绳索作业技术在油气田中的应用研究

绳索作业工艺技术是油气开发工艺中的一门新型技术。它由地面设备、工具串及辅助工具、井下设备三大类组成。该技术不需起下油管柱和压井就能实现井下装置或工具的投、捞、放功能。文中介绍了四川石油局钻采工艺研究所在借鉴国外技术结合四川地区油气井特征研制出的绳索式震击器和震击释放起下工具作业技术系统.在四川、胜利、新疆吐哈等油田近40口井应用获得成功,并对其工具串的组成、工作原理及使用方法等作了介绍。     

全液压式随钻震击器的研制与应用

针对钻井过程中常见的井下卡钻事故,研制了新型全液压式随钻震击器。该震击器主要由连接机构、机械锁紧机构、扭矩传递机构、打击机构和密封机构等部件组成。全液压式随钻震击器是一种上下击为一体的新型井下解卡工具,实际操作时,若在起钻过程中遇卡,则启动下击解卡;若在下钻时遇卡或钻头在井底遇卡,则启动上击解卡。厂内台架试验及现场应用结果显示,整套震击器设计合理,机械锁紧力线性稳定,液压延迟时间稳定,能充分满足现场使用要求。     

液力震击器液压系统失效的分析及预防措施

<正> 一、前言 液力震击器是各油田普遍用于解卡和打捞井底落鱼的震击工具。该工具是依靠液压系统液压力油流速的变化产生延时.蓄能及能量释放、加速运动,从而使卡点或落鱼受到强烈震击,以达到解除井下事故的目的。因此,液压系统是液力震击器的关键部位。     

随钻震击器接头断裂分析及改进措施

随钻震击器是一种重要的井下解卡工具,由于其工作环境恶劣、受力状态复杂,震击器接头容易发生断裂。为提高产品质量,延长接头的使用寿命,减少断裂事故的发生,需要对接头断裂原因进行分析并实施相应的改进。针对一起随钻震击器上接头的断裂事故,采用试验与理论相结合的方法进行断裂原因分析。对接头进行了宏观分析、尺寸测量、无损检测、材质理化性能检验（包括化学成分、力学性能和金相组织）。对钻具组合进行了重点分析,并对随钻震击器上接头和转换接头的弯曲强度比进行详细计算。结果表明随钻震击器上接头发生断裂的原因是由于钻具组合不合理以及随钻震击器上接头和转换接头的匹配不当导致的疲劳断裂,材料冲击韧性低进一步缩短了疲劳寿命,最后提出了改进措施并取得了较好的效果。     

关于随钻震击器的研究

现文在Ｓｋｅｅｍ理论基础上，对随钻震击器在震击作业期间产生的震击力、冲量和卡点位移进行了详细的计算，为震击作业期间根据实际情况调节震击器的过拉力提供依据。文内还详细地分析了多种因素的影响关系，为钻柱设计时确定震击器的安放位置提供素材。     

液压机械一体式震击解卡技术在水平井中的应用

震击解卡是解除井下管柱卡阻的常用手段,但应用于水平井时,因其井筒摩阻大,震击器上部钻杆柱储存的弹性形变能释放时被摩阻消耗,震击效果差,为此,进行了水平井液压机械一体式震击解卡技术研究。技术方案为:通过设计双级弹簧缸结构来增加弹簧加速器的弹力,多组弹簧加速器串联来增加工作行程,配合液压增力器形成了水平井液压机械一体式震击解卡管柱,能够克服弯曲井眼摩阻的影响,提高震击效果。室内试验表明水平井液压机械一体式震击解卡管柱的震击性能参数符合设计要求,并根据试验数据制定了现场施工技术参数。现场应用表明:液压机械一体式震击解卡技术解卡效果显著,并且大钩载荷能减少80%,降低了对修井设备的要求,提高了该技术的适用性。     

绳索式震击器和震击释放工具达到国外80年代先进水平

一套能用于井下油管内实现安装和回收可取式的YZ—38—224与JZ—38—508绳索式震击器和51mm、63mm震击释放工具,最近由四川石油管理局钻采工艺研究所研制成功,并通过了局级鉴定。胜利、青海油田和四川气田,先后在井下油嘴节流开采、柱塞清蜡、投捞式气举等施工作业中,用该套工具进行了33井次现场试验。试验表明,震击器能产生所要求的震击力,与释放工具配套使用,无需起下井内的管柱,便能灵活、安全、可靠、快速地完成井下工具的提、捞、释放绳索作业,减少了吊灌压井作业对产层的伤害,显示了工艺的科学性和经济性。     

绳索式液压震击器震击效果数值模拟

建立了判别绳索式液压震击器震击效果的计算模型,确定了震击效果的判断原则。指出震击效果的判定应以绞车操作者能直接控制,且通过模型能准确计算的冲击能为重要参量,而不是以震击力作为依据。在试井作业中,以此为判定原则可获得较好的震击效果。     

