适用于小井眼钻井的连续管钻井电液定向器。该定向器通过控制地面泵钻井液压力及排量的大小来改变锁紧套的位置,从而实现定向器在定向模式与锁紧模式之间的转换。对锁紧套进行了轴向受力分析,建立了锁紧套下移及复位时的受力模型;运用标准κ-ε模型对钻井液流经锁紧套所形成的前后环形端面压力差进行了数值模拟。模拟结果表明,该电液定向器定向过程中的最佳排量为9.75~10.90 L/s,锁紧过程中所需最佳排量为6.00~8.25 L/s。相比于液压定向器,电液定向器可连续旋转、双向定向,并能够消除定向段的"鱼尾"现象,有利于水平段的延伸;相比于电驱动定向器,电液定向器可利用压差锁紧工具面,实现工具面的精确摆放。研究结果可以为国内连续管钻井高端定向器的研究设计提供参考依据。     

连续管钻井电液定向器工具面角度调整分析

针对连续管钻井(CTD)过程中无法实时摆正工具面的问题,在设计CTD电液定向工具(EHO)的基础之上,分析了该工具实时调整工具面的方法。以连续管钻水平多目标井为例,在建立大地坐标系与EHO局部坐标系的空间位置变换关系基础上,根据工具面角度调整特点及电液定向工具的结构参数,得到了适合EHO控制工具面角度的调整方法,即控制活塞的往复轴向移动,使工具面角度能够在-180°~+180°范围内精确调整,并得出工具面角度变化与活塞位移的关系。现场试验结果表明,在该调整方法的指导下,新型EHO满足实时精确双向摆正工具面的要求,解决了传统定向工具定向效率低下的问题。研究结果有助于国内连续管钻井技术的发展。     

连续管钻井电液定向装置工具面调整方法

针对连续管钻井过程中工具面难以及时摆正的问题,研究了连续管钻井电液定向装置工具面调整方法。在设计连续管钻井电液定向装置结构的基础上,应用空间圆弧轨迹矢量描述方法,按照工具面调整方式及该电液定向装置的结构特点,提出了适合该装置调整工具面的方法,并建立了滑动螺母运动位移与工具面调整角度的函数模型。研究发现,控制滑动螺母在一个行程（0~110 mm）内往复轴向移动,可带动定向装置中的螺旋芯轴双向旋转工具面;工具面角在0°~360°范围内变化时,滑动螺母运动位移与工具面角调整量呈“折线”关系,且在每条“折线”的两斜直线段上,滑动螺母运动位移随工具面角调整量均呈线性增加关系。研究结果表明,该新型连续管钻井电液定向装置的工具面调整方法切实可行,有助于提高连续管钻井效率,有利于推动国内连续管钻井技术的研究与应用。      

新型连续管钻井用电液定向装置的研制

由于受到下入方式的限制,连续管无法在井眼内旋转,造成定向困难,严重影响了连续管钻井技术的应用与推广,为此,设计了一种连续管钻井用电液定向器。通过电子控制-液压驱动-机械传动的方式对底部钻具组合工具面进行调整,实现连续管定向操作。通过机械传动系统受力分析,得到摩擦系数与接触倾角对机械效率和输出扭矩的影响;建立了液压驱动系统的动态特性模型,仿真了整个液压驱动过程,得到各个阶段中活塞位移和活塞受力的变化情况,以及传动接触面冲击力与活塞运动速度的关系。研究结果为定向器机械传动系统和液压驱动系统的优化设计提供了理论依据。     

连续管钻井定向器技术现状与发展建议

连续管钻井定向器是连续管钻井的核心工具,它通过调整马达工具面来控制井眼方向,决定了连续管钻井过程中轨迹控制的技术水平,但是目前国内还处于产品空白阶段。为此,重点介绍了国外Schlumberger、Weatherford、Baker Hughes和Sperry-Sun等公司的液压定向器、电驱动定向器和电液驱动定向器的工作原理及技术特点,阐述了国内连续管定向器的研究现状及国外连续管定向器的最新发展动态。最后针对国内连续管钻井定向器研究存在的问题及技术难点提出了具体发展建议:1加快电液和电控等高端定向工具的研究速度;2加强对定向器锁紧装置的研究;3形成高端定向器从操作、定向到锁紧的一整套理论,以此对定向器进行精确、合理的设计指导。     

