低压小型旋转控制头设计与试验分析

煤层气欠平衡钻井周期短,井口压力低,采用常规油气钻井用旋转控制头会造成成本高、不易搬迁运输以及与小型煤层气钻机不配套等问题。结合煤层气钻井特点,设计了一种用于煤层气欠平衡钻井的低压小型旋转控制头。分析了轴承配置应满足的要求,对旋转动密封、旋转壳体、壳体本体和冷却润滑系统等主要零部件进行了结构设计并制造了样机。依据旋转控制头的性能标准对样机进行了台架试验,结果表明所设计的旋转控制头能够较好地满足煤层气钻井的要求。     

煤层气欠平衡钻井专用旋转控制头在郑试平4H井的应用

为了完善煤层气欠平衡钻井国产配套设备,缩短钻井周期,降低移运成本,设计并试制了煤层气钻井专用低压小型旋转控制头,并在沁水盆地郑庄区块郑试平4 H井进行了现场试验。检验了旋转控制头与欠平衡钻井工艺的匹配性能,测试了旋转控制头的整体使用性能,证明了产品结构设计的合理性。该设备可有效密封井口环空压力,轴承组、动密封件以及润滑冷却系统在连续运转479 h情况下无任何异常状况,顺利地将钻井液导入泥浆罐。理论与现场试验结果表明:旋转控制头的结构设计合理,冷却润滑系统可以有效保护动密封件及轴承组,胶芯寿命满足现场使用要求,可进一步推广应用。     

高压旋转防喷导流系统的试验研究

为适应快速发展的欠平衡钻井工艺对井口压力控制设备的要求，研制了一种具有自主知识产权的高压旋转防喷导流系统。为全面检测该系统的性能是否达到了设计要求，能否满足欠平衡钻井井口压力控制的要求，进行了长时间的室内运转试验和现场试验。试验表明，系统额定静密封压力达到35MPa，动密封压力达到17．5MPa，冷却、润滑动力装置和远程控制监测装置能够自动调节系统压力和温度，系统的各项性能指标达到设计要求，总体性能达到国际先进水平。     

旋转控制头综合试验台体积补偿系统

1 旋转控制头综合试验台原理旋转控制头是实施欠平衡压力钻井最关键的设备。为了对其进行室内测试 ,设计了旋转控制头综合试验台。在对控制头进行动压试验时 ,先把一根试验钻杆装到控制头中 ,再把控制头及其底座一起安装到控制头试验台上 ,试验钻杆联接到活动横梁上的的短轴上 ,控制头底座底部法兰由液压卡箍固定。为模拟现场使用的六方钻杆 ,试验钻杆上有一段为六方截面。试验钻杆与控制头之间由控制头上的胶芯进行密封 ,控制头与其底座之间由专用密封圈进行密封 ,控制头底座底部法兰与液压卡箍的盲法兰之间由钢圈进行密封 ,这样 ,在控制头…     

煤层气欠平衡钻井专用旋转控制头方案设计

针对我国煤层气钻井缺乏专用配套工具及装备,煤层气欠平衡钻井技术应用受到限制等现状,开展了煤层气欠平衡钻井专用旋转控制头的研究。根据煤层气钻井的要求及现有石油钻井用旋转控制头的相关标准,对煤层气欠平衡钻井专用旋转控制头进行了方案设计并提出了研究中需要解决的几个关键问题,为产品设计及研发奠定了基础。     

连续管作业机滚筒液压传动系统方案设计

为进一步提高连续管作业机滚筒的性能,使滚筒能更好地与注入头进行协同工作,满足各种作业工况要求(尤其对于橇装设备及超深井复杂作业),对滚筒液压传动系统方案进行研究。通过分析滚筒工况,对3种滚筒液压传动系统方案进行对比分析,得出最优方案并进行试验验证。现场应用情况表明,所采用的方案能满足作业时的多种控制要求及各种作业工况,操作简单、安全可靠,进一步提升连续管作业机性能。     

