井下管柱状态测试短节的机械结构设计

为深入了解高压分层挤注过程中，井下液体温度、压力以及管柱承受的轴向力和伸缩蠕动等状态参数，研制了井下管柱状态检测系统。介绍了该系统的基本功能，着重分析了井下测试短节的机械结构及布局，总结了井下管柱的内外筒强度设计及棱核方法；简要介绍了应变片贴片处弹性体的设计原则，并指出了高温高压条件下如何分析评价弹性体的结构强度和应力水平，以及热应力、流体压力对拉压力测量的影响；提出了摆动式机械接触滚轮测量管柱蠕动位移的方法，论述了位移测试组件的基本原理及结构。     

基于虚拟仪器的随钻井下管柱多参数测量系统

为了了解钻井管柱在井下的真实状态，运用虚拟仪器技术，研究设计了一种井下管柱多参数测量系统。该系统由井上扣井下随钻两部分组成，井下随钻部分作为一个接头接在下井管柱上下入井内，可随钻实测井下管柱的三轴加速度、轴向力、扭转力和弯曲力等运动与受力参数。其测量过程可以自动进行．也可由地面通过钻井液压力脉冲进行人为控制。整个系统采用模块化设计，充分体现了虚拟仪器技术的灵活性和实用性。模拟试验和现场试验均证明，该系统能正常启动，采集到的井下管柱受力与运动状况数据准确，且与现场工作状况基本吻合。     

井下注水管柱力学测试系统设计

分层注水已成为开采薄差层油气资源的重要手段,但由于其注水管柱结构、工艺流程和受力情况相对复杂,使得井下轴向力、内外压和温度难以准确掌握。为了验证注水管柱力学分析理论研究的准确性,设计了基于应变测试技术、水下无线短传和存储回放模式的井下注水管柱力学测试系统。该系统可进行井下数据检测、提取和远距离数据通信,通过拉压力试验和水下无线短传试验得到测量值。分析结果表明:测量值与实际值的相对误差均小于5%,从而验证了井下注水管柱力学测试系统满足设计要求。研究成果对于指导施工管柱的设计以及分层注水工作参数的合理选择具有重要意义。     

海上注水管柱测试短节设计

海上注水管柱在井下的受力、蠕动状况比陆地上的情况更加复杂,目前通常采用理论计算方法,受力和蠕动情况难以准确掌握。设计了一种注水管柱力学测试短节,介绍了测试短节的工作原理,详细阐述了测量短节的结构设计,并对测量短节主轴体的强度进行了校核,为井下测试装置的设计和使用提供依据。     

井下管柱受力蠕动检测装置的研制

为了研究井下管柱在井下高温高压下的实际受力与蠕动状况,研制了井下管柱受力蠕动检测装置,整个装置包括连接及壳体部分、接口部分、测量及电路系统3大部分,安装在井下管柱上。该装置能够实时采集并存储温度、压力变化时的管柱受力和蠕动位移参数,可为研究分析井下管柱的受力,优化井下管柱结构和设计配套工具结构提供参考依据。     

大斜度井注水管柱载荷测试仪的设计

为了验证大斜度井注水管柱力学分析理论研究的准确性,并掌握井下管柱轴向力、井内液体压力和温度等参数,设计了基于应变测试技术和存储回放模式的大斜度井注水管柱载荷测试仪。介绍了载荷测试仪的基本原理和工作流程,着重阐述了载荷测试短节的机械结构和内部硬件系统组成,分析了应变片传感器贴片的设计原则。对载荷测试仪样机在拉压力机上进行室内检测试验,试验结果表明,载荷测试仪的实际测试输出值与拉压力机输入值的相对误差均小于5%,因此该载荷测试仪能满足设计性能指标要求。     

大庆油田高温深井试气井下管柱力学分析及应用

针对大庆油田深井高温、高压裂压力及测试、压裂管柱的特点,在轴向屈曲分析的基础上,综合考虑井况、井身结构、管柱组合、施工顺序,以及考虑库仑摩擦力,考虑井口和封隔器的约束及其对轴向变形、轴向力的影响,给出了试气井下管柱载荷、变形、应力计算方法与公式,编制了井下管柱力学分析软件.据此,可以分析各试气工序下管柱的屈曲状态、载荷、变形、应力及强度安全性,并指导管柱组合和施工参数选择.     

