地面连续可控变径稳定器的设计研究

变径稳定器是一种新型的井下控制工具,在水平井、定向井、大位移钻井中广泛应用。本文提出了一种地面连续可控变径稳定器的设计,该稳定器结构简单,能够实现钻井过程中的増斜、降斜和稳斜等操作。     

新型遥控变径稳定器的研制及应用

目前国内的变径稳定器大多存在工具结构复杂、现场应用工艺繁琐、井下安全可靠性低以及应用效果差或不明显等问题。为此,研制了KB85型遥控变径稳定器。新型遥控变径稳定器采用开关钻井泵进行控制,利用活塞的径向运动改变工具的外径尺寸。该工具在定向井中应用163 h,应用井段总长920 m,工具在井下改变状态后,地面能清晰判断,配套工具的钻具组合在稳斜段实现了每100 m增、降斜约1°的功能,平均机械钻速12.5 m/h,相比邻井明显减少滑动定向钻进,并提高机械钻速。现场应用结果表明,该工具具有较强的可靠性和稳定性,达到了提速提效的目的,具有较高的推广应用价值。     

自动垂直钻井工具的设计及自动控制方法

设计了一种井下闭环自动垂直钻井工具。该自动垂直钻井工具包含井下微处理器、井斜角测量传感器及井下可控稳定器等。可控稳定器周围均布有四个可独立伸缩的导向块,它们受到内部液压系统的驱动,当井斜角偏离垂直方向时,井下微处理器会自动调整可控稳定器的工作状态,使可控稳定器上位于井眼高边的导向块伸出,顶向井眼高边,使钻头上产生一个降斜力,最后使井眼回到垂直轨道。本文详细介绍了这种自动垂直钻井工具的工作原理及结构组成;对工具内部的液压控制原理及控制回路进行了研究和设计;讨论并设计了对工具进行井下闭环自动控制的原理及具体方法;最后利用纵横弯曲法对包含有该工具的井下钻具组合的降斜能力进行了数值模拟分析,说明该自动垂直钻井工具将能够在地层造斜力很大的高陡构造中高效快速地完成垂直钻井的工作。     

井下闭环可变径稳定器的设计计算

阐述了井下闭环可变径稳定器的结构和工作原理 ,分析了影响可变径稳定器性能的钻井液驱动力、活塞密封阻力、复位弹簧弹力等因素 ;并对可变径稳定器中关键部件可调稳定块进行了静力学分析 ,推导出可调稳定块保持稳定平衡所需钻井液驱动力计算公式 ,为类似井下工具设计提供了理论依据。现场试验结果表明 ,新设计的井下闭环可变径稳定器结构比较合理 ,功能比较完善 ,可自动无级变径 ,达到了安全、平稳、高效、智能的目标 ,是钻大位移井的有力工具     

井下闭环可变径稳定器

井下闭环可变径稳定器以钻井液压力作为驱动力，在测控系统的控制下，通过调整可变径稳定器中稳定块径向伸缩量，可实现不起钻情况下的无极变径，从而改变底部钻具组合，实现增斜、稳斜和降斜的目的。该可变径稳定器具有井下闭环控制的特点，如果实钻轨迹与设计轨迹不一致，井下闭环可变径稳定器可以自动调节钻进方位。井下闭环可变径稳定器物理样机经过室内性能试验和现场应用试验，其性能达到钻井工艺的要求。     

遥控变径稳定器的研制与应用

在定向井、水平井钻井作业中,采用常规的钻井工具往往受地质条件,施工工艺程序等因素的影响,在地面难以观测,判断和[控制,须通过频繁起下钻来调整井下钻具组合,方能完成复杂的钻井作业,据此研制了提压钻柱式,投球式和变排量式三种遥控变径稳定器,介绍了三种变径稳定器的控制原理,特点以及操作过程,并对其在复杂中应用提出几点建议,现场使用表明,提压钻柱式变径稳定器成功地实现了增斜,稳斜钻具组合,整个应用过程中变径自如可靠,投球式变径稳定器根据工艺需要成功实现了直径195－202－216－195一个循环的变径。     