单点系泊输油旋转接头结构设计与分析

单点系泊系统中,旋转接头由于设计难度大、制造工艺复杂以及密封性能要求高等特点,一直被国外公司作为核心技术而长期封锁,国内目前还没有自主设计制造的单点系泊旋转接头投产使用。鉴于此,根据单点系泊输油终端的功能需求总结了输油旋转接头的结构设计技术要求,并根据规范设计了一种单通道轴向旋转接头,对该旋转接头的结构型式进行了论证及壁厚计算;通过有限元分析计算了旋转接头结构所受应力及变形,验证了装置的本体结构所受应力小于其许用应力,轴承安装螺栓所受最大应力在其屈服强度范围内,密封间隙的最大变形量在密封件要求的范围内,从而有效地保证了旋转接头装置密封性能的可靠性;最后采用设计的旋转接头台架试验装置对旋转接头原型样机进行了旋转效用试验、静态密封试验和动态密封试验,试验中未出现密封泄漏,进一步验证了旋转接头结构设计的可靠性。该项研究提供了单点系泊旋转接头的设计与验证方法,对旋转接头的国产化应用具有一定的借鉴意义。     

深水钻进中采用低密谋钻井液的必备设备

欠平衡钻井技术在降低成本和提高油气藏产能上的显著效果促进了采用该技术所需的旋转控制头和其他设备的巨大进步。为了在深水浮式钻井平台上应用低密度钻井液技术和设备,巴西石油公司和其他几家作业和服务公司组成联合项目组,开发出了外隔水管旋转控制头、螺旋式多相分离器等设备,并在巴西海上Campos盆地深水油田浮式钻井平台上进行了低密度钻井液现场试验。     

浅谈旋转控制头的发展趋势及应用

介绍国外旋转控制头的发展现状,对比分析国外环形胶芯型和膨胀胶型旋转控制头的性能特点,分析不同类型旋转控制头的密封结构特点,介绍日益增长的旋转控制头的应用,指出旋转控制头的发展方向,建议进行旋转控制头的国产化研究。     

基于PLC的自动喷砂机伺服控制系统研究

针对自动喷砂除锈机伺服控制系统的设计要求,进行了机构的正逆运动学分析及非线性分析,在此基础上,提出了三闭环控制方案,并建立了控制系统的模型。利用MATLAB分析软件,对控制系统进行了仿真分析,并根据仿真分析结果进行了控制系统的应用试验。试验结果表明,自动喷砂除锈机伺服控制系统具有良好的运行特性,满足设备的各项要求。     

高参数机械密封试验台数据采集及控制系统

对热流体动压机械密封的试验装置进行了优化设计 ,包括供油系统、数据采集及检测控制系统的硬件设施 ,并开发了测控系统软件 ,设计了试验样品和部分试验元件。该新型试验系统界面友好 ,功能完善 ,可绘制性能曲线 ,其所测数据可以揭示密封压力、主轴转速、端面的表面粗糙度、弹簧比压、配对材料以及液体介质的粘温变化等因素对热流体机械密封性能的影响规律 ,从而为高参数热流体密封的性能规律的研究以及结构优化提供有力的支持和重要的依据     

DQX-Ⅱ型低压旋转防喷器的研制与应用

为了进一步促进欠平衡钻井技术的发展,推进旋转防喷器产品系列化,开展了DQX-Ⅱ型低压旋转防喷器的研制。该防喷器采用双胶心结构,上胶心起扶正、减震作用,下胶心起密封作用,弥补了目前欠平衡钻井导流头使用单胶心的不足;此外,上、下胶心全体安装在壳体内部,进一步增强了扶正效果。还采用了滴油润滑设计,能够有效提高胶心的密封效果,延长胶心的使用寿命。室内模拟试验与现场试验表明,该防喷器在使用过程中运转正常,性能可靠,可操作性强,效果良好,达到了设计要求,能满足低压欠平衡钻井的需要。     

