井下管柱受力蠕动检测装置的研制

为了研究井下管柱在井下高温高压下的实际受力与蠕动状况,研制了井下管柱受力蠕动检测装置,整个装置包括连接及壳体部分、接口部分、测量及电路系统3大部分,安装在井下管柱上。该装置能够实时采集并存储温度、压力变化时的管柱受力和蠕动位移参数,可为研究分析井下管柱的受力,优化井下管柱结构和设计配套工具结构提供参考依据。     

井下注水管柱力学测试系统设计

分层注水已成为开采薄差层油气资源的重要手段,但由于其注水管柱结构、工艺流程和受力情况相对复杂,使得井下轴向力、内外压和温度难以准确掌握。为了验证注水管柱力学分析理论研究的准确性,设计了基于应变测试技术、水下无线短传和存储回放模式的井下注水管柱力学测试系统。该系统可进行井下数据检测、提取和远距离数据通信,通过拉压力试验和水下无线短传试验得到测量值。分析结果表明:测量值与实际值的相对误差均小于5%,从而验证了井下注水管柱力学测试系统满足设计要求。研究成果对于指导施工管柱的设计以及分层注水工作参数的合理选择具有重要意义。     

井下随钻压力测量技术研究

井下随钻压力测量系统是实现欠平衡钻井和控制压力钻井的一项关键技术,在油气勘探开发中具有重要的作用。文章主要对随钻压力测量系统进行了系统地研究,从基本结构、工作原理和现场试验应用等方面进行了分析说明。在存储式环空压力测量工具基础上,完成了系统优化设计和试验研究,成功研制出一种新型实时井下随钻压力测量系统。实时井下随钻压力测量系统由压力测量短节、MWD和地面系统组成,可实时测量环空/柱内压力、温度、定向参数和地层自然伽马参数,能监测钻井全过程井下压力变化。此外,建议开展175℃高温PWD的研制,以更好地满足现场应用需求。     

大庆钻井全尺寸模拟试验装置

大庆钻井全尺寸模拟试验装置由模拟试验主机，液压传动及控制，钻压伺服控制系统，测量系统，计算机数据采集处理系统等组成。在模拟试验装置上，可用全尺寸钻头在模拟现场钻机功能和井底条件下进行钻井全尺寸模拟试验研究，尤其可以实现井下工具工作状态下的动态参数测量与性能测试。装置的控制系统可以实时地交互改变钻井参数，测量系统可以准确地测量常规钻井参数和井底动态参数，并通过数据采集分析完成各种试验。     

螺杆钻具井下磨铣管柱受力分析及改进设计

针对螺杆钻具磨铣钻削井下桥塞、水泥塞及类似钻削工作中管柱在井下所产生的巨大反扭矩的危害,在对磨铣钻削管柱进行受力分析的基础上,提出了改进方案,即"井下防扭装置"和"磨铣钻削管柱的配置",有效地降低了反扭矩带来的危害,改善了磨铣钻削管柱的受力状况。现场2口井的实际应用说明,改进后的管柱在应用上更为安全可靠,钻削用时比简易管柱缩短1/4~1/3。     

随钻陀螺测量系统研发及应用

为了解决海上油田丛式井网磁干扰环境下的井眼轨迹随钻精确测量与防碰难题,成功研发了基于光纤陀螺的随钻陀螺测量系统。系统由地面部分和井下部分组成,井下部分安装在203.2 mm钻铤内,通过泥浆压力脉冲进行数据传输。对陀螺传感器进行小型化和提高抗振性的研究,使其满足了钻井环境的要求。在室内和试验井进行了系统的测量精度、抗振性、耐温性以及钻井环境适应性测试,各项性能都达到了研发指标。通过在渤海某油田的现场应用结果表明,随钻陀螺测量系统的测量精度达到轨迹控制要求,工具性能及结构强度满足钻井作业环境。该系统现场操作简单,对磁干扰环境下的井眼轨迹精确测量与控制具有重要作用。     

井下管柱状态检测系统的研制

在高压分层挤注过程中，井下管柱由于承受巨大的轴向力而产生轴向蠕动，容易引起封隔器的解封或破坏，导致注水失败。目前，对井下管柱受力和伸缩蠕动的研究主要集中在理论分析上，而对其实际工作状态的检测研究还不够深入。因此，设计了一种测试井下温度、压力、管柱所承受轴向力及其伸缩蠕动等状态参数的井下管柱状态检测系统。论述了该系统的整体构成和基本工作原理，提出了一种新的位移测量方法；基于试验数据，对该系统的测试精度进行了分析，并针对存在的问题提出了改进方案。     

海上注水管柱测试短节设计

海上注水管柱在井下的受力、蠕动状况比陆地上的情况更加复杂,目前通常采用理论计算方法,受力和蠕动情况难以准确掌握。设计了一种注水管柱力学测试短节,介绍了测试短节的工作原理,详细阐述了测量短节的结构设计,并对测量短节主轴体的强度进行了校核,为井下测试装置的设计和使用提供依据。     

