井下机械定位器的研制与应用

校正井下管柱深度及封隔器卡封位置常用测磁定位曲线来实现,但该方法工艺复杂、工作量大、生产时间长、成本高。鉴于此,研制了井下机械定位器。该定位器采用机械原理触摸井下短套管接箍的方法来确定井下管柱深度及封隔器位置,现场工作人员就可及时准确定位,可降低生产成本,提高作业效率。现场试验19口井,成功率100%,单井节约磁定位成本6000元以上,减少作业时间6h以上,取得了很好的经济效益。     

机械式套管接箍定位器的研制及应用

对于一些需精确定位的连续油管作业,如多薄层压裂,连续油管自有的深度计量设备误差太大。通过对三种井下定位方法的对比,得出机械式套管接箍定位器法定位准确,研发难度小,且成本低。鉴于此,进行了机械式套管接箍定位器结构设计、工作原理研究,并经过室内实验和现场实验论证,性能指标满足现场要求,取得了预期效果。     

连续油管水力喷射压裂管柱下入过程力学分析

水力喷砂射孔分段压裂工艺与连续油管配合,极大地提高了水力喷射压裂作业的工作效率。在压裂过程中,封隔器能否准确下入到指定位置对压裂生产起着至关重要的作用。传统人工地面测量方法成本较高、影响因素多、曲线解释困难。为了解决连续油管水力喷射压裂管柱下入过程中封隔器定位不准确问题,对管柱下入过程中受力以及变形进行理论分析计算,并对测量井下工具下入位置的关键工具——机械定位器进行分析研究,使其能准确测量井下工具的下入位置。通过测量值与计算值对比证明,其偏差小于9%。通过两种方式的结合可以准确定位井下工具位置,为后续压裂施工提供了可靠的技术支持。     

薄夹层定位技术在油水井中的应用

为简化薄夹层定位卡封施工工艺，降低作业成本，提高定位卡封的准确性和成功率，通过采用定位器与传感器，智能显示仪表，井下工具等的实际应用，在油水井上实现了薄夹层的定位堵水和酸化施工，文中阐述了定位技术的基本原理，方法和施工注意事项，分析了定位技术在油水井中应用情况及其效果，认为该技术在１．５－４ｍ薄夹层油水井中的卡封定位准确，可靠，成功率高，效果明显，对改善油水井中低渗透层的产液，产液，吸水状况显示了     

定向井连续油管机械定位射孔技术分析及应用

在大斜度井、水平井中采用连续油管输送射孔枪,存在卡钻、电缆及枪身难以下入等问题,使得射孔作业效率低,井控风险高.在分析连续油管机械定位原理的基础上,研制了新型机械定位装置.结合连续油管作业机独特的作业性能,形成了连续油管机械定位射孔工艺.该工艺技术已在58口井、114段定向井和水平井中应用,定位最大井斜达到84.26°...     

砾石充填服务管柱防窜力学分析及解决方案

海上砾石充填完井防砂作业中,井下工具的相对位置是影响其功能实现的关键因素。为了保证内层服务管柱与外层管柱的位置准确性、选择合适的井下负荷定位工具及最佳压载吨位,对充填作业中及作业后的服务管柱进行了受力分析,建立了充填流体作用于完井管柱的力学模型,并推导出井下负荷定位工具的最佳压载吨位,模型假设井下负荷定位工具为承载点,管柱轴向窜动负载受流体循环压差、管柱热胀冷缩以及管柱弯曲等因素的影响。试验井模拟试验和现场实例分析表明,管柱力学模型与实际作业情况基本吻合,验证了在砾石充填作业过程中使用配套井下负荷定位工具的必要性,为现场作业提供数据支持,并对异常情况进行预判。     

水泥塞定位器的研制与应用

为解决注水泥塞作业中的实际问题, 通过对以往事故原因的分析, 研制出一种新型水泥塞定位器。这种水泥塞定位器能准确定位水泥塞的深度, 可以重复使用, 克服了以往的缺点,有较高的使用价值和推广价值。通过与钻杆胶塞的配合使用, 起到了隔离水泥浆和钻井液的作用,实现了水泥塞定位器的准确定位功能, 可减少打水泥塞事故, 提高水泥塞质量。现场应用证明,该工具使用方便, 可操作性强, 完全能够满足固井作业施工要求。     

薄夹层定位技术在油水井中的应用

为简化薄夹层定位卡封施工工艺，降低作业成本，提高定位卡封的准确性和成功率，通过采用定位器与传感器、智能显示仪表、井下工具等的实际应用，在油水井上实现了薄夹层的定位堵水和酸化施工。文中阐述了定位技术的基本原理、方法和施工注意事项，分析了定位技术在油水井中应用情况及其效果，认为该技术在1．5－4m薄夹层油水井中的卡封定位准确、可靠，成功率高，效果明显，对改善油水井中低渗透层的产液、产液、吸水状况显示了较好的推广应用前景。     

