稠油热采井下工具试验装置

稠油热采井下工具试验装置由井下工具试验台架和测试控制系统组成。井下工具试验台架主机采用四柱框架式结构，工作平稳、安全可靠；装置的执行机构由液压系统驱动，动作灵敏、准确，调节、控制方便。测试控制系统可实现试验数据的自动采集、处理和分析，并对模拟试验过程进行全方位监视。试验装置还可真实地模拟井下工作环境，为试验工具提供可靠的试验数据。对各种工具近百次的试验表明，这种试验装置具有准确、可靠、先进的试验性能。     

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。     

井下液压元件高温高压试验装置研究与应用

井下液压元件高温高压试验装置不需要模拟井下泥浆柱的压力,而只需模拟系统压力及井下高温环境来测试井下液压元件工作性能。通过对井下液压系统结构特点及工作原理的分析,论证了此试验装置的可行性,达到了模拟试验的目的。此试验装置的研制解决了研究开发及产业化中液压元件检测的难题,具有很高的经济价值及实用价值,在实践中已经得到成功应用。     

智能配水器检验装置及控制系统的设计

随着智能注水井向着规模化应用的趋势发展，对其核心工具智能配水器性能的检验至关重要，为此研发了智能配水器检验装置及控制系统。系统主要由注入系统、管线流程、模拟试验井筒装置、液压系统、电气控制系统、数据采集与控制系统等组成。系统流量检测范围为0～324 m3/d，流量测量不确定度度为0.5%；系统压力检测范围为0～25 MPa，压力测量不确定度为0.1%；控制系统实现了超压停机、过温保护；计算机组态界面可将压力、流量以实时曲线、历史曲线、数据报告单等形式进行显示及打印。利用智能配水器检验装置及控制系统能够建立现场工况的模拟试验环境，并对井下生产数据进行实时监测，直观评价智能配水器在井下的工作性能，在线检定智能配水器的流量计，并对智能配水器的质量进行批量检验。     

压裂完井工具高温高压性能模拟试验装置

针对常规试验装置不能满足压裂完井工具模拟试验要求的问题,研制了压裂完井工具高温高压性能模拟试验装置。该试验装置设计有可加热、可承高压的模拟井筒,可模拟井下工具的工作环境,对井下工具的性能进行有效检测;其地面加载装置可进行拉、压以及扭转等动作,满足井下工具坐封和解封等要求,可在2口井之间移动,操作台架可倾斜,操作台面可前、后、左、右4个方向调节,方便试验操作;试验井筒与加热系统采用油浴循环加热方式,加热效率高,能耗低。试验结果表明,装置的动作机构可提供500 kN的上提和下压力以及5kN·m的扭矩,满足拉、压、扭试验要求。该装置的研制成功可为真实而有效地评价井下工具的性能提供参考。     

随钻地层压力测量电液控制系统设计

为准确测量地层孔隙压力,实现随钻地层孔隙压力剖面,开展了随钻地层压力测量系统电液控制技术研究。电液控制系统包括电控和液压2个部分,电控系统为主从式双处理器架构,其中主处理器完成信号测量、处理和存储,执行地层压力回归计算等关键算法,执行液压系统中控任务调度和逻辑控制,对从处理器发出控制指令。从处理器负责电机运行和电磁阀开关控制。其中液压系统由动力源泵站、电磁阀、溢流阀、液压双向锁、探头装置、抽汲装置组成。电液控制系统可实现探头推靠密封、抽汲地层流体、测量地层压力及探头回收等功能。不同渗透率岩心试验和模拟井试验结果表明,地层压力测量曲线与理论曲线一致,表明电液控制系统能够用于随钻地层压力测量系统原理样机的理论验证和试验,为研制实用的随钻地层压力测量系统奠定了基础。     

斜井井下工具试验装置

为了使大斜度井、定向井分层开采工艺技术的研究具备完善的中间试验条件 ,研制了斜井井下工具试验装置。该试验装置由主试验系统、液压系统、水压试验管汇系统等组成 ,具有适应性强、模拟井斜调整范围大、垂直和水平位移调整灵活、可集中控制和实时监控等特点 ,可模拟大斜度井分层注水、分层堵水、分层改造等井下工具在多种井斜状态下的多项性能试验。该试验装置已为 5项局级科研项目提供了中间试验条件 ,为项目研究提供了大量的实验数据 ,取得了较好的应用效果。     

