随钻扩眼器扩眼机构流场分析与优化设计

扩眼机构是射频识别控制随钻扩眼器的关键部件之一,其结构与性能关系着随钻扩眼器的成败。为此,优化设计了扩眼器短节,研制出具有自锁功能、可回收双台阶刀翼的扩眼器。该扩眼器的止推台阶可保证刀翼完全张开,后自锁台阶使刀翼自锁;采用三刀翼布局,合适的刀翼布齿方式、布齿密度及保径齿数量可保持扩眼井段井眼扩大率。现场应用结果表明:RFID随钻扩眼器扩眼井径达到设计要求,射频识别标签读取正常;既具备常规随钻扩眼作业连续性、快速性的特点,又可根据需要控制扩眼器多次开闭;可以在管柱中集成多个扩眼器,并按照设计程序控制各扩眼器刀翼的收放,实现复合扩眼作业。该扩眼器操作简单可靠,具有广阔的推广应用前景。     

液压扩眼器设计及井下试验验证

为了降低小井眼钻井作业风险,提高固井质量,对152.4 mm井眼液压扩眼器结构原理和力学性能进行了研究,并制作了样机。152.4 mm井眼液压扩眼器主要由上接头、螺旋扶正套、环形剃刀组件、固定套、摩擦环及下接头等组成。对样机的压耗、刀翼张开、刀翼自动收回及强制收回等功能进行了验证,同时对扩眼效果进行了预评估。验证结果表明,该液压扩眼器的压耗约为1.38 MPa,小于计算的最大压耗1.96 MPa,满足现场作业需求;液压扩眼器能够实现正扩眼、倒扩眼和随钻扩眼作业,正扩眼和倒扩眼井径均达到190.5 mm以上,井径较规则,扩眼效果较好;在随钻扩眼中,刀翼张开最大扭矩达到14 kN·m。     

随钻微扩眼器研制及应用

弯螺杆钻具组合在水平井钻进中会形成螺旋状井眼,井壁上微台阶、微狗腿现象突出,导致实际井径比预期井眼小,易造成起下钻困难,划眼、电测和下套管时间长.在调研国内外随钻微扩眼器相关技术的基础上,研制了一种适用于?215.9 mm水平井的偏心式随钻微扩眼器,采用上、下两组螺旋刀翼清除井壁上微台阶、修整井壁改善井身质量,同时对岩...     

随钻扩眼对钻井液循环特性的影响

随钻扩眼作业会对钻井液循环特性产生影响,但国内尚缺乏相关研究。针对该问题,基于计算流体力学方法开展数值仿真,研究了直线形刀翼的扩眼直径、刀翼倾斜角两参数对钻井液循环的影响规律。研究结果表明:在扩眼器刀翼切削位置,随着刀翼扩眼直径的增大,钻井液流场的低速区域不断增大,当扩眼直径大于特定值时,流场低速区域将急剧增大;随着刀翼倾斜角的增大,钻井液流场的低速区域呈现出先减小再增大的变化规律;对?215.9 mm(■in)扩眼器的刀翼,最优倾斜角为55°,最优扩眼直径为250 mm。研究结果对于随钻扩眼器刀翼结构参数的设计具有指导意义。     

随钻扩眼技术成功地用于钻澳大利亚海上井

西方矿业公司在钻澳大利亚一口海上探井的过程中，用最新开发的随钻扩眼技术取代常规管下扩眼技术获得了成功。用随钻扩眼系统钻了一段９１２ｍ长的２０ｉｎ井眼，机械钻速与１７１／２ｉｎＰＤＣ钻头相当，而且９８％的井眼直径符合要求。与常规管下扩眼技术相比，节省时间４ｄ，节省费用４６．５万美元。     

