电驱连续油管作业装备的研究与开发

针对传统柴驱连续油管设备在油田现场作业过程中存在的系统稳定性差、作业成本高、效率低、环境污染等问题,通过对电驱连续油管装备系统供电模式、整机轻量化及结构形式优化、电驱注入头技术、电驱油管滚筒技术、集成控制技术等方面的研究,逐步形成了具有自主知识产权的电驱连续油管作业装备核心技术,促进了我国常规连续油管作业装备向自动化、智能化、高效安全、节能环保方向发展,对我国石油钻采设备油气开发的动力系统逐步从石化能源向电能过渡具有积极的推动作用。     

连续油管注入头液压同步控制系统设计

为了解决连续油管注入头闭式驱动系统的双液压马达输出不同步问题,设计了一种用于注入头马达液压同步控制系统。该系统可对同步马达转速、扭矩、压力等性能参数与驱动马达进行匹配,通过同步控制系统的强制同步迫使两侧液压马达输出转速一致,最终达到实现双液压马达同步运转的目的。模拟油田现场实际工况,对配备液压同步控制系统的注入头进行了动载试验,注入头双侧马达同步性大幅度提高,链条驱动系统低速同步运转平稳。试验结果表明,注入头液压同步控制系统提高了注入头运行的可靠性,降低了注入头工作中对油管造成损伤的风险,提升了连续油管作业设备系统运行的稳定性。     

SLG450/73拖挂连续油管作业机的研制

为满足大管径、大容量连续油管承载及运输要求,根据国内外油田用户的实际作业需求及特殊地域和环境特点,研发了SLG450/73大管径拖挂式连续油管作业设备。重点介绍了该装备的大吨位注入头、高效换装油管滚筒、动力装置与牵引车集成、注入头及鹅颈管整体举升以及液压控制系统的技术特点。该作业机注入头额定提升能力450 kN,适应连续油管直径50.8～73.0 mm,整体装备成本低,移运性能良好,操作维护简便,即将进行产品试制和油田现场工业试验。     

连续油管作业机常见故障分析及解决方法

随着连续油管技术的发展,连续油管作业机在油田的应用也越来越广泛。主要对连续油管作业机注入头、滚筒及吊车等部位发生的故障进行了分析,重点分析了注入头下部连续油管弯曲或折断、注入头打滑、注入头起下作业时发生异响以及连续油管从滚筒和注入头之间折断等故障的原因,并对所有常见故障提出了具体的解决方法和预防措施。     

美国Varco公司新系列顶驱技术分析

美国Varco公司近两年来开发出的新系列顶驱共有7种规格,且全部采用电驱动。主要优越性是电驱动顶驱的短时输出功率可达到额定功率的250%,有的可在125%～150%功率条件下连续进行钻井作业,可望电动机在150%功率下连续运转,而且电控制系统反应灵敏,自动化控制与保护较好。分别介绍并分析了AC—SCR—DC电驱动型式和AC变频电驱动型式、双电动机驱动、电动机液压盘式惯性刹车、双速减速器齿轮传动、行星齿轮传动减速器和圆柱齿轮传动减速器、游车与水龙头组合式结构,以及单导向轨结构的技术特点。     

液压和电驱动顶驱钻井特性分析与建议

根据美国Ｖａｒｃｏ公司和加拿大Ｔｅｓｃｏ公司给出的顶驱钻井特性曲线分析计算了Ｖａｒｃｏ公司ＡＣ－ＳＣＲ－ＤＣ电驱动和ＡＣ变频感应电动机驱动顶驱以及Ｔｅｓｃｏ公司ＡＣ变频永磁电动机驱动和液压驱动顶驱的钻井特性。计算结果表明：ＡＣ变频感应电动机驱动顶驱总调节使用范围的功率利用率最高为Ｐ均＝７６．７％,比液压驱动顶驱高４．９％,比ＡＣ－ＳＣＲ－ＤＣ电驱动顶驱高９．５％,比ＡＣ变频永磁电动机驱动顶驱高２６     

连续油管设备及技术的发展

介绍了不同时期连续油管的专利技术和设备,包括1965563号专利产品"钻孔机械"、2548616号专利产品"钻井机械"、2567009号专利产品"向高压油井中下入柔性小油管的设备"、Bowen工具公司首个连续油管注入设备、3116781号专利产品"连续油管修井作业设备"、3373818号专利产品"油管输送装置"和滚柱驱动的连续油管输送设备.     