多功能钻井综合试验平台液压控制系统研制

近年来，在地面搭建模拟井下真实工况的钻井试验系统成为验证和改进钻井领域新技术、新工艺和新工具的重要研究手段。为此，介绍了国内某钻探公司的多功能钻井综合试验平台整体结构及其液压控制系统研制情况，并在现场进行了测试试验。该试验平台的液压控制系统整体方案包括俯仰系统、旋转系统、拉压系统、牵引系统和辅助系统，能驱动试验平台在轨道上平稳移动，能对试验平台钻柱的转速及扭矩进行手动和远程控制，对试验平台的拉伸载荷、压缩载荷以及横梁起升速度进行手动和远程控制，能手动和远程控制模拟钻井试验平台门架在0°、60°、90°(与铅垂线夹角)工作角度的切换，可实现钻杆夹紧、门架横梁的锁紧以及平台底座在轨道上的锁定。所得结论可为钻井试验平台液压控制系统的研发提供技术参考。     

弹簧比压可控振动可测型机械密封试验装置

研制的弹簧比压可控振动可测型机械密封试验装置包括机械系统和计算机数据采集系统两大部分。其中 ,机械系统由试验台架、液压加载泵站、试验介质增压保压装置和传感器等部件组成 ;数据采集系统由温度、电动机转速、振动幅度、介质压力、泄漏量、扭矩、弹簧力等数据采集电路 ,以及串行通信控制电路和组合电源等组成。这种机械密封试验装置在理论研究方面实现了动态下机械密封弹簧比压的测量和探讨振动对机械密封性能的影响 ;在实际应用方面可为机械密封产品提供静压试验和运转试验。     

吊装式井下工具试验井口拉压扭系统

为了配合井下工具常温试验井和高温油气浸试验井系统完成封隔器的机械坐封、解封、下井管柱的举升和拆装等典型井口操作任务,配套研发了吊装式井下工具试验井口拉压扭系统。该系统主要由液压源、液压管路、系统主机等组成,采用液压控制原理,数控操作方式,改传统轨道式结构为吊装式结构,具有工作稳定、操作简单、质量轻、易于吊装、可与多种标准井口对接等特点。试验与应用表明,该系统运转良好,达到了预期设计目标。     

修井作业用YJSY-GD-1型试压装置的研制

为了解决修井作业试压中存在的难以精确控制压力值、施工成本高以及安全性不高等问题,研制了YJSY-GD-1型试压装置。该试压装置集成在一个拖橇上,由柴油机驱动牵引。装置设计了排空和卸压管路,其高压泵和低压泵均设计了过载保护阀,提高了安全性。现场试验表明,该试压装置的各总成件参数匹配合理,达到了试压对压力和排量的要求,性能可靠,操作维护简单;推广应用77井次,试压均取得成功。     

井下套管阀的机械机构设计与试验

鉴于国外公司的井下套管阀技术比较先进,但其服务费用极其昂贵,引进该设备将会使钻井成本大幅提高的问题,研制出功能完善且技术指标满足使用要求的井下套管阀。整套系统由地面控制系统及井下阀体系统组成。地面液压控制系统通过较长的控制线远程控制套管阀井下阀体,由双控液压、控制线输出液压能,未控制井下阀体内液压缸的往复动作,从而间接控制阀体内瓣阀的开关,实现井下封井及打开作业。现场试验情况表明,该井下套管阀实现了实时压力检测,液压站工作稳定,满足现场施工要求。     

井下钻井液采集模拟装置的设计与试验

目前,井下气体检测技术研究存在的主要问题集中在井下高压钻井液的采集与压力释放方面,并且缺少相应的模拟试验环境。针对这一难题,研制了一种井下钻井液采集模拟试验装置。阐述了其结构和原理,并通过仿真模拟论证了采用该装置完成井下钻井液采集的可行性。将该模拟试验装置接入气液分离膜与微型气体检测器进行试验,实现了井下气体检测录井的功能。     