连续油管机械接箍定位器研制

国内大多数油气藏在纵向上存在多个产层,且较多为薄互层。在薄互层的开采上,为了提高单井产能和最终采收率,都需要对各层位分别进行压裂酸化增产改造。而这个改造过程中必须对连续油管及其工具下入深度进行较为精确的定位,才能使压裂酸化效果达到最优。机械接箍定位器是目前较为普遍使用的一种连续油管深度定位工具。该接箍定位器上的径向方向设置有3～4块凸起的定位片,当接箍定位器经过套管接箍时,定位片会随着接箍处的内径扩大而外张,随着接箍处的内径缩小而收缩,由此带来连续油管轴向拉力的变化。使用前在完井管串中设置短套管,通过测井手段获取实际接箍深度数据,并通过连续油管拖动接箍定位器经过套管接箍时拉力的变化曲线,并结合测井获得的接箍位置数据,可以较为精确地判断出入井工具与套管接箍的位置,从而确定连续油管深度和作业产层位置。通过室内试验、现场试验与应用表明：机械接箍定位器仪表显示感应力明显,感应力在现场应用时可调整,满足了分层压裂改造工艺的需要。     

小型测井仪精确定位套管

美国安泰克公司在其系列测井工具上增设了一个直径22．2毫米的测井仪接头。这种新型接头可直接与该公司的新型套管接箍定位器配套，通过电缆与工具串连接，可探测连接接箍，以准确定位井眼中套管的位置。接箍定位器配置有稀土永磁体，可提供极强的信号和高灵敏度。并且由于其外径较小，可适用于小井眼井的倒扣作业。     

机械式双定位块套管接箍定位器的设计与现场试验

连续油管入井过程中存在预弯曲、受力易伸缩的问题,无法满足连续油管压裂中对目的层高精度定位的要求,为此,设计了机械式双定位块套管接箍定位器。在分析现有套管接箍定位器优缺点的基础上,设计了机械式双定位块套管接箍定位器的结构,对该定位器入井过程中5种情况下的受力进行了分析,揭示了其工作原理——利用大钩载荷的变化与测井数据,找准定位块经过套管接箍时管柱下放力的2次波动,实现精确定位。利用ADAMS软件对该定位器进行了动力学数值模拟,分析了定位块角度、弹簧刚度、定位块高度差对该定位器产生的力学波动幅度的影响。模拟分析发现,定位块角度、弹簧刚度与该定位器产生的力学波动幅度成正比,而定位块高度差对该定位器产生的力学波动幅度影响较小。根据模拟结果,优选定位块角度为65°、弹簧刚度为220 N/mm。该定位器在塔河油田X井的现场试验结果发现,可以将因振动、固体颗粒等引起的干扰波动与经过套管接箍所产生的力学波动区分开来,从而有效避免误判。研究认为,机械式双定位块套管接箍定位器定位精度高,能有效解决连续油管入井过程中对目的层定位不准的问题。      

侧钻开窗钻具组合挠性短节非线性力学模型及失效分析

挠性短节是套管侧钻开窗钻具组合中易产生弯曲大变形失效的管柱,合理设计钻压、扭矩、挠性短节尺寸等参数,保证挠性短节安全是侧钻成功的基础。为建立挠性短节受力失效条件与影响因素的定量关系,文章考虑开窗钻进的动态过程,建立了挠性短节非线性力学模型,采用ANSYS Workbench数值分析了挠性短节的应力与变形分布,研究了钻压、扭矩、挠性短节壁厚对挠性短节力学状态的影响规律,得到了三种型号挠性短节失效时的极限钻压和极限扭矩。研究结果表明,挠性短节壁厚是影响开窗钻具安全的首要因素,其次为钻压和扭矩;挠性短节壁厚增加20 mm(10.4 mm增大至30.4 mm)时,开窗钻具最大压应力由870.64 MPa减小到804.04 MPa,减幅为7.65%;钻压由3 t增大到13 t时,挠性短节最大压应力由838.33 MPa增大到860.13 MPa,增幅为2.60%;扭矩由1.5 kN·m增大到6 kN·m,挠性短节最大压应力由842.42 MPa增大到849.56 MPa,增幅仅为0.85%。文章所建立的挠性短节力学模型及失效分析方法为开窗施工参数及钻具尺寸的设计提供了参考。     

