液封气减压装置的研制

为了提高气井带压作业过程中气体的有效密封,创新性地研发了液封气减压装置。该装置位于气井带压作业装置上部,主要由上下环形防喷器、液封气短节、蓄能器、传动缸、控制阀、水泵等组成。利用蓄能器原理,采用两个环形防喷器形成高压密闭腔体,采用液体辅助密封气体,并润滑防喷胶芯,提高胶芯使用寿命。经接箍通过环形防喷器时胶芯的形变与应力分析,表明胶芯橡胶的接触应力值变化比较稳定,可以实现对井下气体的可靠密封,提高气井带压作业的安全性能。     

补偿式多用途环形防喷器的研制

修井用闸板类防喷器存在的问题是:2个闸板难同步关闭、密封油管后不能调整管柱、手动闸板防喷器关井慢、液动闸板防喷器的结构复杂和成本高、单闸板防啧器的功能单一、多闸板防啧器的高度较高和体积大、闸板防喷器封井具有局限性等.研制了补偿式多用途环形防喷器.该防喷器通过从上部拧入不同的补芯,实现密封油管、电缆、钢丝绳及全封空井等功用,而且可以带压调整钻具,实现了一机多用.远程控制箱关井反应迅速,操作简单方便,现场使用效果好.     

防喷器承压起下钻模拟试验装置研制

为了研究防喷器在井筒带压起下钻作业工况下的密封性能,研制了防喷器承压起下钻模拟试验装置。包括能够模拟35 MPa带压环境的井口系统和起下钻速度达到600 mm/s的起升装置。此试验装置可用于防喷器的性能试验和密封胶芯的可靠性研究。介绍了该试验装置的井口系统、液控系统、电控系统的设计原理。试验结果表明:该装置能够满足防喷器的承压起下钻试验要求。     

高压分注井全过程带压作业管柱

针对高压分注井带压作业过程中存在的管柱内堵塞器投堵位置不确定、油管内密封工具耐压低、分注工具段内无法堵塞密封、不能实现全过程带压作业的问题,研发了高压分注井全过程带压作业管柱。该管柱下入后,无需投捞,双密封洗井阀地面加压即可启动注水阀;通过配套高压自密封配水器和预置式油管堵塞器等工具,解决了油管内分注工具段封堵问题,实现了分注管柱起出过程的整体密封;通过管柱底部配套双密封洗井阀,解决了分注管柱下入过程的密封问题,还可满足反洗井工艺要求。高压分注井全过程带压作业管柱在冀东油田累计应用60井次,最大施工井斜56. 7°,工具最大下深4 285 m,满足50 MPa内分层注水需求和21 MPa内带压作业需求。应用该作业管柱可缩短作业周期,提高作业效率,降低施工成本。研究结果可以为注水井带压作业管柱的设计提供参考。     

用于下套管和油管作业的机械化系统

美国BJ Tubular Service公司开发出一种用于油田下套管和油管作业的全机械化系统。据称，这种下套管和油管作业的全机械化系统可用于下φ177．8-914．4mm（7-36英寸）的套管和φ114．3-177．8mm（4．5-7英寸）的油管以及割缝衬管，可大大提高作业安全性和作业效率。     

高压油水井带压作业工艺研究

高压油水井带压作业工艺适用于油套压力在20MPa以下的油、水井带压施工作业，不压井、不放喷、带压安全起下管柱。该装置由油管堵塞器、井控密封系统、加压举升系统、附属配套系统、液控操作台及相应工具组成。该装置成功地解决了油套环空及油管内部的密封问题，实现管柱带压作业。该工艺技术在大庆、吉林等油田成功地完成了450口井的带压维修作业，取得了较好的经济效益。     

撞击式静液压油管桥塞的研制与应用

针对滑块式油管堵塞器在不压井起管柱作业油管内堵塞密封中出现的自密封皮碗易磨损失效问题,研制了撞击式静液压油管桥塞。该油管桥塞采用单级双向楔形卡瓦和带防凸保护的大变径压缩式密封胶筒,并设计了静液压坐封系统及撞击控制指令系统,实现了液压输送、地面投棒撞击发射坐封指令以及静液压系统接收指令启动坐封程序完成油管内密封过程。该油管桥塞在中原油田规模化应用80余井次,配合地面环空密封设备及液压动力控制系统完成不压井起管柱作业,其中最大密封深度3 919 m,最高密封压力为24 MPa,现场应用成功率100%,解决了不压井作业遇到的各种管柱油管内堵塞密封问题。该产品的研制成功为不压井作业油管内堵塞密封提供了可靠的技术支持。     