连续管钻井液压定向器的研制

连续管钻井定向器是连续管钻井必不可少的一种工具,但现有液压棘轮式定向器存在单次转向角度大,转向精度低且单次转向角度不可调等缺陷。为此,设计了连续管钻井液压定向器。该定向器通过控制地面泵的排量和压力来完成转位和复位动作,实现对井下工具面角的调整;同时可以在入井前改变转角控制机构的长度,来控制单次转位角度。对该定向器的工作排量及输出扭矩进行了计算,确定其工作参数为:转角可调范围5°～30°,工作排量8.02～12.74 L/s,最大扭矩89.46～125.37 N·m。通过对关键部件进行强度校核,验证了工具结构设计的合理性。地面测试结果表明,该液压定向器能够根据排量的变化来控制转位动作,从而达到调整工具面角的目的。     

连续管钻井肋式定向器执行机构偏置位移优化

为了提高连续管肋式定向器井眼轨迹控制效果及定向效率,结合最小能量原则,建立了肋式定向器执行机构偏置位移矢量模型。根据旋转偏置位移理论对定向器的执行机构进行偏置位移矢量合成与分解、分位移矢量求解、工作过程与工具面数学关系分析,提出了分位移矢量计算方法。并结合实际工程中的设计要求,采用就近原则和最小能量原则进行三翼肋分位移矢量计算。综合考虑井眼扩大、实际钻进时定向器外套的转动等影响,建立了连续管定向器纠偏过程中“定向模式”及“保持模式”的肋位移控制方案,得到了肋位移变化的规律。研究结果表明：连续管钻井肋式定向器工作过程中,单肋位移的幅值决定了合位移的大小;在导向过程中,当三翼肋工具面角相隔120°时,某些运动规律相同;连续管钻井进入斜直井段时,此时不存在工具面,此时属于“钻进模式”,各肋位移相同。所得结论可为连续管钻井肋式定向器导向控制提供理论基础。     

连续管钻井液压定向器的设计与室内试验评价

为了解决现有连续管钻井液压棘轮式定向器所存在的单次转向角度大、不可调及转向精度低等问题,设计了一种连续管钻井液压定向器,该工具以钻井液为驱动介质,在介质的压力变化下,通过内部结构使轴向运动转变为周向旋转,产生转向动作,且单次转向角度小,可进行控制,能更精确地进行井下定向工作.将设计结果做成实体样机进行室内试验,通过调整...     

连续管钻井震击工具的设计及研究

在连续管钻井过程中,由于连续管自身的特性,其加压后易出现摩擦自锁,进而导致轴向力传递效率低下、在水平段延伸困难等问题。为此设计了一种连续管震击工具,该工具通过提升泵入排量来启动工具,同时产生轴向震击和周向旋转,一定程度上解决了连续管钻井过程中的加压和托压问题,并且能提高机械钻速,延长钻头寿命。对工具关键部件冲击砧和圆柱销进行了有限元分析,结果表明其强度设计合理。针对工具的工作机理、震击频率和密封强度进行了地面试验,工具在工作频率达17～25 Hz、工作转速为3～11 r/min时,经长时间反复震击,没有出现泄漏,可正常工作,证明其设计合理、技术性能可靠。研究结果为国内连续管震击工具的研制提供了技术支持。     

连续管钻井减阻技术发展

连续管钻井技术在油气开发领域的应用越来越广泛,尤其在水平井、大位移井、多分支井、老井加深和侧钻等技术领域更具有其独特的优势。连续管因其刚度小、不旋转等原因,导致摩擦阻力大,压力传递困难、易屈曲,严重限制了连续管的应用。针对连续管钻井减阻技术,阐述了振荡减阻器、润滑剂和牵引器减阻原理。介绍了几种先进减阻工具的结构、原理和应用情况。提出了我国连续管减阻技术的研究方向。     

连续油管钻机现状和发展趋势

在总结连续油管钻井发展历程的基础上,对常规连续油管钻机、复合连续油管钻机和连续油管旋转钻机的结构形式和工作原理进行了介绍,并对连续油管钻机的发展趋势进行了分析。分析认为,连续油管钻井技术能实现安全、高效、低成本开发油气藏的目的,具备易于实现自动化和智能化等优点,体现了国际石油钻井技术发展的总趋势。预测连续油管钻机将成为21世纪的主要钻井装备。     