CSJ114震击器的改进与应用

CSJ114震击器应用液压和机械原理,通过锥体活塞在液缸内的运动和提拉钻具储能实现上击动作,可以多次使用,重复震击。但使用过程中,发现其在井下作业中无法震击的情况时有发生,从而拖延工期,影响施工质量。为此分析其现有工作原理,找出其问题存在的原因,通过改进结构,使之能在井下作业中正常工作。经过现场应用表明,改进后的CSJ114超级震击器在地面组装调试合格后,在施工过程中能提供合理的延时贮能时间。     

随钻震击器简体连接螺纹失效分析及解决对策

井下工具的可靠性直接关系着石油开采过程的安全.以随钻震击器为例,对其断裂部位进行失效分析,进行了断口宏观描述和力学性能检测及螺纹强度校核.认为震击器螺纹断开的主要原因是螺纹弯曲疲劳强度不平衡.并据此提出了改进方案和预防措施,主要包括:更换断裂部位壳体的连接螺纹,在下接头上设计减应力结构,提高井下工具材料的防结垢和防腐蚀性能,合理设计钻具组合,改善钻柱整体的应力状况和局部应力分布.最后建议钻具组合中增加同规格或更大规格减震器,以吸收或减缓硬岩反冲击.     

震击器解卡过程的动力学分析

文章运用弹性波理论与动力学分析相结合的方法研究震击器解卡动力学过程，提出利用震击力和震击冲量来衡量震击器解卡效果。用有限元法对直井中的震击解卡作业过程进行计算，分析上提拉力、落鱼深度、钻铤长度、震击器安放位置、震击行程大小和落鱼遇卡程度等各种因素对震击器解卡效果的影响，所得的结果能更好地解释现场震击作业中的一些现象，对震击器的工程实际应用与设计有重要的参考价值。     

上击器的震击动载荷计算

应用弹性动力学分析方法, 在合理假设的基础上, 建立了震击作用动力学模型。模型将上击器震击解卡过程分为储能阶段、震击前阶段、震击阶段和震击后阶段。根据该动力学模型, 对现场某直井进行了实例计算, 结果表明, 在上击器震击解卡过程中, 只有作用在卡点的震击力才是真正起作用的震击动载荷, 如果该动载荷小于粘卡力, 则难以解卡。上击器震击时产生的震击力与上提拉力的比值不是固定值, 而是随钻柱结构变化而变化。一般而言, 上击器越靠近卡点, 解卡效果越好。     

随钻震击器震击载荷计算及安放位置选择

针对震击器的结构、震击过程、影响震击力的因素等方面对震击器的性能进行研究和分析,综合考虑震击器作用过程中钻柱的摩阻、重力以及不同的下部钻具组合结构对震击器震击效果的影响。建立了随钻震击器安放位置优化设计模型,可根据震击载荷对使用随钻震击器或打捞震击器安放位置进行设计。分析结果可对随钻震击器的工程实际应用与设计提供参考。     

水力活塞泵打捞工具的改进

针对普通卡簧打捞器使用中存在遇阻时脱不开、捞出后卸开困难等问题,改进设计了新型沉没泵打捞器和固定阀打捞器。这两种打捞器的特点是操作方便、安全,使用效果好;打捞遇阻时,可增大拉力剪断安全销,使卡簧脱开被捞设备。但使用前应根据钢丝绳的破断拉力选用安全销,卡簧锥形部位应涂润滑脂。     

液压滑套式安全接头

针对现有倒扣式和剪断式安全接头结构上的局限性和缺陷 ,设计了液压滑套式安全接头。这种接头由上接头、滑套、密封圈、剪断销钉和下接头组成。正常工作时 ,安全接头可传递拉、压载荷和正、反扭矩 ,当遇卡需脱开时 ,从地面向管柱内投球 ,加压到一定压力时 ,滑套将剪断销钉剪断 ,上接管柱即可实现脱开。该安全接头在胜利油田现河采油厂 2 0余口井的现场应用都取得了很好的解卡效果 ,具有安装方便 ,操作简单 ,安全可靠等特点。     

随钻震击器上击力计算研究

以弹性波理论为基础,利用求固有频率的Rayleigh法,推导出了随钻震击器的上击力计算公式。该方法计算的上击力为上提拉力的3倍多,与哈里伯顿公司提供的数据基本一致,为塔里木油田随钻震击器的现场使用提供了理论依据。     

液压加速器在震击解卡作业中的作用

在震击管柱中配接使用加速器，是提高震击解卡成功率的有效途经。介绍了液压加速器和震击器的结构、工作原理以及震击管柱运动规律与动力性能。在此基础上，阐述了震击管柱中有效能量的概念，并分析了液压加速器在震击管柱中的减振作用。实例计算及现场统计资料表明：采用加速器配套施工比单独使用震击器施工，可提高解卡成功率15％以上，延长震击器有效工作寿命30％以上；同时能减缓钻柱振动，对井下钻具及水泥环有保护作用，有利于提高修井质量。     

液压上击器台架试验动力学探讨

为掌握液压震击器性能，提高井下作业效率，分析了试验台架上液压上击器的震击过程，建立了试验台架上液压上击器震击效果的计算模型。采用弹性波理论与动力学相结合的方法，得到台架上心轴撞击垫与缸套承击体撞击时的冲击能以及心轴对缸套产生的撞击力，为后续的现场测试提供理论依据，也为上击器的优化设计提供了依据。