随钻扩眼工具的动力学仿真研究

为了解随钻扩眼工具在井眼内的运动状态和受力情况,促进钻井工具的优化设计和更合理的应用,对随钻扩眼工具在井眼内的运动进行了研究,给出了基于拉格朗日方程的动力学分析方法;基于法向接触约束的惩罚准则,计算了扩眼刀翼与岩石之间的接触力,对随钻扩眼工具在井眼内的运动过程和动力响应进行了动力学仿真研究。仿真结果表明,随着随钻扩眼工具轴心偏离井眼轴心距离的增大,或扩眼刀翼数量的减少,所扩井眼的实际可通过半径逐渐减小,扩眼刀翼与井壁的最大接触力则逐渐增大,据仿真结果给出了实际可用的建议。研究结果与相关试验规律吻合较好,说明该分析方法是有效的。研究结果对多翼肋型石油钻井工具的设计和应用具有普遍的指导意义。     

JK215—237型随钻扩眼工具的研制

在考察国外随钻扩眼工具技术的基础上 ,研制成功JK2 15— 2 37型随钻扩眼工具。利用此工具可实现小间隙套管程序设计 ,成本低 ,安全性好 ,增大生产套管尺寸 ,有利于完井及修井作业。介绍了新型随钻扩眼工具的结构、设计要点和主要技术参数。首次采用该扩眼工具在 2 15 9mm井眼内下 177 8mm套管 ,以提高固井质量而进行扩眼作业试验。试验结果表明 ,该随钻扩眼工具结构合理 ,使用可靠 ,能满足随钻扩眼的需要 ;随钻扩眼的机械钻速与相同领眼钻头的机械钻速相当。     

随钻扩眼技术研究进展

随钻扩眼工具作为扩眼工具的一种,具有常规固定翼式扩眼工具无法比拟的优势。在介绍随钻扩眼技术在深井、超深井、小间隙井、盐膏层钻井和侧钻井中的应用情况后,就国外随钻扩眼工具的研究进展和应用进行了分析,包括斯伦贝谢公司的Rhino系列扩眼工具、哈里伯顿公司的XR~(TM)和UR~(TM)扩眼工具、贝克休斯公司的GaugePro扩眼工具、威德福公司的RipTide扩眼工具及国民油井公司的Anderreamer扩眼工具。指出了国内外随钻扩眼工具的研究重点和今后的发展趋势。最后建议我国应加强随钻扩眼技术和工具的研究力度,完善随钻扩眼技术和工具,这对提高我国的钻井技术有着重要的现实意义。     

随钻扩眼钻压分配的双因素计算方法

随钻扩眼过程中扩眼器与领眼钻头的钻压分配关系对扩眼钻进工作状态具有重要影响。传统计算方法仅考虑扩眼器与领眼钻头的几何结构因素,精度不高,难以合理指导工具设计。为此,在充分考虑岩石特性、钻具切削结构双参数的基础上,提出一种计算随钻扩眼钻压分配关系的双因素法,以分析各因素对钻压分配的影响规律。理论计算表明,扩眼钻压比与扩眼器钻遇岩层强度成正比,与扩眼刀翼锐度成反比。这一结果与文献的试验结果基本一致,可用于指导随钻扩眼装置的设计和应用。     

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。     

液压控制式双向随钻扩孔工具研制

随钻扩孔工具不仅能显著提高小井眼固井质量,而且解决了深井超深井钻井过程中的缩径难题,从而避免了发生井下事故。在分析研究国内外随钻扩孔工具特点的基础上,研制了一种高效随钻扩孔工具,具有随钻同心扩孔、水力可控、强制收翼、双向扩孔的特点。以井深1 000 m为例,进行了刀翼收放的水力学校核。同时,运用有限元对其本体进行了不同转矩工况下的强度校核,当转矩高达40 kN·m时,最大等效应力仅为10.6 MPa,满足设计要求。该工具的研制对国内随钻扩孔的研究具有重要意义。     

油气钻井扩眼工具研究现状及发展趋势

随着技术的不断发展完善,扩眼作业已成为解决复杂深井阻卡、改良套管程序、提高固井质量以及降低钻井成本的重要手段。结合扩眼技术的分类和特点,着重论述了国内外扩眼工具的发展历程和目前处于主导地位的双心钻头、臂式和块式扩眼器的典型结构形式,给出了提高国内扩眼器技术水平的建议。国外公司在扩眼工具领域进行了长时间的研发,形成了较为系统的理论和系列化工具,而国内在此领域起步晚,需从计算机辅助设计、应用领域拓展和数据库建设等方面进行完善,逐步缩小与国外的技术差距。     