井下机液控制变径稳定器的设计与改进

根据井眼轨道控制理论,改变稳定器的位置和外径,可改变井底钻具组合的类型,从而达到稳斜、降斜或增斜的工艺目的。可变径稳定器作为一类重要的定向工具,尤其应用于现代钻井过程中。文中介绍了一种机液控制变径稳定器（自动井斜角控制器）的结构和工作原理,分析了可变径稳定器执行机构的特点,认为正确分析其主要部件—主轴（主活塞）在井下的受力状况,是变径稳定器执行机构设计的关键环节。以自动井斜角控制器为例,通过实际计算,改进了主轴（主活塞）及其复位装置的结构方案,为井下工具的设计提供了借鉴。     

变径稳定器发展趋势及应用分析

可变径稳定器是操作者在地面发出控制信号(钻压、排量以及电控信号等),使其在井下产生相应的径向改变,达到所需的外径尺寸,从而使BHA具备相应的力学特性,达到增斜或降斜的目的。在理论分析的基础上对可变径稳定器的工作原理及发展趋势进行了简要阐述。     

变径稳定器及其应用

变径稳定器是大位移井钻井的一种重要工具。介绍了变径稳定器的功能、分类、控制方式;以国外几种典型产品为例,介绍其工作原理、典型结构和重要参数,以及它们在钻井试验与施工作业中的应用情况和效果。并介绍了国内自行研制的正排量变径稳定器在QHD32-6-A26井的现场试验和实钻应用情况。应用表明,所介绍的几种变径稳定器性能稳定,应用可靠,且取得了较好的效果。     

投塞压钻柱式变径稳定器的研制与应用

研制开发的投塞压钻柱式变径稳定器由节流塞、单向阀、心轴、扶正棱和支撑块等组成。工具设计采用全液力机构, 利用钻压和泵压的改变, 可实现工具的井下往复多次变径。在大庆油田南 3-丁 10-斜 435井的现场应用表明, 这种变径稳定器控制变径和锁定变径状态的工作性能安全可靠, 操作工艺及监控方法简便实用, 与合适的钻具组合匹配, 可节省用于更换底部钻具组合的起下钻费用, 降低工人劳动强度, 具有很好的社会和经济效益。     

基于排量控制的可变径稳定器设计与试验

可变径稳定器配合螺杆钻具可实现造斜率的调节。设计了基于排量控制外径的可变径稳定器,主要包含3个推力活塞各自驱动的巴掌。推力活塞在钻柱内外压差作用下将巴掌推出,稳定器直径变大; 通过调节排量来控制滑阀的轴向运动,从而控制内外压差通道的开关。加工可变径稳定器并进行了测试,通过调节排量可有效控制巴掌的伸出、收回,巴掌的推靠力达到 34.75 kN,滑阀密封耐温超过150 ℃,达到了入井的要求。     

井下稳定器安放位置调节器的研制与应用

井下稳定器安放位置调节器是斜井旋转钻井时实施井斜连续控制的专用工具, 安装在钻头与钻铤之间。正常钻进时, 稳定器至钻头的距离保持不变, 钻具造斜性能相对稳定; 停钻后,通过调整泵压可使稳定器至钻头的距离变长, 也可通过调整钻压使稳定器至钻头的距离缩短, 此伸缩值可由井口测出。现场应用情况表明, 这种调节器能够由地面简单操作改变井下稳定器的安放位置, 使下部钻具结构和造斜性能发生变化, 从而实现井斜连续控制, 避免了反复起下钻和重新组配钻具组合, 具有良好的推广应用前景。     

井下闭环可变径稳定器的工作原理及应用研究

井眼轨迹井下闭环控制技术是当前国内外石油钻井的前沿技术,将该技术与随钻测井技术结合,能实现地质导向技术.钻成大位移井必须依靠井眼轨迹控制技术,研制的井下闭环可变径稳定器是实现该项技术的关键.本文着重论述了井下闭环可变径稳定器的结构、工作原理及其控制井眼轨迹的方法.井下闭环可变径稳定器的研制及现场的初步试验成功,为解决我国大位移井问题,特别是为滩海油气勘探、提高钻井机械钻速、降低钻井成本提供了一条有效的途径.     