关于柔性旋转密封

据有关学者的实验研究表明,轴转动时,柔性旋转密封与轴之间产生从空气端向液体端的抽吸作用,以密封防漏;同时还产生从液体端向空气端的逆向抽吸,以形成油膜润滑密封。经对比实验还表明,柔性旋转密封附加轴向往复运动可改善密封性能,波形聚四氟乙烯密封是较理想的柔性旋转密封。     

基于安全程控的双向锚定密封悬挂封隔器研制

为了满足水平井裸眼分段压裂工艺对悬挂封隔器的"下得去、挂得住、脱得开、封得住、提得出"的更高要求,研制了双向锚定密封悬挂封隔器。该悬挂封隔器由中心管、主体、双向锚定管柱机构、环形空间密封机构、定位球及控制阀组成,其主要技术特点包括:(1)该悬挂封隔器不但具有双向锚定管柱、密封环形空间的功能,而且还具有无需钻柱倒扣或者另设丢手工具就可以实现钻柱与悬挂封隔器分开的特性;(2)具有"只有投球后进液通道才能打开—悬挂机构坐挂—密封机构坐封—中心管解脱"联动程序的控制阀,避免了悬挂封隔器提前坐挂、完钻后钻杆无法解脱的问题,也确保了悬挂封隔器若未坐挂可应急提出整个管柱;(3)新颖的多级防退设计,提高了双向锚定管柱、环形空间密封的性能;(4)设计了具有在常规解脱失效时确保钻具提出的安全机构。地面模拟试验结果表明:所研制的双向锚定密封悬挂封隔器的双向锚定管柱、环形空间密封、安全起出钻柱等性能均达到设计要求。     

外压凸形封头的径向加筋及其设计计算

外压凸形封头同样可以通过加筋大幅度降低其主体壁厚,从而获得一定的经济价值。本文在强度与稳定性两方面的分析基础上提出了外压加筋凸形封头的设计计算方法,且给出了应用实例。计算结果表明经济价值是十分明显的。公式简单,应用方便。     

自动旋转喷嘴的理论研究

介绍了自动旋转喷嘴及非接触式液膜密封的工作原理;推导出密封变形公式、密封漏失量公式、压力分布公式以及喷嘴的旋转速度公式;从理论上分析了密封长度、密封间隙、喷嘴直径、喷嘴倾角及喷嘴压降等因素对喷嘴转速的影响.研究表明:非接触式密封解决了现有机械密封寿命短的问题;此密封用于高压旋转喷嘴系统是可行的.     

混输泵扬程与流量特性曲线的理论分析

基于轴流泵的基本能量方程式和伯努利方程,提出了螺旋轴流式多相混输泵的扬程-流量特性曲线的理论分析方法.利用该方法可以得到泵的扬程-流量特性曲线,从而判断混输泵设计的优劣及对混输泵扬程特性的各个影响因素进行定性分析.利用该方法,分别给出了实际混输泵样机在不同进口体积含气率、不同转速情况下的扬程-流量特性曲线,分析了进口体积含气率和转速对混输泵扬程的影响.理论分析结果和实验结果基本一致.     

灌注泵轴封失效机理分析及改进设计

分析了现用离心式灌注泵难以解决泥浆泄漏的原因，指出了泵轴旋转中心线与轴封内孔中心线不重合和泥浆内含有磨砺性固相硬颗粒是引起径向接触式软填料密封失效的主要原因。解决上述问题的方法可以采用浮动密封。进一步提出了轴封不接触泥浆灌注泵的设计思想。     

FX28-35型旋转防喷器的研制

国内欠平衡钻井普遍实施 ,要用到的旋转防喷器是关键设备 ,技术含量高。国内正进行一种旋转防喷器的研制 ,它的性能指标参照当前主流相关设备设计。研制旋转防喷器有几大难点 ,主要集中在密封胶芯、旋转动密封及轴承 ,各自的寿命满足实际应用是保证钻井施工安全的关键。通过大量的元件选型、设计、制造和试验的工作 ,特别是出厂前的大量模拟欠平衡试验 ,解决了这些关键问题。选用高技术含量的元件才能设计生产出高技术产品。费时费钱的大量的试验是该旋转防喷器获得初步成功的前题。