国外扩张式随钻扩眼工具应用现状及发展趋势

随钻扩眼技术在处理复杂地层、提高钻井速度、提高套管环空间隙等方面具有应用价值。分析了国外几大油田服务公司的扩张式随钻扩眼工具的结构,介绍了其在现场的应用情况,总结了国外扩张式随钻扩眼工具的技术特点,并初步探讨了随钻扩眼工具的发展趋势。     

塔里木深井长裸眼扩眼技术

塔里木油田地质情况复杂,为了安全钻达目的层,对于一些复杂井要进行非常规套管程序设计,必须要有相应的配套钻井工艺技术。在?215.9mm井眼采用扩眼技术就是为了使?193.7mm无接箍套管能够顺利下入设计井深,塔参-1井使用水力扩眼器在?215.9mm井眼扩眼后,成功将?193.7mm无接箍套管下至6963.24m,段长1651.24m;在秋参-1井使用偏心钻头扩眼,成功将?193.7mm无接箍套管下至6271m,段长2800m,2种扩眼方式均取得了较好的扩眼效果,着重介绍了这2种扩眼方式的施工特点和技术要点。     

套管钻井扩眼器结构设计与启动特性研究

针对常规扩眼器井眼扩大率较小,难以满足套管钻井作业要求的问题,设计了一种用于套管钻井技术的液压臂式扩眼器。综合考虑钻井液流量、主喷嘴结构、心轴与壳体的摩擦力等因素对扩眼臂张开程度的影响,建立了该扩眼器串联在钻头上方时扩眼臂的力学模型。计算表明,扩眼臂的旋转角速度与心轴上下运动线速度呈线性关系;扩眼臂与井壁接触后产生的反推力将阻碍其开启动作,接触力的大小受多种因素控制。扩眼器由液压驱动,扩眼臂的开启动作受喷嘴特性影响很大。实际应用中,应优化设计复位弹簧及心轴等部件,从而提高扩眼器启动的可靠性。     

科钻一井先导孔扩孔技术

科钻一井先导孔由 15 7mm扩孔至 311mm,由于是全井段 (2 0 0 0 m)扩孔 ,而且地层硬度及研磨性均很大 ,导致施工难度较大 ,作业时间较长。在分析该井地层岩性的基础上 ,从扩孔钻头的选择、钻具组合的优选以及钻井液技术三方面详细论述了先导孔的扩孔钻进情况 ,并给出了在扩孔钻井过程中采取的工程技术措施及应注意的事项。     

涠洲油田随钻井壁修整工艺的应用

海上油气田的开发以丛式井台的定向井为主,受地层非均质性、井眼清洁等条件限制,定向钻进中易产生不规则井壁,大斜度井易形成岩屑床等,导致起下钻阻卡、套管下入困难等问题。为此,在扶正翼上敷焊PDC切削齿,增加划眼和破坏岩屑床功能,形成随钻修整井壁的划眼器,改善井眼质量,进而实现钻井效率的提升。南海西部涠洲油田的现场应用表明,该工艺能够有效清刮渗透性砂岩井壁的厚泥饼、修整PDC钻头在软硬交错地层形成的不规则井壁,破坏大斜度井的岩屑床,减少短起下钻及通井次数,从而提高钻井效率。     

新型导向液压丢手工具的研制及应用

针对现有机械式脱手工具存在随管柱下入中途遇阻后不能传递扭矩和丢手后不能回接的问题,研制出新型导向液压丢手工具。该工具能有效地消除管柱下入遇阻后不能进行下压正转或反转操作的问题,降低了电缆护罩丢落的打捞风险,实现了在未回接状态下配合导向接头进行钢丝作业的技术目标,且具有作业过程简单、成本低和效率高等优点。现场应用表明,该丢手工具设计合理,丢手快捷方便,作业成功率达100%,各项性能达到设计要求。