防喷器高温高压密封试验装置研制

深井通常伴随着高温、高压,为了确保钻井安全,防喷器必须具有可靠的密封性。研制了一种防喷器高温高压密封试验装置,可对防喷器进行高温、高压的密封试验。介绍了该装置的总体方案、中央控制室、热油站、安全控制系统、升压系统、加热线圈。进行了防喷器φ89~φ149mm变径闸板、φ149mm半封闸板的高温高压密封试验,取得了良好的效果,为防喷器在高温高压环境下工作安全性提供重要技术支撑。     

水平井替浆酸洗配套工具的研制

针对如何解除裸眼与筛管环空钻井液的污染问题,以及如何对目标储层实施替浆、酸洗、防膨等工艺措施,采用了替浆酸洗工艺技术。该技术通过替浆酸洗工具和工艺管柱在水平井裸眼筛管防砂完井后,对裸眼井的砂岩地层进行酸化(酸浸)。替浆酸洗工具主要包括洗井阀总成、洗井胶碗封隔器、φ139.7mm(51/2英寸)扶正器和φ73mm(27/8英寸)油管泄油器,具有设计合理、简单、密封可靠和使用方便等优点。工艺管柱自下而上为中心插管+下洗井胶碗封隔器+下扶正器+油管+上洗井胶碗封隔器+上扶正器+泄油器+油管至井口。现场应用表明,该工具完全满足替浆酸洗作业的需要,各项性能指标达到了设计和使用要求。     

带压作业技术在吉林油田的应用

带压作业是利用并控设备控制井口压力,对高压油水井在不压井、不泄压的情况下进行修井作业的一项技术,技术的关键是要解决油管内部堵塞、油套空间动态密封和欠平衡状态下管柱的控制问题,防止施工作业时油管内、油套空间喷液和管柱上窜.油管内防喷通过堵塞器实现,油套空间密封和管柱控制通过带压作业机实现.近几年来,带压作业技术在吉林油田得到快速发展,特别是2010年,加大力度发展带压作业技术,集中解决问题区块遗留难题,累计实施514口并,减少泄压放水89×104 m3,综合创效超过2亿元,有效地控制了注水并排放,减少了环境污染,社会效益明显.     

新型带压作业防喷装置

针对目前带压作业防喷装置存在承压低、胶心寿命短以及安全性差的问题,研制了一种新型带压作业防喷装置。该装置在接箍探测器和压力平衡装置的配合下,通过2个闸板防喷器倒换开、关,使管柱接箍通过井口,在带压密封状态下完成管柱的起下操作。接箍探测器在起下油管柱偏离中心小于10mm时,能够准确探测出油管接箍通过时的位置,并能发出声光报警信号。大庆油田3口高压水井的现场试验结果表明,该装置能够满足高压注水井的带压作业需要,可实现缓冲条件下的卸压和升压,并且操作安全、方便。     

环形防喷器封井过程的数值模拟

环形防喷器是石油钻井行业常用的重要设备,但是国内在大口径、高压力级别的环形防喷器的设计和制造方面,还不能完全满足生产需要。为此,在建立锥形胶心环形防喷器的三维有限元模型的基础上,通过对无钻杆和φ89mm钻杆2种状态下封井过程的数值模拟,得到了胶心变形时各部分橡胶的运动规律和应力、应变的分布状况,指出容易发生破坏的部位,分析了封井时密封部位接触压力的分布形态和变化规律,为设计和使用环形防喷器提供了理论参考依据。     

带压作业油管接箍探测仪的研制

研制的带压作业油管接箍探测仪主要由传感器、报警器、激磁器等部分组成。它利用油管接箍通过时对激磁器与传感器构成的稳定磁场的扰动行为,触发传感器发出脉冲信号并传递给报警器,报警器将信号处理后发出声光报警,为工作人员进行下一步的操作提供控制指令。现场应用证明:采用油管接箍探测仪可以使环形胶心工作寿命延长2倍,仅此一项,每年可节约成本84万元,取得了很好的经济效益;接箍探测仪的使用,提高了带压作业操作过程的安全性和可靠性,使生产效率大大提高;同时为带压作业实现自动控制奠定了一定基础,具有良好的推广应用前景。     

