气体钻井钻具失效研究的试验设计

针对现有气体钻井钻具冲蚀试验装置只能单一模拟气体钻井过程中岩屑对钻具冲蚀磨损的情况,研制了用于模拟气体钻井钻具失效研究的多功能试验装置,给出了气体钻井钻具失效研究的试验方法。多功能试验装置能够在模拟钻具冲蚀磨损的同时,模拟钻具受横向、纵向和扭矩振动等复杂的受力工况下的疲劳断裂试验。装置采用无线遥测动态应变测试分析系统进行试验测试,还可实现远程自动控制,整套装置结构简单紧凑,并且管道封闭,运行噪声小,功能多样,为气体钻井过程中所遇到的钻具失效的相关问题提供了更为全面的研究平台。     

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。     

钻柱摩阻扭矩测试试验装置设计

现有的钻柱摩阻扭矩理论模型假设较多,导致计算值与真实值有较大差异,这严重制约了钻柱力学行为研究和钻井参数的优化。鉴于此,基于相似理论,考虑井斜角和方位角的变化,设计了可模拟不同井身结构的钻柱摩阻扭矩测试试验装置。该装置可有效测量不同钻井参数对钻柱摩阻扭矩的影响,可对任意角度的井斜角、方位角的井身结构的整体钻柱进行模拟。结合运动学和强度分析,验证了试验装置设计合理、安全可行。钻柱摩阻扭矩测试试验装置可用于竖直井、大位移井和水平井钻柱的摩阻扭矩分析、运动学和动力学等方面的研究,也可用于自动化钻井和页岩气开采等相关的科研及教学。     

空气泡沫钻井模拟试验装置

高效携岩和有效消泡是空气泡沫钻井安全、优质、高效钻进的重要保障,而模拟试验装置是开展相应研究的关键设施和必要手段。设计了空气泡沫钻井模拟试验装置,并就试验装置的设计思想、设计原则、主要结构参数及研制过程进行了详细的分析。该泡沫钻井试验装置可以观察不同气液比条件下的泡沫流动状态、环空压力损失,可以进行垂直井、大斜度井以及水平井空气泡沫携岩方面的试验研究。可以考察风量、风压、泡沫性质对机械消泡装置消泡效率的影响规律,为机械消泡装置的结构优化设计提供了重要的理论和试验依据。     

旋转防喷系统试验装置的研制

旋转防喷系统是实施欠平衡钻井的关键设备，其使用可靠性关系到欠平衡钻井作业的成败和施工人员的生命安全。为提高旋转防喷系统的维护、保养和检修水平，研制了用于模拟现场使用工况的试验装置．对旋转防喷系统进行测试和检修。文章分析了试验装置的结构及工作原理。介绍了试验台架中的液体体积补偿装置及计算机监测系统，描述了目前世界上压力等级最高的旋转防喷系统在该试验装置上进行各种试验的情况。模拟试验为检测和判断井口压力控制设备是否正常工作提供了定量分析的依据。为欠平衡装备研究提供了必要的技术支持。     

气体钻井钻具冲蚀磨损试验装置

针对现有冲蚀磨损试验方法和试验装置不能模拟实际气体钻井过程气体携岩冲蚀钻具的问题,开发了气体钻井钻具冲蚀磨损试验装置。该装置由风机、送风管、加料管、混合室、加速管、试验管、连接管、旋风分离器、尾管、水箱、气体流量计等组成。它能模拟气体钻井过程中,不同气体排量、机械钻速等钻井工艺参数及不同属性岩屑对钻具冲蚀磨损的情况,具有结构简单、管道封闭、不污染环境、运行噪声小等特点;也可以开展管道气固两相流的相关试验研究。     

钻井全尺寸综合模拟试验装置中模拟器固有频率的计算

钻井全尺寸综合模拟试验装置是我国第一台能模拟井深至６０００ｍ井下环境的试验装置，其中模拟器是一个重要的结构部分。作者简化了模拟梁，计算了模拟梁需模拟的频率范围和模拟梁的中点刚度，并利用Ｌａｇｒａｎｇｅ方法分析了质量加载时模拟梁的固有频率。     

