水力振荡器在川渝地区水平井的应用

川渝地区地质结构复杂,在水平井施工过程中出现严重的托压、粘卡现象,尤其在滑动钻进过程中,无法保证给钻头施加真实、有效的钻压。水力振荡器可以使常规的钻具组合克服定向钻进过程中遇到的常见问题。为此,介绍了水力振荡器的结构及工作原理,并在在长宁H2-1井、高石12井施工过程中应用了水力振荡器。应用效果分析表明,水力振荡器在水平井中把单纯的机械式加压改为机械与液力相结合的加压方式,为钻头提供了有效、真实的钻压,改善井下钻压传递效果,明显降低摩阻,提高机械钻速,缩短钻井周期。     

水力振荡减阻钻进技术发展现状与展望

随着水平井和大斜度井在油气开采中的广泛应用,钻进过程中钻柱与井壁之间摩阻较大时常产生托压现象,导致无法有效施加钻压,影响机械钻速,甚至诱发黏吸卡钻等井下事故。水力振荡减阻技术采用水力振荡器在钻具轴向产生一定频率和振幅的振动,将静摩擦力转变为动摩擦力,以减少钻具与井壁之间的摩阻,具有良好的发展前景。从振动减阻的原理、国内外水力振荡器典型结构、关键技术等方面系统分析了国内外水力振荡器的研究现状,指出现有水力振荡器存在的问题,提出应发展涡轮动力水力振荡器的建议,可为该技术的发展和提高提供参考依据。     

水力振荡器数值计算研究

目前尚未开展水力振荡器在改变特定参数和参数间在某种最优配合条件下能否得以优化的研究,制约了该工具的进一步完善。针对该问题,利用SolidWorks软件对水力振荡器的各部分结构进行三维建模,在ICEM CFD中进行网格划分,将网格导入ANSYS CFX进行数值计算与分析。研究结果表明:当流体通过水力振荡器时,旋转部件的运动使得流体动能增加,在流动过程中流体的动能重新转换为压能,使得该工具沿轴向正方向产生持续轴向力推动钻头做功;动静干涉作用和交界面速度变化所造成的流体震荡使得静止域产生剧烈的轴向和径向周期振动;大流量工况下轴向推力均值更大,轴向和径向振动也更为剧烈;在持续轴向推力和大幅度轴向振动推动下,该工具对钻柱施加周期性轴向振动和钻压并稳定推进。研究成果可为提高水力振荡器优化设计与敏感性分析水平提供相应的理论支撑。     

水力振荡器的研制及现场试验

应用水力振荡器可有效降低滑动钻进钻具组合与井壁间的摩擦力并有效改善钻压传递,减小井下扭转,减轻横向振动并提高机械钻速,延长PDC钻头的使用寿命。为此,开展了水力振荡器的研制工作。介绍了水力脉冲轴向振荡减阻钻井技术的减阻原理,对水力振荡器的主要结构进行了技术分析。胜利油田3口井的试验结果表明,工具原理正确,结构可靠,压力损耗4.5MPa左右,工作寿命超过100 h,可提高机械钻速20%以上;同时还可改善定向钻进工具面的控制,有效提高定向能力。水力振荡器对常规PDC钻头及牙轮钻头具有良好的适应性。     

国产新型水力振荡器在陕北YB536-H02井的应用

陕北地区定向水平井一般采用螺杆+PDC钻头的常规钻具组合,在斜井段或水平段钻进过程,存在钻压传递困难,定向作业托压、粘卡等现象,影响机械钻速。部分井位采用常规水力振荡器解决该问题,但同时带来工具压耗高、工具稳定性差或效果不明显等问题。陕北YB536-H02井使用国产新型水力振荡器进行施工,现场应用表明,该水力振荡器工具压耗较低,输出载荷稳定,有效降低了钻柱与井壁间的摩阻,同时避免常规水力振荡器带来循环系统压力过高的问题,解决了托压、粘卡等问题,实现了提速降本增效。     

水力振荡器最优安放位置研究与应用

复杂结构井滑动钻进过程中,托压现象严重,钻头无法获得有效的钻压,导致滑动钻进机械钻速低。水力振荡器通过轴向振动带动钻具产生轴向蠕动,从而使滑动钻进的静摩擦转变为动摩擦,可以大幅降低摩阻,从根本上解决托压问题。对井眼轨迹进行了力学简化,通过钻柱瞬态动力学分析,建立了工具有效传播距离的数学模型和计算方法。针对张海31-26井的现场试验提出了相对于钻头的最佳安放距离,并对试验中机械钻速、百米定向次数和滑动钻进进尺比例等参数进行了统计分析,验证了模型的有效性。研究内容为该工具的有效应用提供了理论指导。     

三维水力振荡器性能影响因素研究

为解决滑动钻井过程中大摩阻问题,结合现有轴向振荡释放摩阻以及钻柱扭摆释放摩阻的原理,设计了三维水力振荡器。阐述了三维水力振荡器的工作原理,并对其关键部位阀口进行了理论分析,得到阀口过流面积以及压降随时间变化关系。分析了三维水力振荡器作用区间,在不影响导向钻具工作的前提下,确定了三维水力振荡器安放位置。以φ172 mm三维水力振荡器为例进行分析,分析结果表明:当压力脉冲为0.03~2.90 MPa时,水力振荡器具有较好的轴向振荡效果。确定三维水力振荡器的作用区间为20 m,故三维水力振荡器安放位置与导向马达距离保持在20 m以上,可保证导向马达不受三维水力振荡器影响。研究结果可为水力振荡器的现场应用提供参考。     