顶驱钻机技术进展及建议

介绍了Varco公司,Tesco公司,Canrig等世界上主要几家生产商顶部驱动钻井系统的最新技术进展和应用情况,以及国内交流变频电驱动顶驱的研制新进展,最后提出了发展我国电驱动顶部驱动钻井系统的建议。     

世界海上连续油管作业技术与装备展望

连续油管钻井技术从上世纪90年代以来迅速推广到水平井钻井、定向井钻井及过油管钻井等多个领域。当前连续油管钻井作业的主要设备包括连续油管作业机、连续油管、井下配套工具、随钻测量系统、制氮车和辅助设备。为了进一步降低海洋石油作业成本对现有连续油管作业技术，连续油管压裂技术研究和连续油管侧钻技术研究是今后的发展方向。我国还没有系统开展连续油管的技术研发，研发机构和制造企业均没有建立，今后应大力发展。     

顶驱钻机技术进展及建议

介绍了Varco公司,Tesco公司,Canrig等世界上主要几家生产商顶部驱动钻井系统的最新技术进展和应用情况,以及国内交流变频电驱动顶驱的研制新进展,最后提出了发展我国电驱动顶部驱动钻井系统的建议.     

用上海上重钻和修井的混合连续油管系统

用连续油管在海上进行衙钻和修井作业时，传统的作法是在下连续油管前用自动提升装置或井架先将井筒内的管柱提出来，这就使得作业既复杂，成本又高。目前，一种替代传统技术的新型连续油管钻井系统已经引入油田。这种新系统－－混合连续油管系统将连续油管注入头、动力机组和滚筒组合在一起组成一台带井架的可移动钻机。该方法的构思和设备的设计是为适应在墨西哥湾浅海地区的需要开发的。该地区的典型井深为１００００ｆｔ左右；通     

江汉机械研究所

<正>概况Overview连续管作业机连续管作业机是一种移动式液压驱动的起下和运输连续管的设备,其基本功能是在作业时向油井中的生产油管或套管内下入或起出连续管,并把连续管缠绕在滚筒上以便移运。LG180/38连续管作业机为陆用自走车装式,而海上用连续油管作业机一般为橇装式。主要由连续管、注入头、滚筒、井口防喷器、液压随车吊、液压动力及控制系统、伸     

国外顶驱AC变频驱动的应用与发展

阐述了电驱动石油钻井装备经历的AC－AC、DC－DC、AC－SCR－DC和AC变频驱动4个技术发展阶段，总结了AC变频驱动的优缺点，认为目前AC变频驱动是顶驱最先进的电驱动型式。列举了挪威、美国、加拿大等国一些公司AC变频驱动在顶驱上的应用实例。重点介绍了美国Varco公司TDS－9S型项驱结构与钻井性能、AC变频驱动的电动机结构与工作特性以及变频控制系统。研究与分析认为，AC变频驱动是电驱动项驱的发展方向，也是电驱动石油钻采装备的发展方向。     

LGC230型连续油管作业车研制

进口连续油管作业设备价格昂贵,配件服务跟不上,不能满足国内油田作业需求。为缓解目前国内设备少和作业需求多的矛盾,提高我国连续油管工艺水平,研制了LGC230型连续油管作业车。该作业车为车载式结构,采用主辅车布置方式,配备大提升力注入头、大容量油管滚筒、数据采集系统及油管井口防碰装置。具有移运性能好、提升下入能力大、油管容量大、作业井深深、操作集中方便、防喷能力强、作业安全可靠等优点。现场应用表明,该设备能满足江汉油田和周边中、深井连续油管作业要求。     

电驱压裂设备在页岩气储层改造中的应用

压裂设备是页岩气藏储层改造的核心装备,随着国内页岩气勘探开发向深层进军,压裂工艺技术的发展对相关装备提出了更高的要求,而电力驱动则是压裂设备技术发展的重要方向。为此,调研了国内外电驱压裂设备的技术进展,指出大功率变频系统是决定其性能的一项关键技术,在分析该技术应用于电驱压裂设备适应性的基础上,结合2500型电驱压裂车在四川盆地威远地区实施页岩气储层改造压裂作业情况,对比分析了电力驱动压裂设备与柴油驱动压裂设备的相关经济技术指标。研究结果表明:①较之于相同功率的柴油动力压裂车,电驱压裂车可以实现功率全覆盖和输出排量的连续调节,能更好地满足压裂工艺对泵送排量精确控制的作业要求,同时还可以节省动力费用约68%、节约设备购置成本10%～20%;②较之于橇装设备,电驱压裂车具有更好的移运性能,适合在黄土沟壑、丘陵山地等道路条件较差的压裂井场推广应用。进而提出建议:下一步将提高单机功率密度作为电驱压裂设备的发展方向,同时加大高压大功率半导体器件的基础研究,提前做好页岩气平台建设的用电需求规划,以更好地发挥电驱设备的作业成本优势。     