抽油杆柱受力状况井下检测装置的应用分析

抽油杆柱下部载荷和位移难以准确描述,使抽油杆柱的设计受到一定的限制,为此研制了抽油杆柱受力状况井下检测装置。该装置结构与抽油杆接箍一样,可以安装于抽油杆柱的任何部位,传感器采用了微耗电系统,可以在井下连续工作1年以上。油井工作时,井下抽油杆的负荷、温度、位移及流体压力等参数经处理后存储于存储器中,起出抽油杆后,存储的数据经PC机的相应程序进行处理后,获取所需的数据和示功图。通过对不同位置上实测示功图的分析对比,近泵口位置的传感器由于消除了杆柱运动的影响,所测示功图更准确地反映了泵的实际工作状况。9口井的现场应用表明,该装置测量的示功图能准确地反映油井的工作状况。     

随钻仪器和定向工具实钻及循环试验系统的研制

旋转导向钻井技术长期被国外垄断,国内由于缺乏必要的地面试验设备而严重影响其研发和产业化进程。鉴于此,研制了随钻仪器和定向工具实钻及循环试验系统。该系统由水平钻机试验系统和循环试验系统2部分组成。包含3 122 m室外埋地管线的循环试验系统可进行随钻仪器信号传输和相关工具单元试验检测;水平钻机试验系统配合循环系统可在实验室内进行旋转导向工具的实钻试验。完成的70多项循环试验和7次导向工具实钻试验为随钻仪器和定向工具参数的调整及结构改进提供了试验数据。该系统的成功研制加快了国内旋转导向技术的研发速度。     

可更换钻头套管钻井工具及工艺研究

采用常规钻机、利用转盘驱动的简易套管钻井技术由于受钻头寿命的限制，只能用于一只钻头钻至设计井深的情况，为此，研制开发了转盘驱动的可更换钻头套管钻井系统。该系统由起下工具、井下锁定工具串及坐底套管3部分组成。进行套管钻进时，井下锁定工具串锁定在坐底套管上，需更换钻头或井下锁定工具串时，往套管内部下入起下工具并解锁锁定装置，起出井下锁定工具串，更换完毕后，再将井下锁定工具串从套管内送入井底，锁定在套管柱末端的坐底套管上，起下过程中可保持钻井液的循环和钻柱的转动。该系统在吉林油田2口井上进行了试验，井下锁定工具串的下入成功率达到100％，并实现了套管正常钻进，但由于打捞矛无法进入到井下锁定工具串的打捞孔中，致使2口井都没有正常起出井下锁定工具串。详细介绍了可更换钻头套管钻井系统的组成、原理、施工工艺及现场试验情况。     

高钙盐钻井液体系的研究与应用

针对塔河油田第三系地层易缩径、阻卡，三叠系、石炭系地层井壁易坍塌扩径的特点，优选了高钙盐钻井液体系。现场应用表明，该钻井液体系具有极强的抑制性和防塌能力。可有效解决浅层泥岩吸水缩径、砂岩段厚泥饼缩径和深部(三叠系、石炭系)泥页岩剥蚀掉块垮塌等问题，试验井三叠系、石炭系平均井径扩大率小于6％，完井电测及下套管固井等作业顺利。且该体系在同样地层钻进中的密度低于常规钻井液体系，有利于油气层保护。     

磁耦合有缆钻杆关键技术与发展趋势

作为高速井下网络通讯部件,磁耦合有缆钻杆利用水眼内的同轴电缆实现信号的高速传输,利用钻杆两端的磁耦合线圈实现了钻杆间的无线通讯,磁耦合通讯使磁耦合有缆钻杆不影响常规接单根等钻井工艺。借助数据服务器、无线短节、中继器、井下单元及各种有缆钻具等功能部件的配合,磁耦合有缆钻杆系统能够实现地面及井下数据的组网通讯,具有高速、双向、全天候的传输特性。磁耦合有缆钻杆的关键技术包含:高速调制解调器、井下令牌环网、虚拟串口技术及分布参数测量等(基于高速调制解调器的井下令牌环网是高效的组网技术);虚拟串口技术便于第三方厂家快速利用磁耦合有缆钻杆连接自己的测量工具;分布参数测量以较低的成本实现了全井筒的状态监控,在控压钻井、井控安全、钻井参数优化等方面有重要作用。智能(自动化)钻井是钻井业的发展趋势,磁耦合有缆钻杆的独特特性使其适用于智能(自动化)钻井。在减少应用成本的情况下,磁耦合有缆钻杆能够进一步开拓市场。     

沈北地区新型防塌钻井液技术

针对沈北地区在钻井施工中易形成键槽、缩径．地层垮塌掉块严重，导致卡钻及大段划眼的问题，研制出了高钙复合盐、KCl、聚合醚甲酸盐钻井液体系，试验表明，KCl钻井液抑制能力强，性能稳定．可以减少油层污染，防塌效果明显．而且可以达到废弃钻井液的零排放，有利于环保。聚合醚甲酸盐钻井液摩阻压耗小．热稳定性好，水力特性优良．有利于减少油层污染，提高钻井速度，大幅度降低井下复杂情况。高钙复合盐钻井液通过控制钻屑分散，抑制造浆．达到防塌和保护油气层的目的。现场应用表明，高钙复合盐、KCl、聚合醚甲酸盐钻井液体系抑制能力强，性能稳定，具有明显的防塌效果。沈北区应用高钙复合盐、KCl、聚合醚甲酸盐钻井液体系钻探9口井，均无井下事故发生，起下钻顺利，完井电测一次成功率达到100％，中完电测成功率达到87．3%，钻井周期平均缩短28．36d，获得了良好的经济效益。     