连续管调制局部欠平衡钻井试验系统研究

连续管调制局部欠平衡钻井可以有效控制井底近钻头环空压力,在实现近钻头局部欠平衡钻井的同时保障了封隔器以上井眼稳定。为了研究该钻井技术的井底欠平衡情况及循环压耗变化规律,设计并研制了连续管调制局部欠平衡钻井试验系统,初步进行了压力分布及微环空岩屑运移测试。分析结果表明:主要由试验架、回流装置和旋转密封排岩装置等组成的连续管调制局部欠平衡钻井试验装置,能够模拟连续管调制局部欠平衡钻井过程;该试验系统可进行井底近钻头压差变化规律、近钻头钻井液携岩规律以及微环空钻井液携岩规律研究。所得结论可为连续管调制局部欠平衡钻井技术的现场应用提供参考。     

YPM—01型页岩膨胀模拟试验装置介绍

YPM-01型页岩膨胀模拟试验装置,是华北石油管理局钻井工艺研究所开发研制的一种新型测试仪器,为中国石油天然气总公司计划科研项目。该仪器可以在模拟井下地层的温度压力状态下,检测泥页岩样品的水化膨胀规律,评价有关处理剂抑制性能,优选适合于钻井现场的处理荊种类或配比。这对于解决钻井现场     

产品与服务信息

YPM-01型页岩膨胀模拟试验装置,可模拟井下地层的温度压力状态,测定泥页岩样品的水化膨胀规律,评价有关处理剂抑制性能,优选适合于钻井生产的处理剂体系。同时可以检测出泥页岩样品的软化变形点。 YPM-01型页岩膨胀模拟试验装置配备专用制样装置和微机系统。自动采集处理各项试验参数,即     

深水石油钻采工程模拟试验装置的研制

深水恶劣的海洋环境及复杂的地质条件,使得深水油气田在钻采过程面临巨大的挑战。为此,研制了深水石油钻采工程模拟试验装置。该装置可以模拟3 000～5 000 m水深的海底环境。在试验装置底部加装海底土后能够进行深水喷射法下表层套管、深水浅层地质灾害预测、深水水下井口稳定性、深水水下采油树力学分析及深水石油装备等模拟试验,也可以开展自升式钻井平台桩腿插拔桩等模拟试验研究。该装置具有环境压力高、内部空间大、土质置换方便、操作简单、数据采集可靠以及试验过程可视化等特点。深水模拟试验装置为我国深水钻完井模拟试验提供了一个良好的试验平台。     

泡沫钻井与井筒多相流动试验装置研制

泡沫钻井在欠平衡钻井工艺中占有重要地位,能解决低压、低渗、易漏地层的钻井难题。研制了泡沫钻井与井筒多相流动试验装置,该装置由井筒模拟系统、起升装置、供液系统、供气系统、采集系统等组成。模拟井筒采用透明有机玻璃材料,实现了试验过程可视化。对装置流体进行实时压力、流量检测,进行泡沫钻井试验定性和定量分析。试验表明,该装置能清晰观察泡沫携带钻屑及钻铤处流体对井壁的冲蚀过程,实时检测钻井液的黏度、流速、密度、剪切力等参数,定量分析钻井液对钻进过程的影响特性。     

水下防喷器组控制系统深水模拟试验装置研制

防喷器组控制系统在深水环境的工作可靠性一直是海洋钻井业高度关注的问题。研制了用于水下防喷器组控制系统及其阀件功能测试和可靠性研究的深水模拟试验装置,包括模拟3 000m水深的大型高压舱,用于控制系统原理样机的深水模拟试验;模拟4 200m水深的小型高压舱,用于深水电磁阀和深水液压阀的深水功能试验和寿命试验。介绍了该试验装置的液控系统、电控系统、水下监控系统的设计原理。试验结果表明:该试验装置能够满足深水防喷器组控制系统的测试要求。     

控压钻井试验检测系统研制开发与应用

控压钻井试验检测是一项综合控制技术,对开发和研制控压钻井系统至关重要,国内外均没有用于成套控压钻井技术与装备实验和测试的井下工况模拟方法和装置^［1］。为此,自主研制了一套全尺寸的控压钻井试验检测装置系统。介绍了该系统的装置组成、工艺特征和技术参数,分析了该系统的测控软件开发、工艺过程的模拟、评价方法及模型建立和系统单元测试与整体联调等关键技术。现场应用结果表明：该系统安全可靠,运行1 000余次无故障,测试过程与现场工程实际能较好吻合,能综合模拟正常钻进、开泵、停泵、起下钻、井漏、井涌等不同井下工况情况,为国内研制、开发和出厂检测控压钻井系统提供了一种快速检测平台,保证了控压钻井装备的安全、可靠运行。     