地面智能注入系统在堵水调剖中的应用

在油田开采中后期所采用的稳油控水技术中,以深部调剖调驱技术为主,而注入设备对措施效果影响较大,为保证调剖调驱技术的顺利开展,研发了地面智能注入系统。该系统不但对聚合物的剪切小,而且可以有效地控制调堵剂的注入排量和压力,保证了调堵剂有效地进入高吸水层;同时该系统可以自动记录施工参数,自动化程度高,降低了施工现场操作的劳动强度,提高了施工工艺的精确性。现场试验证明,地面智能注入系统可以满足大剂量调剖调驱和长时间施工的需要。     

LG380/60连续管作业机的研制

针对国内油田复杂的作业环境及实际作业需求,在成功研制的LG230连续管作业机的基础上,开发了LG380/60大直径连续管作业机。该作业机主要包括可升降操作室、可升降油管滚筒、软管滚筒工作组、井口防喷装置、大提升力注入头以及动力鹅颈管等部件。该作业机底盘采用变截面大梁结构,油管滚筒能够下沉安装,满足滚筒大容量的要求;液压系统组成简单、可靠性高,提高了注入头与油管滚筒联动性;自动控制系统具有CAN通信和人机交互功能。同时,还配备井口防碰装置,降低作业风险。整机提升能力强,适应管径大,滚筒容量大,移运性能好,适应性广。现场作业情况表明:该设备低速档最大速度达到25 m/min,下井深度3 134 m,整套设备运转正常,各指标与设计值相符。     

国外抽油技术的新发展(一)

近年来 ,美国石油机械制造商为推动有杆泵抽油系统的技术进步做了大量的工作 ,推出了一系列新技术和装备 ,其中包括Jackshaft减速器、连续油管抽油系统、可消除污染的盘根盒、旋转抽油杆接箍和刚性抽油杆接箍、抗冲蚀泵和多相泵、可在矿场安装的抽油杆导向器 /刮蜡器、可控制抽油机的变频驱动装置、油田自动化软件、测力计系统和电效率测试技术。对以上技术装备分别做了简要介绍 ,并给出了部分装备的结构和性能特点。     

用于海上重钻和修井的混合连续油管系统

用连续油管在海上进行重钻和修井作业时，传统的作法是在下连续油管前用自动提升装置或井架先将井筒内的管柱提出来，这就使得作业既复杂，成本又高。目前，一种替代传统技术的新型连续油管钻井系统已经引入油田。这种新系统——混合连续油管系统将连续油管注入头、动力机组和滚筒组合在一起组成一台带井架的可移动钻机。该方法的构思和设备的设计是为适应在墨西哥湾浅海地区的需要而开发的。该地区的典型井深为１００００ｆｔ左右；通常是从多底井中钻定向井，用固定式平台在浅海水域钻井。结合一个特殊的研究实例以说明混合连续油管作业系统代替传统钻机进行作业。混合连续油管作业系统在设备搬家、拆卸、安装方面具有操作方便、安全等优点，并能减少拆卸及起下钻的时间，该系统提供了一种解决海上重钻作业需要的、经济有效的方法     

连续管钻机注入头驱动系统结构参数设计方法

连续管钻井是钻井技术发展的重要方向,连续管技术要满足钻井需要,要求连续管作业机注入头具有更大的功率,以适应大管径连续管的作业需求。通过对连续管注入头驱动系统进行相关力学计算,建立了注入头驱动系统关键参数优化设计方法,同时运用机械动态仿真软件RecurDyn建立了注入头链条驱动系统仿真模型,验证了优化结果的合理性。分析结果表明,参数优化后的驱动系统模型在相同的连续管线速度条件下运行平稳,各链节的晃动小;注入头驱动系统结构参数确定后,应用机械动力学仿真方法对系统动态特性进行仿真模拟可以减小设计的盲目性。