水平井封隔器卡瓦的有限元分析及结构改进

在石油钻采中，封隔器卡瓦承受巨大压力易发生断裂，直接影响到封隔器的密封性能，从而影响油井的开采过程及生产安全。运用有限元分析软件ANSYS Workbench对卡瓦进行有限元数值模拟分析。施加140 kN载荷时，卡瓦最大应力为230.11 MPa，超过其材料的最大抗压强度；对卡瓦封隔器试验模型进行压裂试验，试验施加压力为186.33 kN时卡瓦发生断裂，测得抗压强度为233 MPa；对卡瓦进行结构设计，卡瓦牙间距尺寸分别为15 mm、25 mm和30 mm。根据有限元分析结果，卡瓦牙间距为30 mm时卡瓦应力、应变分布趋于均匀，所承受的最大载荷为240 kN，最大应力为230.66 MPa、最大变形量为0.058 mm，证明此卡瓦结构尺寸较为合理。     

超深井上部大尺寸井眼稳定器接头母扣失效机制

顺北区块超深井?444.5?mm大尺寸井眼井段长达5000?m,不但需要面对提速、控斜难题,而且存在稳定器母扣频繁失效问题.为此,从钟摆钻具组合(BHA)动力学分析着手,探讨了大尺寸井段稳定器母扣失效机制.基于钻柱动力学有限元方程,研究了大尺寸井眼中BHA稳定器处的复杂动力学特征,确定了稳定器母扣附近的动态弯矩和涡动特...     

可提出式插管封隔器关键技术及现场应用

插管封隔器是水平井多级滑套裸眼封隔器压裂工艺的核心工具。针对多级滑套压裂施工过程中插管封隔器存在的提前坐挂、下入遇阻等问题,分析了可提出式插管封隔器工具的工作原理及关键技术,阐述了送入和坐封工具的结构组成,采用整体式合金卡瓦避免入井过程中卡瓦损坏导致的提前坐挂现象和保证卡瓦的双向锚定性能,创新地提出了机械和液压双作用丢手工具和解挂工具,提高其承载能力和回收性能。数值模拟和地面实验表明,可提出式插管封隔器承载能力大于600 k N,封隔压差70 MPa,并顺利解挂,各项功能均满足设计要求。在现场×6井应用中,由于异常井况,工具发生提前坐挂,下入解挂工具后顺利实现封隔器解挂和管串提出。     

套损井多次补贴用可变径膨胀锥设计与性能分析

针对套损井已补贴段下方无法进行多次补贴的问题,设计了一种可变径膨胀锥,以实现膨胀工具小直径入井、大直径膨胀,从而达到对套损井多次补贴的目的。在设计可变径膨胀锥结构的基础上,建立了膨胀锥闭合过程中的力学计算模型和运动计算模型,得到了膨胀力与推力、楔形角、摩擦系数的函数关系及推力与约束力、摩擦系数的函数关系。计算结果表明,可变径膨胀锥的膨胀力是推力的1.53倍,端面摩擦系数由0.1增大至0.4过程中推力增大8.8 kN,由0.5增大至0.8过程中推力增大19.0 kN,膨胀锥最大应力454 MPa。样机室内试验结果表明,该工具结构设计合理,启动压力3~5 MPa,完全闭合压力52 MPa,膨胀锥最大外径由188.0 mm增大至220.0 mm,与常规膨胀锥尺寸相同,膨胀率达17.02%。研究结果表明,可变径膨胀锥的膨胀力随推力增大而线性增大,能够实现膨胀工具小直径入井、大直径膨胀,进一步降低闭合压力后具有广阔的应用前景。      

铰链式采油井架的卧式轴向加载型式试验

对CJ30－18型采油井架进行了卧式轴向加载型式试验，并电测了主要构件的应变，静压缩载荷最大为1000kN，最大的压应力绝对值为127MPa，低于井架材料的屈服极限（240MPa），这就考核了井架的抗压强度。经过轴向加载型式试验的井架已在现场正常工作了两年，证明了对铰链式采油井架进行卧式轴向加载试验等效于井架实际工况，且简便、安全，占用场地小。若井架工作时的结构布置改变，可参照此方法重新分析计算。     

海洋平台Y型管节点静力强度研究

在海洋平台结构中,管节点是关键部位。以典型Y型管节点为例,采用有限元法,研究Y型管节点的静力强度。利用ABAQUS建立某海洋平台某Y型管节点有限元模型,通过施加一系列不同的载荷,计算得到Y型管节点失效时所承受的载荷。基于ABAQUS计算该Y型管节点在承受轴向拉伸、平面内弯曲和平面外弯曲载荷时构件发生失效的应力情况,发现构件失效时,所承受的轴向拉伸载荷为1 430 kN,平面内弯曲和平面外弯曲时弯矩载荷分别为37.28 kN·m和17.69kN·m。敏感性研究通过改变弦杆的壁厚,计算得到该Y型管节点在承受外部载荷一系列最大应力和变形值。研究表明,随着弦杆壁厚的增加,Y型管节点的应力和变形值减小。