新型侧钻坐封器的设计

套管开窗侧钻技术的核心是要有可靠的高效率的开窗工具,坐封器是套管开窗工具的最为重要的部件之一。针对解决小井眼侧钻过程中出现的斜向器下移、转向所造成的井眼报废等事故,采用液压悬挂式、单卡瓦双作用镶嵌硬质合金齿的坐封设计方案,通过合理布置硬质合金齿,使其具有双卡瓦单作用的坐封效应,可实现在预定深度的可靠坐封。     

双层套管开窗侧钻中钻头力学分析

在双层套管开窗侧钻中,油层套管、水泥环、技术套管和地层岩石的硬度都各不相同,并且钻头在双层套管开窗过程中和导向器、油层套管、水泥环、技术套管、地层岩石的接触面不同。考虑开窗钻头在双层套管开窗侧钻时和油层套管壁、水泥环、技术套管壁及地层岩石的实际接触情况,建立双层套管开窗钻头弯矩数学模型,并结合现场工程实例,利用Matlab软件求解出三种不同工况下钻头弯矩与钻头水平移动距离的关系曲线。进而借鉴金属切削力学理论,研究钻头在开窗侧钻过程中的切削力、切削扭矩,校验开窗钻头的强度,提出了防止双层套管开窗侧钻过程中发生钻头憋卡断裂事故的技术建议。分析计算可为双层套管开窗钻头的设计与施工参数确定提供参考。     

一种高效套管开窗铣鞋的设计

套管开窗是分支井作业中的一项关键技术,良好的开窗质量是分支井作业成功的重要保证。研究设计了一种高效套管开窗铣鞋,可以一趟钻完成一口套管开窗作业,且开窗质量有较大改善,有效解决了死点难突破、开窗跑偏等难题。     

连续油管用小尺寸螺杆钻具的研制及应用

随着连续油管技术的发展,与连续油管修井作业、开窗侧钻、微井眼钻井及老井重钻等作业配套的螺杆钻具应用也越来越广泛.着重介绍所研制的连续油管用小尺寸螺杆（5LZ43×7.0螺杆钻具）的结构、开窗侧钻等作业配套设计的短节结构,以及它们的工作原理、应用情况.目前5LZ43×7.0螺杆钻具已经实现产业化,批量生产并满足客户要求.     

Ⅱ型钻柱式偏心微扩眼工具强度校核及现场应用研究

采用有限元方法开展Ⅱ型钻柱式随钻微扩眼工具强度校核研究,采用有限软件分别对工具本体和刀翼进行强度校核,分析结果表明,所设计Ⅱ型钻柱式随钻微扩眼工具最大许用拉力6 525.4kN,最大许用扭矩27kN·m.最终制造工具样机并开展现场应用研究,所设计的Ⅱ型钻柱式随钻微扩眼工具有效地提高了应用井起下钻的通畅程度和电测、下套管作业一次成功率,节约钻井时间约200天,为我国石油行业随钻扩眼技术提供了有效的设备支持。     

塔河油田膨胀管侧钻水平井技术的应用

塔河油田177.8 mm套管开窗侧钻时,需满足地质避水要求,面临钻遇易漏及易坍塌泥岩地层的难题,要实现侧钻井眼的长久稳定,采用下膨胀管封隔不稳定地层两开次钻进技术是行之有效的方案。详细介绍了塔河油田12区部署的利用膨胀管技术封隔复杂地层的侧钻水平井TH12115CH的施工情况,并与前期的3口膨胀管试验侧钻水平井结果进行对比分析,总结了该项技术存在的问题,并从套管开窗、定向扩眼、钻头优选、螺杆钻具优选、水力参数优化及膨胀管固井等配套工艺技术方面,提出了解决问题思路,为后期降低该项技术推广应用成本积累经验。     

北京石油机械厂

当进行复杂井钻井设计或预知某井段可能发生卡钻时,最好的办法就是预先在钻具组合中使用随钻震击器。北京石油机械厂生产的QJ203K型弹簧预紧的卡瓦式震击器,属于随钻震击器的一种,它是预防和处理卡钻的重要工具,适合于各种情况下的随钻作业。该型震击器是一种上下击为一体的全机械式震击器,由于采用弹簧预紧的锁紧卡瓦式锁紧机构,其释放力的调节是通过组装时适当增减调整垫片来实现的,钻井现场不需要调节,因而整体结构十分简单,提高了该型震击器在井下工作的可靠性。     