欠平衡钻井计算机伺服控制节控箱试验研究

为了适应我国西北地区油田开展欠平衡钻井技术工程的特点 ,研制成计算机伺服控制节控箱。节控箱采用机电液一体的控制方式 ,用压力传感器、位移传感器采集立压、套压、阀开度信号 ,由计算机根据控制压力与实际压力的差异调节液压伺服系统的动作 ,控制液动节流阀的开关 ,将立管、套管压力控制在限定范围内。油田试验表明 ,新研制的计算机伺服控制节控箱克服了现用节控箱的不足 ,压力控制误差小于± 0 5MPa ,完全满足欠平衡钻井对立压和套压精确控制的要求     

井下注剂用小直径管起下装置的研制

针对目前国内小直径管井下注剂设备配套工具不完整,不能满足现场使用要求的情况,研制了井下注剂用小直径管起下装置。该装置采用可正反向旋转的液马达驱动主轴的方案,通过同步齿轮带动链条,夹紧机构使链条上的夹块夹住小直径管,由液压系统实现整个操作与控制,从而使装置上下运动。井场模拟试验表明,井下注剂用小直径管起下装置可完全满足小直径管起下作业的要求,且可避免小直径管管体的变形和损坏。     

旋转导向钻井工具试验台加载控制系统的研究

为了测试在实际钻井过程中钻井工具的工作性能,研制了旋转导向钻井工具性能测试试验台,并开发了一种加载控制系统,应用于试验台模拟加载装置。该试验台主要用来模拟钻井工具在实际钻井过程中所受的扭矩和轴向力。根据其数学模型分别建立了模拟加载装置的液压缸、磁粉制动器和比例溢流阀的传递函数;运用模糊推理方法使用模糊自适应PID控制器计算出输入和输出之间的关系,进行PID参数的最佳调整;然后应用Matlab软件中Simulink模块将所设计的控制方法与常规PID控制方法的仿真结果比较。分析结果显示:模糊自适应PID控制方法具有更快的响应时间、更强的抗干扰能力;设计的模糊自适应PID控制方法提高了指向式旋转导向钻井工具试验台控制的灵敏度,满足对试验台较高控制精度的要求。所得结论可为旋转导向钻井工具的性能研究提供参考。     

盐穴储气库低节流井下安全阀的研制

为了满足盐穴储气库注气排卤简化技术的设计要求,降低井下安全阀节流冲蚀的影响,以内径尽可能大、外径尽可能小为原则,优化了安全阀本体连接及液控管线与安全阀连接处的密封形式,将S13Cr-P110新材料应用于弧形阀板结构,研制了最大外径?184.15 mm的盐穴储气库低节流井下安全阀,并进行了液压控制管线及液控系统压力测试、开启关闭功能测试和泄漏速率测试。研究结果表明,SVT5低节流井下安全阀降低了安全阀处29.51%的节流,符合ANSI/API Spec 14A 井下安全阀设备规范要求,水密封试验及气密封试验均合格,为盐穴储气库注气排卤完井作业技术的发展提供经验。     

TYB系列调压注水装置

ＴＹＢ系列调压注水装置由双缸四腔泵体、电液换向阀、控制液路及控制电路组成。换向系统采用常规液压换向阀的基本结构, 换向信号运用传感技术和集成化无触点控制电路采集与传递, 液压换向部分配备有液位、压力和温度过载保护系统。通过换向系统将水网来水作重新分配, 同时产生一股高压水流和低压水流, 分别适配于欠注井和低压注水井, 提高了注水系统的效率, 减少了动力消耗。现场试验证明, 装置运行平稳, 性能可靠, 运行费用低, 节能效果明显。     

阀门耐火试验方法研究

为了解决阀门耐火试验中水相变带来的安全和稳压问题,进行了模拟试验研究。研究结果表明,阀门耐火试验中采用针阀调节卸压通道的方式能保证腔体内的压力稳定;试验过程中水被大量气化,产生的高温高压水蒸气会冲击水压管线,缩短管线的使用寿命并降低设备的安全系数。根据研究结果提出了以下解决方法:采用针阀和压力泵提供稳定的压力;采用阻气装置使水蒸气液化,缓冲水蒸气对管线的冲击,降低水压管线的温度。应用该方法建立了阀门耐火试验系统。试验表明,该方法切实可行,能够达到标准要求;最高试验温度980℃,最高试验压力103.5MPa,且压力稳定。