三稳定器钻具在定向井轨迹控制中的应用分析

为配合实现钻井大提速,各油气田对定向井井眼轨迹控制提出了更高要求。不仅要求能控制好井眼轨迹,减少钻井中各种事故的发生,而且要求高效、快速优质的施工。面对井下工况复杂多变、甲方对钻井工程质量标准要求提高等不利因素,以前的一些常规技术已经不能胜任。为此,依靠科技进步,加强技术创新,对三稳定器钻具结构进行研究,从三稳定器钻具结构模型建立入手,分别设计出稳斜、增斜、降斜三稳定器钻具组合,并在某区块进行试验,探索出三稳定器钻具组合使用的一些规律,改变以往单纯依靠单、双稳定器控制井斜和方位的局面。结果表明,使用三稳定器钻具组合后在钻井速度、工程质量等方面较以前都有明显的提高,缩短了钻井周期,降低了单井钻井成本。     

导向钻井钻具组合结构造斜特性分析

在导向钻井钻具组合结构中,本体稳定器、上稳定器的选用与计算外径,以及螺杆弯角的选用,对用全力增、减方位时的侧向力有影响,可用来评价导向钻井钻具造斜特性,分析和设计导向钻具组合.现场使用结果表明,螺杆本体稳定器采用偏心式时计算外径与丈量直径存在偏差;上稳定器对钻头侧向力具有较大的影响,可以优化设计;螺杆弯角对钻头侧向力影响较大,需合理使用.     

遥控变径稳定器变径动作分析及现场试验

由于遥控变径稳定器存在状态信号不可靠的问题,导致该类稳定器的状态有时无法辨识.为了研究影响该类稳定器状态信号的相关因素,针对其结构特点,根据液体不可压缩和物体受力平衡原理,对该类稳定器在地面和井下两种环境下的变径动作进行了分析,并利用现场试验进行了部分验证.该类稳定器依据MWD仪器提供的井斜信号进行状态控制,并利用相邻两次开泵的泵压差值确定其工作状态.分析认为,该类稳定器内平衡活塞出现上限、下限位置对其变径动作行程有减小的作用.现场试验发现,该类稳定器状态转换遵循控制活塞伸出与平齐的循环规律,活塞伸出泵压大于活塞平齐泵压,相邻泵压绝对差值约1.0 MPa,该类稳定器状态由第二次开泵时的泵压值判断其工作状态.研究表明,该类稳定器内平衡活塞出现上限、下限位置会导致状态信号减弱或无信号;利用相邻两次开泵泵压差值确定其状态的方法可靠,可为地面遥控稳定器提供依据.      

钻井双壁钻具研制与应用

为解决在充气钻井液欠平衡压力钻井时，使用常规井下动力钻具和随钻测量仪器进行井眼轨迹控制中遇到的技术难题，研制了双壁钻具。详细介绍了合理解决双壁钻具高压钻井液流道直径、气道直径和钻具强度等问题的方法，根据具体情况制定了特定的扣型，确定了双壁钻具的具体参数。现场试验表明，使用充气钻井液进行欠平衡钻井时，应用双壁钻具可使井下动力钻具和随钻仪器的性能不受影响，能进行正常的井眼轨迹控制。     

滩海油田井下安全控制系统的研制与应用

国内海上油气井应用的安全控制系统主要依靠引进。经过3年多的研究,研制成功了适合于不同管柱类型的井下安全控制系统,与国外同类产品相比,它具有结构简单、操作方便、安全可靠等特点,经过多口海上油井的现场试验与应用,已取得显著的经济效益和社会效益。本文介绍井下安全控制系统的结构设计,工作原理,特点,现场试验和应用情况。     

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。     

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井眼轨迹井下闭环控制技术是当前国内外钻井界乃至石油界的前沿技术，它的成功是钻井技术的一次革命。90年代以来，基于经济方面的原因，大位移钻井成为人们优先考虑开采滩海和海洋油气田的方式，井下闭环可变径稳定器是解决目前大位移井存在的如怎样有效地给钻头施加钻压、克服摩阻、提高钻速等问题的关键。文章介绍了可变径稳定器的结构、工作原理及控制井眼轨迹的方法，这为解决我国大位移井，特别是滩海油气勘探、提高钻机械钻速、降低钻井成本提供了一条有效的途径。