基于犁沟效应的镶齿型卡瓦侧钻坐封器坐封过程数值分析

基于开窗侧钻过程中侧钻坐封器卡瓦失效导致开窗失败的情况,设计了一种新型的镶齿型卡瓦侧钻坐封器。建立了承受坐封载荷和轴向载荷下的镶齿型卡瓦装配体有限元法分析模型,计算出了镶嵌不同齿型的侧钻坐封器卡瓦在套管壁上形成的犁沟形状及套管与镶齿的位移与应力,分析了镶齿型卡瓦的坐封可靠性。结果表明:在镶齿型卡瓦坐封分析计算中,不但要考虑犁沟摩擦因数,同时还需要考虑凸脊对犁沟摩擦因数的影响;坐封器卡瓦镶装不同齿型在套管表面产生的犁沟效应不同,卡瓦牙齿齿尖越锋利,所产生的犁沟效应就越明显;在犁沟效应与黏着效应的双重作用下,硬质合金齿吃入套管壁产生了明显的齿坑,在满足镶齿强度的前提下确保镶齿型卡瓦坐封器的可靠坐挂。     

一种新型分支井液压旋转工具的设计与实验

在分支井下尾管作业过程中,需要一种液压旋转工具安装于尾管管柱连接器以下,尾管进入分支井眼遇阻时此工具可传递转矩,通过旋转管柱通过遇阻点,尾管到位后需进行连接器与空心斜向器配合座挂,此时通过液压解锁此工具使下部管柱不再受到旋转转矩,提高坐挂成功率。针对这种需求设计一种专用液压旋转工具,作业时通过开泵液压解锁工具使其功能满足上述条件。文中通过理论计算与现场试验验证了工具的可靠性。     

分支井工具的研制及室内模拟试验

多分支井技术被认为是21世纪石油工业领域的重大技术之一,是油田降耗、增产的有效途径。该项技术可广泛应用于我国老油田、边际油田、剩余油、稠油的开发,对于降低开采成本,提高油田的采收率具有重要的意义。本文介绍了所研制的一种用于9-5/8"套管内开窗侧钻4级分支井系统的工具的基本功能原理及工具模拟试验的情况。     

连续管钻井关键工具的研制及现场应用

随着油气田的不断开发,国内需要侧钻的老井数量越来越多,但由于技术起步较晚,连续管开窗、连续管定向钻井等工艺研究仍处于摸索阶段,配套的工具更是少之又少。在连续管钻井作业过程中,经常发生连续管钻具卡钻、断钻具、溢流、漏失等恶性事故,导致连续管钻井作业经济损失惨重,这成为制约连续管钻井技术推广的瓶颈。本文介绍了连续管钻井关键工具的研制及现场应用,分析了国内外连续管钻井工具的技术发展现状,总结了现场施工问题并提出了相关建议,所做研究可为现场服务及工具技术进步提供重要参考。     

新型液压随钻扩眼器的研制

鉴于目前小井眼侧钻缩径卡钻和小井眼固井质量差的难题,设计了一种安全性和可靠性非常高的扩眼器。该工具采用机械式硬支撑设计方案,具有PDC切削效应,可实现随钻扩眼,并将118mm钻头所钻进的井眼机械式扩眼至145mm。该工具通过投球憋压实现刀翼收放。当刀翼完全打开时,由连接接头上的定位套使PDC刀翼的位置稳定不变,实现硬支撑。此扩眼器原理正确、结构可靠,为从根本上彻底解决小井眼固井难和小井眼缩径、卡钻频繁等情况提供了一种有效的手段。     

井下开窗工具万向节设计与分析

套管开窗是连续油管径向射流技术实现的前提.万向节是关于径向射流技术井下开窗工具的重要部分.万向节的功能特性直接影响着套管开窗技术的成功.文中分析万向节的受力情况,得出其在设计过程中应满足的几何参数和结构参数条件.通过ANSYSWORKBENCH软件对万向节叉和十字轴进行有限元分析,找出应力集中易损坏的部位,改变设计参数并且进行圆弧曲线处理,减少应力集中现象,增加万向节强度.选择合适的十字轴,以实现良好的开窗效果.     

