新型固井井下低频水力振动装置研究

针对现有井下振动装置在应用上存在局限性的问题,结合现场工程实际,在系统调研的基础上,提出了新型强制复位井下低频水力振动装置的设计方案。装置工作时,在液压力作用下柱塞压缩弹簧下行,卸压孔、泄油孔依次打开,环空压力升高;泄流后弹簧推动柱塞上行复位,依次关闭泄流孔、卸压孔,环空压力降低;柱塞往复运动产生环空流体压力波动。新型振动装置具有良好的固井工况适应性,适应于常规固井工艺和特殊井况;可针对施工水泥浆密度、排量进行输出参数调控。PL003-03井的应用表明,全井段固井质量优良率达到84%。     

新型井口脉冲振动固井装置的研制与应用

所谓井口脉冲振动固井,是在注水泥作业完成后,在井口对候凝的水泥浆施加压力脉冲,使环空水泥浆保持运动状态,消除水泥浆在凝固过程中胶凝失重,达到防止固井后环空气窜和改善水泥浆一、二界面的胶结质量之目的。为实施井口脉冲振动,研制开发出井口脉冲振动固井装置,以压缩空气作为脉冲振动的动力,由脉冲发生装置通过控制进气和排气时间,调节脉冲振动频率,由调压阀控制余压调节装置,实现压力振幅调节,振动频率0～5Hz;压力脉冲振幅0～1.2MPa。10多口井的现场试验表明,脉冲振动固井装置设计合理,操作方便,改善了水泥浆胶结质量,是有效提高复杂油气井固井质量的一种新设备。     

移动式振动固井装置的研制与现场试验

针对俄罗斯移动式振动器启动困难和不能长时间工作的缺陷,通过研制井下振动器和简化压力平衡机构,根据力学分析优化振动器偏心块的结构,并配套地面电控系统,形成了适用?139.7 mm套管的移动式振动固井装置。地面试验表明,移动式振动固井装置适用于井斜角不大于50°的井段,启动容易,可以长时间工作。在胜利油田营13-斜161井的现场试验表明,采用移动式振动固井装置进行振动固井井段的固井质量显著提高,与未采用振动固井的邻井相同井段相比,第一界面优质率和第二界面合格率分别平均提高17.5和45.0百分点。研究表明,自主研发的移动式振动固井装置克服了俄罗斯移动式振动器的缺陷,适用于井斜角不大于50°的井段,能够有效提升第一、二界面的胶结质量。      

新型涡轮式井下径向振动固井装置的研究与应用

振动固井技术可提高顶替效率,消除水泥石中的气泡,形成完好的水泥环,缩短候凝时间,防止固井后候凝"失重"时油、气、水窜,有利于提高两个界面的胶结强度,是提高固井质量行之有效的方法之一。介绍了新型涡轮式井下振动固井装置的结构、工作原理和在江苏油田的现场应用,分析了套管振动规律。现场应用表明:采用新型涡轮式振动注水泥固井技术可有效提高固井质量。     

新型水平井固井下套管牵引工具的研制

水平油气井尤其是大位移水平油气井固井时套管下入困难,单纯依靠垂直井段套管的自重难以下入套管至预定位置。在分析总结已有资料及相关经验的基础上,针对现有下套管工具压迫式驱动套管下入传统方法的缺陷及结构的局限性,研制了一种能促使套管在水平井段顺利前行的新型工具。其工作原理为:在下套管固井作业中,它连接于下入套管的最前端,首先对套管内的低密度钻井液加压,促使活塞右行,当活塞停止前进时,增大加在低密度钻井液上的压力,以克服作用于球阀上的弹簧预紧力而推开球阀,低密度钻井液进入卡盘,推动卡齿伸出、卡紧井壁,而后卸去作用在低密度钻井液上的压力,由高、低密度钻井液之间的压力差在套管前端产生牵引力,牵引套管前行直至预定深度。该工具结构简单、易于操作,只需控制地面钻井液泵泵压的大小即可,解决了水平井套管下入难的问题。     

水力振动固井工具压力波发生原理研究

振动固井可以提高固井质量,水力振动工具是振动固井的核心装备。分析了现有水力振动工具压力波发生的原理和水击波发生器的原理,结果表明:自振荡喷嘴在外来扰动的作用下,喷嘴内壁边界层的涡结构产生振动,涡结构产生压力脉动,这种自振荡放大的压力振动不具有波的特性,传播的距离有限;节流式压力波发生器通过改变过流面积产生压力波,但过流断面变化有限,压力波振幅小;水击波是一种压力瞬变过程,是一种强间断性质的矩形波,波的能量集中作用在间断面上。利用水击原理设计了双喷嘴水击波发生器,该发生器所产生水击波的振幅可以达到兆帕的数量级,频率由叶轮转速与阀轮叶片个数决定,可以根据需要调节。      

井下螺杆马达双向振动固井工具的研制

在固井过程中,为了使不同体系下的水泥浆产生最有效的振动,研制了井下螺杆马达双向振动固井工具。该工具安装在管柱的底端,不会改变常规固井工艺。通过调整结构参数改变振动量级和振动频率,使水泥浆产生横向振动和轴向振动;通过结构设计和力学分析,得出了该工具横向振动频率和激振力公式。通过流体力学分析,得出了该工具轴向振动频率和水击压力公式。对该工具进行了水击力变化测试试验,测试结果表明:当入口流量为30 L/s时,水击力波动的幅值为0.5 MPa左右,满足设计要求。所得结果为该工具后续的结构参数调整和优化设计提供了理论指导。     

