井下螺杆增压钻井装置设计与应用

为了提高机械钻速,降低钻井成本,提出了一种新的井下增压装置的设计方法。分析了井下螺杆增压钻井提速装置的工作原理,并对其关键部分进行了改进优化。通过理论计算和试验,得到了弹簧的设计参数与射流破岩的优化参数,指出高压射流在100 MPa高压下,喷射角度为0°,喷头以1 mm/s的速度向前移动时,喷头的最优喷距为6 mm。硬地层2口井的现场试验结果表明,在同等钻进参数条件下,与邻井相比,使用该井下螺杆增压钻井装置的平均机械钻速分别提高了52%和66%。     

射流式井下增压装置的设计

探讨了新型射流式井下增压装置的射流元件、组合阀、增压缸体和外缸体等关键部件的设计问题。基于实际钻井工艺的要求,引入射流元件作为增压器的控制和执行机构,增压装置结构设计简洁,流道设计空间大,并可以通过部分零部件的调整装配来满足不同增压比和增压输出排量的变化要求,外型设计尺寸和接头规范满足现场工艺要求。     

离心式井下增压装置的系统设计

针对目前国内外超高压射流钻井技术采用柱塞式增压器普遍存在寿命短、工作可靠性差的问题,提出离心式井下增压装置的结构设计方案。这种增压装置由动力单元(涡轮动力机)、固液分离单元、增压单元(离心泵)和流道短节单元组成,通过钻井液驱动涡轮动力机旋转,并带动固液分离装置和离心泵高速旋转,使部分钻井液增压,达到提高射流压力和速度的目的。现场试验证明,这种离心式井下增压装置可使钻井液在井底的压力达到30MPa。     

新型井下水力增压装置的实验研究

针对如何充分有效地利用井底的水力能量 ,既要能提高水力能量的利用率 ,又要易于井下实现的问题 ,设计了一种新型井下水力增压装置 ,该装置依靠脉冲射流的卷吸、自激振荡反馈负压区的形成 ,以及井壁环空液柱压力的它激作用实现井下增压 ,所用增压介质仅为井下环空流体。利用井下环空流体对该装置进行了自增流量实验和射流瞬时动压力实验 ,并由此得出结论 :(1 )在实验条件下 ,自增流量达 2 0 %左右 ,最佳开孔直径d =8mm ,最佳开孔位置h =8mm ,最佳开孔数目n =2 ,对称布置 ;(2 )最佳自增流量开孔方案是 :单孔 8mm ,其开孔位置h =8mm ;双孔 8mm× 2 ,其开孔位置也是h =8mm。     

脉冲式井下增压钻井装置增压特性研究

基于脉冲式井下增压钻井装置的结构和工作原理,建立了其活塞增压模型,进而对其增压特性进行数值模拟研究。研究结果表明,流体增压是活塞运动和高压喷嘴节流共同作用的结果。当其他条件相同时,高压喷嘴出口流速随转速、活塞行程的增大而增大,并且增大幅度较高,增压压力受这3个因素的影响规律相似;高压喷嘴出口流速和增压压力都随高压喷嘴直径的增大而明显降低;随着钻井液密度增大,高压喷嘴出口流速和增压压力稍微增大。高压脉冲射流的脉冲频率只与转速有关,且随转速增大而增大,其他因素对其没有影响。该研究结果为后续的样机设计和现场试验参数的确定提供了依据。     

新型井下增压装置研制及现场试验研究

研制了一种新型井下增压装置,阐述了该装置的技术优势,并在胜利油田及吉林油田进行了井下增压装置现场试验。试验结果表明:井下增压装置产生的超高压射流可以起到辅助机械破岩,从而达到提高机械钻速的目的;在钻进参数基本相同的情况下,胜利油田埕北602井和义180井使用该装置后同比机械钻速提高了41.0%和63.8%以上;吉林油田长深D平13井和长深D平5井使用该装置后同比机械钻速提高了71.7%和96.7%。     