插入式封隔器注水管柱力学及蠕动规律研究

注水管柱在井下受到多种载荷以及活塞效应、鼓胀效应、弯曲效应、温度效应的影响,受力状况复杂,易造成封隔器蠕动,产生巨大经济损失.在考虑内压、外压、轴向力、弯矩、井壁支反力和摩擦力等多种载荷的基础上,建立注水管柱蠕动分析模型,分析多层段分层注水管柱的受力状况,并研究插入式封隔器结构特点、最大摩擦力以及蠕动机理.考虑现场不同...     

超深井伸缩管启动瞬间油套环空压力变化分析

超深井作业过程常因将井下管柱伸缩管启动瞬间引起的环空压力骤变误判为管柱泄漏而中断施工，影响作业进度和措施效果。针对这一问题，基于伸缩管作用原理，在伸缩管启动瞬间状态变化分析的基础上，结合PVT状态方程，综合考虑伸缩管体积变化、管柱变形、环空流体体积变化和环空压力耦合影响，建立了伸缩管启动瞬间环空压力瞬变预测模型。经某酸压测试作业的超深井环空压力瞬变值预测和影响因素研究表明：预测值与实测值相对误差仅1.4%,满足现场生产要求；环空流体压缩性和伸缩管体积变化是影响环空压力瞬变的主要因素，油套管弹性模量影响较小。分析结果可为现场施工人员提供指导，避免因伸缩管启动过程的环空压力骤变而引起误判。     

深井测试管柱力学研究的内容探讨

深井测试对于及时发现和准确评价深部油藏具有重要意义，而深井测试的成功率和效果是通过深井测试管柱力学的研究来实现的。测试管柱力学研究应在分析井下工作条件和工艺特点的基础上，弄清井下管柱的工作状态及其变化，研究井筒内多相流分布规律，研究温度，压力变化引起的４种效应，进行测试管柱受力状态室内模拟试验，建立井下测试管柱综合力学模型，并在此基础上，确定适用于不同情况的力学分析和计算方法。     

牙哈凝析气田腐蚀状况及对策

牙哈凝析气田具有流体复杂、地层压力高等特点，从2002年开始，气田逐渐开始出现管线及法兰的刺漏现象，井下采气管柱、采气树阀门、集气管线等腐蚀严重，腐蚀范围涵盖了从井下到地面的各个环节。针对牙哈凝析气田日趋严重的腐蚀问题，对气田井下管柱、采气树阀门、集气管线、地面容器、水冷器以及暖气输水管线等腐蚀情况进行了调研，分析了牙哈凝析气田的腐蚀机理，对该气田采用的防腐方法进行了详细分析、对比，为今后类似油气田防腐措施的实施提供了参考依据。     

可更换钻头套管钻井工具及工艺研究

采用常规钻机、利用转盘驱动的简易套管钻井技术由于受钻头寿命的限制，只能用于一只钻头钻至设计井深的情况，为此，研制开发了转盘驱动的可更换钻头套管钻井系统。该系统由起下工具、井下锁定工具串及坐底套管3部分组成。进行套管钻进时，井下锁定工具串锁定在坐底套管上，需更换钻头或井下锁定工具串时，往套管内部下入起下工具并解锁锁定装置，起出井下锁定工具串，更换完毕后，再将井下锁定工具串从套管内送入井底，锁定在套管柱末端的坐底套管上，起下过程中可保持钻井液的循环和钻柱的转动。该系统在吉林油田2口井上进行了试验，井下锁定工具串的下入成功率达到100％，并实现了套管正常钻进，但由于打捞矛无法进入到井下锁定工具串的打捞孔中，致使2口井都没有正常起出井下锁定工具串。详细介绍了可更换钻头套管钻井系统的组成、原理、施工工艺及现场试验情况。     

井下柔性复合管注水技术及应用

目前长庆油田采出水腐蚀结垢严重，导致钢制防腐油管使用寿命较短。通过力学计算及结构材料优选，研发了不同管径的井下柔性复合管并进行了相关的管柱强度校核、有限元分析及室内性能评价，形成了适用于采出水回注井的井下柔性复合管注水工艺管柱系列。现场试验32口井，试验成功率100%，截至2016年5月试验井的最长注水时间已达4年。开展了12井次的取样性能检测，表明井下柔性复合管具有良好的防腐性能，可有效提高注水管柱使用寿命，预计使用寿命达10年以上，是钢制防腐油管使用寿命的2倍以上，同时该工艺可有效降低作业强度和生产成本，具有广阔的推广应用前景。     