使用挠性管进行欠平衡钻井的动态模拟

国外已开发出作用挠性管进行欠平衡钻井的模拟装置，在进行欠平衡钻井的动态模拟过程中，找中有关参数变化规律的工艺技术特点。这套装置主要包括举升气系统模式，多相水力学模式，储层与井眼相互作用模式、钻井模式，多相流体型式。     

全尺寸深井钻井模拟装置对钻井技术发展的影响

缩短钻井周期是降低深井钻井成本和钻井风险的关键,这需要钻井新技术、新工艺、新材料、新工具的研究与应用,这必然要很大程度上依赖于大量的室内试验。斯伦贝谢Terra Tek钻完井实验室有全球最先进的全尺寸钻井模拟试验装置,在30多年间做了大量的模拟试验,试验结果对钻井技术发展、钻头设计、钻井液体系优选及性能优化起到了积极的促进作用。在介绍Terra Tek全尺寸钻井模拟试验装置的组成及主要功能的基础上,分析了该实验室在美国岩石力学协会钻井论坛、冲击钻井及深井钻井模拟试验中取得的主要成果,并介绍了该实验室在页岩气地层特点、开发技术和井眼稳定等方面取得的研究进展。      

简易冷却水动态模拟系统的组建及应用探讨

本文论述了为解决现有循环水动态模拟试验装置存在的费用高,占地大等问题,课题组自行组建的简易动态模拟装置及其应用情况。该装置以《冷却水动态模拟试验方法》HG/T 2160-2008标准为设计及参考依据,结合循环冷却水药剂配方检验的要求,从设备材料的选择、系统的运行及分析等方面进行了阐述。     

动态结蜡剖面评价试验装置设计与建设

为了准确预测海上大斜度井井筒结蜡剖面规律,选取有效的清防蜡工艺,基于井筒动态结蜡机理和现有模拟蜡沉积试验装置的优点,设计了一套模拟大斜度油井实际生产过程中油井井筒内壁动态结蜡规律的试验装置。该试验装置装配了3路高精度温度控制系统,测试井筒段可更换,井筒倾斜角多级调控,配备了高精度超声波测厚装置,研发了配套数据监控及绘图软件。在渤海某油田A01的现场试验中,当井筒流体温度低于析蜡点温度时,井筒内开始出现蜡沉积现象,沿井底至井口方向,井筒结蜡厚度呈现先增大后减小的趋势,在井筒某一深度处存在最大值。该试验装置与实际状况匹配度高,易操作且数据处理便捷,可为建立适用于海上油田大斜度油井结蜡预测模型研究提供数据支持。     

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。     

霍布金森水泥石动态力学性能与射孔验窜试验装置

射孔弹对水泥环和岩层的侵彻是在极短的时间内用极高的压力和速度完成的,因此在评价水泥环的抗冲击能力时,研究水泥石在高应变率下的动态力学性能极其重要.为了研究在一定温度和压力下的水泥石的动态力学性能和抗射孔冲击能力,研制了霍布金森水泥石动态力学性能测试装置与射孔验窜装置.介绍了霍布金森水泥石动态力学性能测试装置的基本原理和测试方法以及射孔验窜装置的设计和试验方法.霍布金森水泥石动态力学性能测试装置可以定量测定水泥石材料的动态力学性能,并通过射孔验窜试验装置对水泥环的抗射孔冲击能力进行评价,总结出了射孔对水泥环破坏的3个主要原因,并以动态弹性模量、水泥石破碎吸收能和水泥石动态断裂韧性作为评价参数,为水泥石材料的力学性能研究提供了科学的检测评价方法.利用该套试验装置可以进行提高水泥环韧性的试验研究、提高固井水泥石抗冲击能力的外加剂研究、分析射孔对水泥环损伤的原因,提出油井水泥石改性途径,给出水泥环抗冲击性能的临界力学指标等试验研究.