螺杆式井下增压钻井装置原理及设计

为了提高钻探效率,设计了螺杆式井下增压钻井装置,该装置主要由动力单元、动力转换单元、固液分离单元、增压单元以及高压流道单元组成。动力单元将钻井液的水力能量转换为螺杆泵马达转子的转动扭矩,动力转换单元将转子的旋转运动转化为增压缸柱塞的轴向往复运动,固液分离单元对被增压的钻井液进行过滤,增压单元通过柱塞的往复运动来压缩缸内的钻井液,对钻井液增压,高压流道单元将增压后的钻井液输送给钻头的高压喷嘴。现场试验表明,螺杆式井下增压钻井装置除换向机构有较大磨损外,其他零部件均无明显损伤。因此需对换向机构进行改进,以达到螺杆式井下增压钻井装置的寿命要求。     

射流式井下增压装置的试验研究

为了测试射流式井下增压装置的整机性能,对该装置进行了地面模拟测试和整机试验研究。研究结果表明,增压出口压力示值的变化与输入排量和节流压降直接关联,且立管压力波动也反映出设计的工具压耗与实际试验压耗相吻合。同时通过试验也反映出,为适应钻井工艺的要求,必须增大增压比来实现在低节流压降条件下,达到高增压出口压力,进而满足循环系统对循环压力的要求。该试验初步验证了新型射流式井下增压装置设计的可行性,整体设计指标达到预期的要求。     

JZZY-1型井下钻柱减振增压装置结构优化及现场试验

现场试验结果表明,利用钻柱的纵向振动可以实现井下钻井液增压以达到超高压射流辅助破岩的目的。井下钻柱减振增压装置能够大幅度提高钻井速度。为进一步提升井下钻柱减振增压装置的工作性能,对其结构进行了优化,并研制了井下钻柱减振增压装置用超高压钻头流道系统。优化后的装置整体结构大大简化,每个零部件的加工、安装、拆卸和维修都比较容易;研制的超高压钻头流道系统无需生产专用钻头,与普通钻头组装后便可配合井下钻柱减振增压装置使用。在胜利油田临盘地区的2口井现场试验评价表明,改进后的井下钻柱减振增压装置配合超高压钻头流道系统结构可靠,工作稳定,工作寿命能够满足现场应用的要求。     

螺杆式井下增压钻井装置的原理及设计

井下螺杆动力增压系统是从一种全新的原理出发,利用现有成熟技术,研制出一套将螺杆钻具作为动力的井下增压装置,产生超高压水射流,实现水力机械联合破岩,提高钻井效率.增压装置主要由动力单元、动力转换单元、固液分离单元、增压单元以及高压流道单元组成,动力单元将钻柱内的钻井液压能转化为转子的旋转扭矩,由现场用螺杆钻具改进而成;动力转换单元将转子的旋转运动转换为柱塞的轴向往复运动,设计关键是两个斜置圆柱凸轮槽的轨迹;固液分离单元用以过滤进入增压缸的钻井液,防止增压缸阀门阻塞;增压单元通过柱塞的往复运动来压缩增压缸内的钻井液实现增压;高压流道单元将增压后的钻井液输送给钻头上的超高压喷嘴,改进高压合金管的连接方式,提高密封效果.该装置流道简单,制造容易,并且性能稳定、强度高、使用寿命长,能满足现场使用的需要,为新型井下增压器的设计奠定了基础.     

井下储存式电子压力计的软件设计

周静等．井下储存式电子压力计的软件设计．测井技术，１９９４，１８（４）：２８１～２８７论述小功耗井下储存式电子压力计测试系统的组成及系统软件工作原理。利用软硬件结合的方式，来达到降低功耗之目的。特别是采用了软件监视定时器，以便提高系统的稳定性。系统的特点是功耗小，抗干扰能力强，稳定性好，精度高。它与袖珍计算机ＰＣ－Ｅ５００配合进行采集，处理和绘出压力恢复曲线。     

轴向力平衡式螺杆泵井下油水分离系统设计

鉴于目前井下油水分离技术尚存不足,将井下油水分离技术与地面驱动螺杆泵采油技术相结合,设计出一套轴向力平衡式螺杆泵井下油水分离系统。介绍了系统的总体结构及工作原理,提出了轴向力平衡式螺杆泵的设计方法,给出了螺杆泵基本参数及油水分离装置结构参数的确定方法。以某油区的生产数据为例,对系统主要装置结构参数和工作参数进行了分析与计算。试制的油水分离装置室内试验结果表明,样机能够满足井下油水分离性能要求。     