振动固井技术综述

本文主要介绍了用振动固井技术改善固井质量的作用及其机理和已经研制成功的振动固井装置及其现场应用效果。     

如何提高深井超深井尾管固井质量

深井、超深井尾管固井是固井施工中难度最高,风险最大的工程,固井质量难以保证。文中分析影响深井、超深井固井质量的主要因素,剖析其固井施工难点,全面阐述保证深井、超深井尾管固井质量的方法和技术措施,对保证固井质量和减少施工风险具有很好的作用。     

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。     

Study on the downhole permanent low frequency pulsating water injection technique

Waterflood technique with pressure fluctuation, especially with low, ultra low frequency, changes the continuous water flow into the flow with pressure fluctuation, and can prevent contamination precipitation, formation plugging and Jamin effect. It also can prevent the plugging of water injection well, decrease the pressure of waterflood and increase the rate of water injection. On the basis of the existing eccentric injection mandrel, used the energy storage character of air energy accumulator and the pressure switch character of pressure control valve, fixed the plunger valve for pressure control on the position of blanking plug, then developed one new injection mandrel with low frequency character, which can inject water continuously with low, ultra low frequency. Water fluctuation produced during the water injection affect the formation directly and is useful to break down, prevent plugging and augment injection.     

新型无杆水力采油装置研制与应用

针对中原油田中后期开发存在的液面降低、泵挂加深使得抽油机载荷增加、冲程损失增大、杆管偏磨严重等问题,研制了新型无杆水力采油装置。该装置采用球阀换向,冲程长、冲次低。现场试验时SC38—74—4.8型无杆水力采油装置与常规管式抽油泵联用,下泵深度1650m,冲程4.8m,冲次2.7min-1,日注水量72m3,产出液60m3。结果表明,新型无杆水力采油装置延长了抽油泵的使用寿命,彻底根除了杆管偏磨,采用球阀换向,对动力液要求较低,日常维护简单。     

井下固控装置的研究及应用

在钻井过程中,为保障钻井安全需在钻井液中加入大量固相颗粒,钻井液中固相颗粒对机械钻速的影响较大,研制了一种安装在钻头上方的井下固控装置,该装置通过水力旋流分离原理将钻井液中大部分固相颗粒与钻井液分离并甩入环空区域,使通过钻头的钻井液固相含量大大减少。本装置设计的排固喷嘴有反向喷射作用,可以实现高效清洗井底,提高机械钻速。通过室内分离效果试验确定了装置的锥体角度和最优排量。在胜利油田、胜利海洋钻井进行了现场应用,验证了该装置安装方便,工作可靠,有明显的提速效果,可降低钻井液中的固相含量并有利于提高机械钻速。     

榆林气田井下节流技术研究与应用

针对榆林气田高压集气集中注醇工艺中存在的携液能力差、易形成水合物堵塞、管线承压较高等问题,从井下节流工艺入手,研究了节流工艺参数的确定方法,推导出井下节流气嘴直径的经验公式,并对其在榆林气田的应用可行性进行了分析。结果表明,井下节流工艺适用于该气田气井,能够降低井口压力。     

吉林油田低密度水泥浆体系的研究与应用

吉林油田开发的新区块中,多数井井深为1500～2500 m,井下情况复杂,井漏、井塌现象时有发生、地层油气水活跃,给固井施工造成了很多困难,也严重影响了固井质量.为解决这些区块的固井技术难题,研究出并且应用了低密度水泥浆体系.本文论述了吉林油田针对各地区的不同特点,使用不同低密度水泥浆体系的情况,如在英台地区使用复合型低密度水泥浆体系,乾安地区使用降失水低密度水泥浆体系.同时配套使用冲洗液等不同的固井施工工艺,使吉林油田在固井质量方面有了较大的突破,为油田的增产创效做出了较大的贡献.     

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。     

井下低频水力振动器的工作特性研究

井下低频振动解堵对于解决油水井的堵塞具有良好的发展前景.为了研究井下低频水力振动器的工作特性,根据振动器的实际工作情况建立了单个及多个振动器串联条件下的数学模型.利用上述模型对单个振动器进行了仿真计算,得出任意时刻振动器活塞的运动速度及位移;并以两振动器串联为例计算了上游振动器对下游振动器的影响,认为将振动器串联使用并不影响振动器的正常工作.通过现场9口井的实际施工作业表明,井下低频振动解堵对油田实际生产具有很大的意义.     

井下蒸汽调剖器的研制及应用

针对稠油井注汽过程中产生的蒸汽超覆现象和蒸汽在油层中热量严重损失的问题 ,研制出井下蒸汽调剖器。通过螺旋叶片独特的设计确保调剖器的分离能力及分离干度 ,避免调剖器承受剪切力 ,使调剖器在井下工作可靠 ,分离能力强 ,效果好 ,适用于中厚稠油油层的注汽开发。现场应用表明 ,使用调剖器注汽后避免了蒸汽在油层的超覆现象 ,注汽热量得到充分利用 ,明显改善了油井的注汽效果 ,同时延长油井的生产周期 ,减少油井作业次数 ,具有显著的经济效益和社会效益。