钻柱中声波传播特性实验研究

探究声波在实际钻柱中的传播特性和规律是随钻信息声波传输技术的一项基础性研究工作,而国内在这方面才刚起步,仅进行了一些理论研究和室内实验工作。为此,基于已有成果,研制了基于压电效应的纵向变幅杆井下声发射换能器和地面声波信号接收换能器,设计了钻柱中声波传播特性的现场井下实验方案。采用钻井工程上常用的?127 mm钻杆,分别在200 m、430 m、542 m、700 m、827 m、997 m等6个不同的深度点,测试了400~4 000 Hz频率范围内不同频率声波在钻柱中的传播特性,并分析了测试结果,进而认为,基于钻柱的声波传输技术用于随钻信息传输是可行的。研究结果表明:1有一些频率的声波可以在钻柱中传播,而另一些频率的声波在钻柱中传播能力则很差;2声波在钻柱中传播衰减程度与声波频率、钻柱长度和周围介质有关,在介质为清水的情况下,平均衰减值约为0.05 d B/m;3综合考虑数据传输速度与衰减等因素,可用于数据传输的声波频率应为400~1000 Hz之间的一些频率点,最佳频率点为600 Hz、650 Hz和950 Hz。结论认为:在试验井中的实验得到了钻柱中声波传播的重要数据和结论,可以为声波传输技术的研究和应用提供技术基础和依据。     

气井井下管串腐蚀影响因素的电化学认识

从化学反应速度、弱电离理论、物质溶度积、气体溶解度等多角度认识天然气中H2 S、CO2 气体对气井井下管串在不同情况、不同井段的腐蚀作用,阐述了多因素的共同影响,这对判断井下管串的腐蚀具有一定的指导性     

井下油水分离系统设计及参数敏感性分析

井下油水分离技术选井条件苛刻,系统设计复杂,在应用过程中受到很大限制。针对井下油水分离系统的设计方法展开研究,介绍了该系统的工作原理和系统构成,在分析各子系统流动规律以及子系统间协调规律的基础上,采用节点分析方法,建立了电潜泵井下油水分离系统的设计模型并给出了计算实例。对主要影响参数进行敏感性分析,结果表明,旋流分离器起到分配能量的作用,是系统协调工作的核心,同时地层产液量、注水启动压力、吸水指数对设计结果有较大的影响。该模型的建立为井下油水分离技术的现场实施提供了可靠的设计依据。     

紫外分光光度法测定须家河组气井产出液中缓蚀剂的含量

为了防止CO2酸性气体对川西须家河组气井井下管柱的腐蚀,依据经验,定期向气井添加缓蚀剂。为了建立更合理的缓蚀剂加药制度,需要测定产出液中缓蚀剂的浓度。本文采用紫外分光光度法,在对气井产出液干扰因素分析的基础上提出消除干扰方法,并建立气井产出水中缓蚀剂浓度标准曲线。在缓蚀剂质量浓度为0~100 mg/L范围内,缓蚀剂质量浓度与吸光度具有较好的线性关系;对气井产出水配制的缓蚀剂水溶液的测定表明,测定误差小于10%。     

浅层水平井管柱可下入性分析及下入过程的可视化

浅层水平井作业管柱下入过程中经常遇到管柱下入遇阻,甚至无法下入或者下入到目的层后井下工具无法正常工作的情况,因此有必要在作业管柱下入前对管柱的可下入性以及下入后井下工具的工作情况做出评估,尽可能减小风险。针对这些问题,文中采用有限元节点迭代方法对具有超长细比管柱的下入过程进行了分析,阐述了以测量数据和计算数据为依据的管柱下入过程的三维显示方法。结果表明,采用文章提出的方法不但可以对管柱的可下入性进行分析,而且实现了管柱下入过程的三维可视化。     

井下机器人研究进展与应用展望

针对水平井测井、压裂等作业中井下管柱下入困难的问题,国内外开展了井下机器人的研究与应用。根据井下机器人的结构特点及功能,将其分为井下牵引机器人和井下钻井机器人2大类,并详细介绍了其支撑机构、驱动系统、控制系统和能源供给系统等4大关键技术的功能、设计方案及性能参数。同时,总结归纳了国内外井下机器人的最新研究进展,指出小型化和安全性是井下机器人研究的目标、伸缩式智能控制钻井机器人是井下钻井机器人的主要发展方向,并基于井下机器人技术提出了连续油管多分支微小井眼水平井完井技术、连续油管智能闭环钻井技术和无线单桥塞水平井分段压裂技术。研究结果为我国井下机器人的研究、设计和应用提供了参考和借鉴。