超高压射流辅助钻井技术研究进展

超高压射流辅助机械破岩钻井是提高深井钻井速度的一项前沿技术，关键技术包括井下增压器、超高压射流辅助破岩机理和钻头、超高压射流钻井参数和工艺等。主要介绍了超高压射流破岩机理、井底流场和辅助破岩钻头研究进展，在此基础上提出了超高压水射流辅助钻井技术的研究方向。     

井下压力计检定装置误差分析

为了使井下压力计能准确录取资料，需要对作为专用计量器具的井下压力计检定装置进行误差分析。计量了采油厂普遍使用的二等标准井下压力计检定装置的几种误差，并在此基础上，给出了计算误差的方法。通过计算，得ＹＵ－６００型活塞式压力计组成的检定装置的误差值。     

川中磨溪气田嘉二气藏高压井下节流工艺现场试验效果跟踪

川中磨溪气田嘉陵江组属异常高压气藏，埋藏深度3100m，地层压力67．67MPa，现有成熟井下节流工艺只适用于节流压小于35MPa的气井。不能用于这类超高压气藏，为此，针对嘉二气藏特征，开展了高压井下节流工艺应用研究。通过工具的研制、改进以及室内试验后，在磨41井投入了现场应用，取得了很好的效果。文中拟通过对磨41井高压节流效果的跟踪，进行高压井下节流工艺在磨溪嘉二异常高压气藏的适应性分析。     

小直径井下工具用新型锁紧机构设计

针对小直径桥塞类井下工具设计空间狭小的现实,设计了一种结构较紧凑的锁紧结构,能实现锁紧和解锁功能,使其适用于可打捞类井下工具。根据当量摩擦因数的理论,对锁环的齿牙和压紧锥面的角度关系进行分析,得出锁环自锁的基本条件是锁环压紧锥面的锥角α应小于齿牙齿前角的倾角β。根据锁环和锁环座的结构特点,计算出解锁时所需满足的几何条件。经试验验证,该锁紧机构能实现设计的功能,并具有较强的承载能力。该锁紧机构的结构为过油管类钢丝电缆桥塞或堵塞器的研制提供有益的支持,可拓展油管压力控制工具的应用范围,具有良好的推广应用前景。     

PR1型井下压力计结构特点浅析

ＰＲ１型井下压力计是近来设计出来的新型弹簧管式机械井下压力计。文章根据现场需要，简述了ＰＲ１型井下压力计与国内外各种井下机械压力计的结构原理特点，并进行了对比分析，以促进我国井下机械压力计研制水平的提高。     

井下液压元件高温高压试验装置研究与应用

井下液压元件高温高压试验装置不需要模拟井下泥浆柱的压力,而只需模拟系统压力及井下高温环境来测试井下液压元件工作性能。通过对井下液压系统结构特点及工作原理的分析,论证了此试验装置的可行性,达到了模拟试验的目的。此试验装置的研制解决了研究开发及产业化中液压元件检测的难题,具有很高的经济价值及实用价值,在实践中已经得到成功应用。     

油气井井下节流技术研究与应用

高压油气井均需安装油气嘴或针形阀等节流装置,用来控制油气井产量和井口压力。当气体通过这些流通截面突然缩小的孔道时,由于局部阻力较大,将产生压力降低、比容增大、温度降低的现象。当温度降低到天然气的露点温度时,气体就会结冰,形成水合物而堵塞井口,从而导致油气井停产。针对提高节流前天然气的温度和天然气中加入抑制剂这2种解决办法的局限性,开展了井下节流技术防止水合物生成的研制,并在现场进行试验及推广应用。     

轴流导叶式水力旋流器井下油水分离系统方案设计

针对目前井下油水分离系统中存在的问题,设计了一种轴流导叶式水力旋流器与有杆泵组合的井下油水分离系统,并对其工作原理和结构特点进行了分析。与采用切入式水力旋流器的常规井下油水分离系统相比,该系统具有能耗低、结构紧凑、径向尺寸小等特点。