ReelWell钻井方法——一种新的控压钻井技术

ReelWell钻井是一种新的控压钻井技术,主要由双壁钻杆、滑动活塞、双浮动阀等组成.钻井液从双壁钻杆环空泵入井内,并从内部钻杆返回,能够实现钻井液的闭路循环及对井底压力的精准控制.该技术具有井底压力精确控制、钻井液微流量控制、井眼清洗、水力加压钻头、井底压力隔离、保护储层的特征,对于控压钻井、大位移井钻井、海洋深水钻井、无隔水管钻井、尾管钻井,提高钻井安全性与作业效率以及有压力挑战性的地层钻进方面具有较大的潜力和优势.文章详细地分析了ReelWell钻井的系统组成、工艺原理、特点及其应用情况,并建议我国结合实际情况,尽快开展这方面的相关配套钻井技术研究.     

机械式无线随钻测斜仪在深井超深井中的现场应用

机械式无线随钻测斜仪是胜利钻井工艺研究院研发的一种适用于直井及直井段的新型测斜工具。该仪器具有使用方便、测量时间短、受温度影响小等优点,对提高钻井速度、降低钻井成本等具有重要意义。该项技术成果已得到现场推广应用,至今已在中国石化胜利油田、中国石化南方勘探公司、中国石化西北分公司、中石油塔里木等油田的30多口井使用,取得了良好的效果,受到现场的好评。文中对测斜仪在深井、超深井技术服务期间的使用情况进行了分析与讨论,总结完善了现场测量的施工工艺,为今后在深井、超深井中现场测量提供参考。     

哈拉哈塘区块标准井防阻卡钻井液技术

哈拉哈塘区块标准井二开裸眼段长达5 200 m,二开井段存在不同程度的阻卡复杂,严重阻碍了该区块的提速和产能建设。以HA9-13X井为例,分析了二开不同井段的阻卡原因,提出了相应的钻井液技术措施:白垩系及以上地层因钻井液黏切偏高导致阻卡,采用“较低黏切、有限包被抑制、高失水和强封堵”钻井液技术,同时配合大排量紊流携砂防止阻卡;侏罗系、三叠系、二叠系泥页岩垮塌导致阻卡,进入侏罗系之前转换成全阳离子钻井液体系,并引入成膜封堵剂FDM-1强化封堵防塌防止阻卡;定向井段采用传统的“固?液”润滑方法防止托压,效果不明显,加入0.3%~0.5%特制蛭石,通过改变钻具与井壁之间的接触方式,有效降低摩阻200~300 kN,解决了长裸眼定向存在的托压和黏附卡钻问题。现场应用表明,针对不同井段的钻井液防阻卡措施有效保证了该区块二开长裸眼井段的安全快速钻井,未发生井下阻卡事故复杂。     

可循环盲板在漏失井固井中的应用

详细介绍了一种新型固井用井下工具——可循环盲板的结构、工作原理及其在漏失井筛管固井中的成功应用。应用效果表明，漏失井固井时，把普通盲板换成可循环式盲板，能实现下套管过程中自动灌浆，让部分钻井液流入到套管内，减小了环空流体上返速度，从而降低了流体对地层的流动压力，达到了降低井漏发生几率、提高固井质量的目的。     

便携式智能测长仪的开发应用

为适应油田钻采井下作业的需要，开发了便携式智能测长仪。该仪器能自动收线快速测量油管、抽油杆、套管等管件长度，又能对所测长度数据进行分段优化组配管柱。仪器由一个特制光电编码器、一套自动收线测长机构、一个８９Ｃ５２单片机系统组成。能适应井下作业恶劣工况环境，测量快捷准确、配柱迅速、携带操作方便，在井下作业中不但使管柱测配精确，省工省时，而且还可间接的缩短井下作业时间和提高作业质量。     

涩北气田高矿化度地层盐水强包被聚合物钻井液

青海涩北气田位干柴达木盆地东部三湖地区,平均海拔2 700 m左右,地表为盐碱滩,寸草不生.该气田的井存在地层缩径严重、起下钻遇阻遇卡、盐水侵、井漏频繁、测井一次成功率低、钻井速度慢等钻井技术难题.为加快建设高原千万吨级油气田,开展了青海涩北气田优快钻井技术项目,研究了由高矿化度地层复合盐水配制的强包被聚合物钻井液技术,并在涩北气田第四系含盐地层试验成功,形成了配套的钻井液配制工艺和维护处理技术措施.该钻井液具有优异的包被抑制能力,解决了制约涩北气田钻井提速的起下钻遇阻遇卡、测井一次成功率低等技术瓶颈,对提高涩北气田钻井速度、保护产层、加快气田开发等方面起到了一定的促进作用.