国外连续管钻井系统发展与应用

随着连续管钻井装备、钻具组合和钻井工艺的不断发展,连续管钻井技术作为一种成本低、效率高、安全可靠的新技术,已成为钻井领域的技术热点。介绍了连续管钻井系统的构成; 总结了连续管钻机发展历程和技术特点; 分析归纳了典型连续管钻具组合的结构及特点。提出了连续管钻井系统在国内的发展思路。     

连续油管钻井技术的发展及应用

叙述了连续油管钻井技术的发展历程、优缺点、连续油管钻井所需的地面设备和井下工介绍了连续油管钻井在国外的应用情况和最新进展。     

连续管钻井水力加压器结构设计

连续管钻井过程中,底部钻具组合无钻铤,钻压施加困难。为此,设计了一种适用于88.9 mm微小井眼连续管钻井的73 mm三级水力加压器,建立了水力加压器串联在涡轮钻具上方时产生的轴向推力计算模型。为了延长水力加压器的工作寿命,设计了密封性能优良的车氏密封结构;主活塞杆与主缸体之间采用矩形花键连接方式,并进行了矩形花键连接副的接触应力分析。计算与分析结果表明,在钻井液排量5.0～6.0 L/s、密度1.05～1.20 g/cm3条件下可产生50～90 kN的轴向推力,完全满足88.9 mm微小井眼连续管钻井需要。     

液力转向器研制与应用

针对连续管管柱不能转动的固有特性,根据定向钻井的技术要求,通过在地面启停泥浆泵的方式,利用液力转向器驱动井下定向钻具组合进行转动,从而调整定向钻具的工具面,实现连续管定向钻井。连续管液力转向器可单次转动角度45°,额定输出转矩700～945 N·m。试验表明,外径95 mm的连续管液力转向器完全满足121 mm井眼连续管定向钻井的技术要求,实现了连续管定向钻井。     

对小井眼连续油管钻井技术优越性的认识

随着油气资源勘探开发不断向海洋和西部地区深入,钻井作业所面临的地质条件和自然环境更加复杂和恶劣,在技术、成本及环保等方面存在的问题更加突出。为此,小井眼井连续油管钻井作为一项优越性明显的钻井新技术,受到了国内外各油田和研究机构的重视和青睐。该技术具有降低成本、操作安全、利于环保、能应用于特殊环境和特殊的勘探开发中、易实现自动化和智能化等优点,体现了国际石油钻井技术发展的总趋势,必将成为21世纪主要钻井技术之一。     

连续管缠绕力学研究

运用弹塑性力学的方法建立了连续管在滚筒上受拉弯变形时截面弯矩和轴力的计算模型,并结合材料力学的分析方法建立了在不同缠绕松紧程度下张紧拉力、滚筒扭矩与连续管截面弯矩之间的关系模型,为连续管滚筒设计选取合适的马达扭矩和现场作业给定合适的马达压力提供了理论依据,同时也是进行连续管疲劳寿命分析的重要参数。     

连续管钻井减摩技术综述

连续管钻井应用越来越广泛,但由于连续管弯曲和连续管不旋转造成连续管钻井摩阻较大,限制了其应用范围,因此,减摩降阻成为连续管钻井扩大应用范围的关键。连续管钻井减摩降阻的思路是避免连续管屈曲和减小摩擦系数,主要措施包括使用大尺寸连续管、钻小尺寸井眼、在钻井液中添加减阻剂以及应用减摩工具等,其中牵引器和振动减摩器是较为理想的减摩工具。      

连续油管发展现状与趋势

从连续油管的材料、制造技术及作业技术等方面概述了连续油管的发展和应用情况,重点分析了TMCP态超高强度连续油管、调质型连续油管、耐腐蚀连续油管的技术发展趋势。分析指出,连续油管的市场前景良好,并且随着油气的深入开采和井况的日益复杂,从而对连续油管的规格及性能提出了更高要求;当前主要形成高强度低合金钢系列的连续油管,并出现了高耐蚀合金、复合材质以及调质型等多个系列的发展方向;未来连续油管的规格将向更大直径和长度的方向发展,性能向更高强度、更长疲劳寿命和更优耐蚀性方向发展,同时将更加关注产品的经济性及可制造性。