便携式井口防喷器试压装置研制与应用

针对油田修井用井口防喷器日常密封性试压检查不能在修井作业场实现的难题,研制了便携式井口防喷器试压装置。该试压装置能在修井作业现场对防喷器试验检查,及时发现存在的故障及安全隐患,提高井口防喷器使用的可靠性和安全性。现场应用表明：该试压装置设计合理,技术先进,使用方便,运行安全可靠,可满足井口防喷器的日常性密封试压检查的需要,能减少修井作业安全事故的发生。     

合理选取液压锥形防喷器胶心锥形半角的力学条件

根据液压锥形防喷器密封工作状态及工作性能要求,建立了胶心抱紧力q与胶心锥形半角θ间的函数关系,确定了q和θ的取值范围。为保证防喷器正常工作,提出了合理选取θ角的力学条件。     

沧东凹陷页岩油水平井不压井作业技术

沧东凹陷孔二段页岩油储层属于特低孔、特低渗储层,泥质含量高,作业过程中极易因压井液等外来流体侵入造成污染.针对这一问题,对页岩油井常用的有杆泵、电动潜油泵举升工艺及其生产管柱和井下工具进行优化设计,形成了由预制内防喷工具不压井作业技术、可控桥塞暂闭井筒完井技术和敷缆连续油管带压下泵技术等组成的沧东凹陷页岩油水平井不压井...     

带压作业闸板防喷器关键部件的有限元分析

带压作业闸板防喷器的关键部件是密封胶心和壳体,分别采用尼龙与帘线-丁氰橡胶复合材料和合金钢锻件制造。以SolidWorks及Cosmos有限元软件为平台建立了数值模型,对胶心和壳体进行了受力数值模拟计算。计算结果表明,在20MPa的压力作用下,胶心接触压力最大值位于尼龙下端棱角位置,达9.7MPa,橡胶翼板无明显应力集中现象,胶心结构强度满足要求;壳体在系统压力为35MPa时,其内壁最大应力为222MPa,安全系数为2.8,满足设计要求。有限元数值模拟为带压作业闸板防喷器的设计提供了参考依据。     

页岩气水平井连续油管带压打捞长电缆技术

为解决页岩气水平井泵送桥塞射孔联作时长电缆落井不易打捞的问题,研究了连续油管带压打捞长电缆技术。采用CCL磁性定位器探测鱼顶位置,然后下入"低速螺杆+外钩"的井下工具组合打捞落鱼,利用低速螺杆转动外钩捕获电缆,落鱼起至井口后利用电缆防喷器夹持电缆,打开井口防喷管,分段起出电缆。涪陵地区某井利用该技术成功打捞出了81.00 m长的电缆及通井工具串,取得了良好的现场应用效果。连续油管带压打捞长电缆技术解决了电缆在水平井井下位置不易精准定位、连续油管不能旋转和长电缆无法完全起至防喷管内等难点,为页岩气水平井打捞长电缆提供了一种不污染地层、安全可靠和灵活高效的方法。      

暂闭井带压作业机控压钻磨水泥塞技术及应用

修井机和连续管钻开暂闭井上部井段水泥塞后,水泥塞下方的圈闭压力突然释放易导致钻具飞出、设备和钻具受损以及井喷事故。采用带压作业机控压钻磨暂闭井上部井段水泥塞,能在管柱自重基础上施加足够高的下压力,工作防喷器回压控制能力高,钻塞管柱刚度强,能有效预防此类事件发生。针对带压作业机钻磨水泥塞存在的技术难点,从防喷器组合、地面流程、钻具组合、施工工艺等方面进行优化设计,形成一套“主动加压＋复合旋转＋平衡背压”的带压作业机控压钻磨水泥塞技术,能够有效应对桥塞或水泥塞下方可能圈闭有高压的风险,满足暂闭井钻塞的施工要求,且对道路、场地要求低,不需基建,作业周期短,可大幅降低作业成本。该技术在现场应用11井次,效果良好,为暂闭井、高压气井钻塞作业提供了技术借鉴。     

新型大直径深井抽油泵防喷脱接器研制和应用

在油田修井作业中,研制应用大直径深井抽油泵二次作业油管内防喷工具是实现安全生产、无污染作业的重要发展方向。介绍了FTJ-2型大直径深井抽油泵防喷脱接器的结构和工作原理,它集防喷、对接、脱锁3种功能于一体,具有超强承载、结构简单、实用性强的特点。现场应用表明,该防喷脱接器能实现不压井作业,对接脱锁率高,二次作业密封性强,具有较好的推广应用前景。