水力振荡器与液力推力器集成应用研究

为了解决复杂结构井滑动钻进托压问题,提出了水力振荡器与液力推力器集成应用缓解托压的方法,从原理上进行了技术可行性分析。该集成技术可以起到3方面的作用:降低滑动钻进钻柱与井壁间的摩阻,缓解滑动钻进托压,提高滑动钻进行程钻速;当摩阻增加到一定值时,出现小幅度的托压释放时,保证工具面稳定;滑动钻进时,为钻头提供足够钻压,提高滑动钻进机械钻速。在G962-24井进行的现场试验中,滑动钻压维持在40~50 k N之间,托压现象明显缓解;滑动行程机械钻速由1.48 m/h提高到5.14 m/h,机械钻速平均提高到3.10 m/h。该项集成技术的成功应用,为同类型的井缓解滑动钻进托压现象提供了理论依据和技术支持。     

水力振荡器在大位移井张海29-38L井的应用

张海29-38L井是部署在埕海2-2人工岛的一口三开大位移定向井,最大水平位移2 625.38 m,最大井斜76.24.,三开滑动钻进井段频繁出现托压、压差卡钻现象.于是尝试应用了水力振荡器,其工作原理是通过自身产生的纵向振动,来提高滑动钻进过程中钻压传递的有效性和减少钻具与井壁之间的摩阻.张海29-38L井应用结果表明,应用水力振荡器井段比未使用该工具井段的机械钻速提高了218％,提速效果非常显著.水力振荡器在该井的成功应用,为探索大位移井钻井提速提供了有益的借鉴.     

Ф172mm水力振荡器在川西中浅水平井的应用

川西中浅水平井由于受到地层因素的影响,普遍存在井斜难以控制,钻井效率难以提高的问题。水力振荡器可以使常规的钻具组合克服定向钻进过程中遇到的常见问题。在马蓬23—3HF井、新沙21—28H井施工过程中应用了Ф172mm水力振荡器。结果表明,合理的钻井参数配合水力振荡器能够改善井下钻压传递效果,明显降低摩阻,提高机械钻速,缩短钻井周期。     

世界深海油田的开发与展望

进入21世纪后,国际石油能源处于供求失衡状态,油价上涨,石油消费量又迅速增加.在此形势下,国际石油界又重新青睐深海油田(亦称深水油田)石油的勘探与开发,各种相应作业技术研发与装备制造取得了重要进展.本文简述了近年来国际海洋石油深海钻井的一般性情况,特别讨论了世界大型石油公司在深水油田开发方面所取得的进展.     

水力振荡器性能影响因素研究

水力振荡器通过产生轴向振动带动钻具产生轴向蠕动,可在一定程度解决滑动钻进过程中的托压问题。为了探讨水力振荡器性能的影响因素,建立了带有水力振荡器的钻柱轴向能量传递数学模型,通过数值模拟分析了水力振荡器的激振力、振动频率及安放位置对减阻效果的影响。分析结果表明:水力振荡器的激振力对减阻效果的表现十分显著,并且水力振荡器的激振力越大,减阻效果越明显,因而在条件允许的情况下,尽可能地选取激振力较大的水力振荡器配合钻进;在同一条件下,水力振荡器的安放位置对钻压的变化较为显著,减阻效果也有差异。所得结论可为合理选择水力振荡器提供参考。     

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回顾了国外盐穴60年的应用历史，包括早期发展、主要用途、特殊用途以及出现的问题等；综述了盐穴应用的发展状况以及各类用途目前在世界范围内的应用状况；展望了盐穴应用的发展趋势。为我国正在开展的江苏金坛盐穴储气库的建设，以及今后其他盐穴的进一步科学有效利用提供了借鉴。     

射流式水力振荡器振动频率分析与现场应用

为了解射流式水力振荡器的振动对井底钻具结构强度的影响程度,利用CFD数值模拟方法和地面试验方法分别对其振动频率进行了研究,分析了振动频率和振动位移随排量变化的规律;同时对射流式水力振荡器的提速效果在张海某井进行了现场验证。分析结果表明,不同排量下射流式水力振荡器的振动频率在6.5~9.8 Hz内变化,振动频率较小且小于10 Hz,说明振动频率受排量影响不大,随着输入排量的增大,振动频率呈现缓慢增大的趋势;射流式水力振荡器不仅对MWD的信号传输没有影响,而且具有显著提高钻井机械效率的作用,可明显减小钻井摩阻,缓解托压现象。所得结论对水力振荡器的优化和钻井工艺设计具有指导意义。     

水力振荡器在海上油田的应用

本文介绍了一种水力振荡器在海上油田的应用情况,并对应用效果进行了分析,结果表明,水力振荡器提高了钻头的有效钻压,提高了机械钻速,是海洋优快钻井行之有效的措施和方法。     

水力振荡器在复杂结构井中的应用

大港油田六间房区块复杂结构井弯曲井段滑动钻进过程中托压现象严重,钻压传递效率低,导致滑动钻进机械钻速低。为此,介绍了美国国民油井公司生产的水力振荡器的结构和工作原理,以及其首次在大港油田六间房区块某口井的应用情况。应用结果表明,采用该水力振荡器后滑动钻进机械钻速提高了167.0%,平均机械钻速提高了211.2%,百米定向次数下降了49.51%,滑动钻进进尺比例下降了65.52%。针对此次应用中存在的问题,指出使用该水力振荡器除了要充分考虑自身振动的有效传播距离之外,还应考虑地面钻井设备的工作能力和井眼轨迹的复杂程度,这样才能最大限度地发挥其潜力。