浅析顶驱旋转下套管技术

利用动力套管钳旋转套管上一般是常规下套管方法。多用于油气田的勘探开发中,深井、大位移井、大斜度井等高难度作用中。在这些井的套管作业中,存在着许多复杂的井下条件,降低了作业的及时性。下套管运行是控制套管质量,防止套管事故和提高套管质量的关键。顶驱旋转下套管装置是集机械、液压控制于一体的下套管设备,种安装在顶驱系统上,国内钻井广泛使用的是套管钳等工具,可作为其替代品。不仅极大减少套管遇阻、遇卡等潜在的安全危害,而且提高了下套管作业的速率和成功率,为套管顺利下入提供了装备保证,本文就顶驱下套管技术的背景、技术及设备情况进行分析与介绍。     

基于CFD的压裂施工中定压节流器结构优化

为了减轻压裂过程中流体对定压节流器和外面套管的损坏,利用流体动力学分析软件FLUENT中的标准k-ε模型,对节流器附近流场和压力分布进行数值模拟分析,进而对套管内封隔器分段压裂工艺中定压节流器的入口形状和出口形状进行优化。计算结果表明,该模型中的节流器空腔内壁存在冲蚀破坏,这主要是由于节流器入口附近有旋流场存在;节流器入口采用流线形过渡形状,可以减弱入口处的旋流场;近似流线形的节流器出口形状能保证在较高的节流器底部压力的条件下,降低工具内壁的动压力,在射流处起到整流作用的同时,降低湍流强度,有利于减弱工具内壁所受冲蚀;组合使用入口过渡形状和流线形出口结构能有效减弱压裂过程中流体对压裂工具的冲蚀破坏。     

随钻扩眼工具的研究与优化策略研究

随钻扩眼工具在常规直井和小尺寸井和大斜度井中都具有较好的使用效果，其优势作用是：可钻比套管通常所允许的更大直径的井眼，可完成从直井到水平井的各种井身结构的随钻扩眼，可获得套管与井壁间的最大间隙，改善固井质量，扩大生产井段的直径，有效保证了油气质量，减少在大斜度井眼、膨胀性地层、蠕动性地层以及枯竭性砂岩中卡钻的风险等。本文首先介绍了随钻扩眼工具，其次论述了随钻扩眼工具结构设计的优化。     

一种复合材料桥塞测试台架的研制

油田开发中封隔器是实现机械采油、分层注水、分层压裂或酸化、机械堵水等注采工艺作业的主要井下工具之一.桥塞是封隔器心脏部件,为了能确定复合材料桥塞在下井前的强度及套管的损伤情况,研制了一种复合材料桥塞的测试台架以帮助完成桥塞下井前的试验工作,试验结果为研制具有更易钻铣的质量轻、强度高、模量大、耐腐蚀性好、原料来源广泛、工艺性好、加工成型简便、生产效率高等特点的复合材料桥塞设计参数的优化和封隔器现场使用提供了理论依据.介绍了测试台架的结构、工作原理、设计计算等方面的内容.     

锻铣工具活塞力在套管锻铣中的作用分析

为了优化套管锻铣工具结构，对活塞及刀体等核心机构的作用力传递关系进行充分分析，采用理论计算及有限元仿真两种计算方法，建立了活塞推力与单翼刀体和套管之间接触力的定量关系公式，并分析了活塞推力对套管局部屈服的影响。结果表明，随着活塞上的压力不断增加，接触反力和施加的活塞推力是线性关系，两者比值约为1:3，并且活塞推力对套管材料局部屈服的影响并不明显，在套管锻铣工具设计中，优先选择合适的节流喷嘴，使产生的活塞载荷能够确保工具在套管上不打滑即可，然后在转矩和钻压作用下，刀体就可切削套管。该研究为套管锻铣工具后续节流喷嘴尺寸的选择、工具施工参数的优选提供了理论依据。     

百叶窗角度对管带式中冷器传热与阻力特性影响研究

根据影响中冷器综合性能的因素,建立了四组不同开窗角度的百叶窗翅片计算模型,采用Fluent软件,SIMPLE算法和标准k-ε模型对传热特性和阻力特性进行了仿真分析,得到不同开窗角度下中冷器空气侧的温度、压力和换热系数,及中冷器综合性能评价因子。研究发现换热主要集中在百叶窗前端,阻力损失主要集中在翅片区域;压降随着开窗角度的增大而增大;在相同的工况条件下,开窗角度为27°时,翅片表面传热系数最大,具有更好的综合性能。计算结果为中冷器散热带结构设计提供了参考。     

罐装电泵系统在海上油田老井侧钻中的应用

渤海油田地质构造复杂，随着油田的不断开发，在生产过程中，由于地层流体（硫化氢等腐蚀性气体）组分、含量发生变化，原有的套管材质无法满足安全生产要求，而侧钻后仍有部分井段需使用老井套管，该老井套管无法有效进行防腐。基于此，为了保护老井生产套管，在侧钻井段下入防腐套管，在上部老井套管段内使用罐装隔离系统，该系统是将电潜泵机组安装于密闭罐装系统中，使井流物与套管完全隔离，避免腐蚀物与老井套管的接触，以解决老井套管腐蚀问题。