新型连续管倒管器的研制及应用

针对我国尚无适用于不同中心孔的运输滚筒的倒管器现状,以及大管径连续管反张力大,使用倒管器不易将其排整齐的现状,研制了新型连续管倒管器。该倒管器由底座、连接机构、驱动系统及排管系统组成,它采用液压马达帯直角减速器驱动,利用链轮来调节传动比,能实现大扭矩输出,可适用于2 286～2 667 mm宽的运输滚筒。现场应用结果表明,该倒管器可将连续管整齐均匀地排列在作业机滚筒或运输滚筒上,连续管无划痕或损伤,可使操作人员从过去的5人以上减少为2人,倒管时间从过去的12 h减少到现在的5 h。     

连续油管钻磨工艺螺杆马达特性分析及现场应用

针对连续油管钻磨过程中合理控制地面泵压和钻压难的问题,研究了连续油管钻磨工艺,结合容积式马达的工作特性建立了螺杆马达的理论和实际工作特性模型,比较了二者之间的差异,分析了螺杆马达结构、转速、扭矩、工作压差之间的关系。结果表明,螺杆马达具有良好的硬转速特性和过载能力,其转速和扭矩是两个相 互独立的参数,扭矩将随工作压差的增大而增大,转速不因负载的增大而降低;工作压差应作为井底工况的监视器和主要指标,钻压只能作为参考指标;螺杆马达工作时应合理施加钻压,尽量避免憋泵,憋泵时应先停泵,待泵压下降且稳定后再上提连续油管。现场应用表明,合理的回压控制和充分的工作液循环,是确保钻磨作业顺利进行,保证油气井高效开采的关键。     

复合载荷作用下连续油管椭圆度变化规律研究

连续油管缠绕在滚筒上时,由于弯曲、内压及轴向拉伸等复合载荷作用,会产生直径增长、截面椭圆化等现象。采用ANSYS软件建立连续油管完全缠绕在滚筒上的三维有限元模型。在内压和轴向载荷作用下,对其绕弯状态进行了变形分析,得到了完全缠绕状态的连续油管截面塑性区分布。分析了内压及轴向载荷对连续油管直径变化率和椭圆度的影响。结果表明:内压是缠绕在滚筒上的连续油管直径增长的主要因素;当内压达到一定值时,椭圆度趋于稳定。     

基于有限元法对小椭圆度连续管挤毁压力研究

连续管在滚筒上缠绕和卸绕,由最初的近乎理想圆不断地椭圆化。与理想圆相比,椭圆化在很大程度上降低了连续管的挤毁压力。建立了小椭圆度连续管的有限元模型,并加载分析,将其结果与试验数据相比较,可以发现,该模型有着较高的可靠性。此外,通过该模型计算φ88.9 mm×4.83 mm、材料屈服强度514 MPa连续管不同椭圆度下的挤毁强度,并回归该规格连续管挤毁强度与椭圆度关系式。     

基于试验的连续管下入特性研究

连续管在井下受力复杂,其在下放过程中因受到重力、液体阻力、弯矩和扭矩等各种载荷以及温度、压力等环境因素的共同作用容易发生屈曲变形,因此研究连续管的下放特性对于选择合适的连续管尺寸和首端注入载荷具有非常重要的意义。在已有试验数据和试验现象的基础上,使用微元法得到竖直管段中钢丝轴力的传递公式,由于弯曲段中钢丝基本只发生正弦屈曲,通过不同钢丝在弯管轴力传递情况对比,确定了弯曲管段中钢丝绳正弦屈曲的幅值为2。依据试验现象对现有末端自由的螺旋屈曲接触力公式进行修正,得到了符合工程实际的全管段轴力传递模型。根据得到的轴力传递模型,进行了实际连续管下入深度计算分析,分析了不同尺寸的连续管在不同管线内壁摩擦因数下的最大下入深度。研究结果对连续管井下力学行为的进一步分析具有一定的参考意义。     

连续油管管内摩擦压降计算模型与敏感性分析

连续油管压裂作业过程中,压裂液除了在连续油管井下直管段流动,同时也会流入缠绕在滚筒上的那部分连续管,螺旋段的流动非常复杂,现有模型的计算结果与工程实际有一定的差距,基于流体力学基本原理,结合直管段摩擦因数公式和螺旋段几何特征,给出了连续油管螺旋段摩擦因数的一般关系式,最后经理论推导建立了完整的连续油管压裂作业管内压降的计算模型。分析了连续油管管径、滚筒直径、排量、黏度和流性指数等参数对管内压降的影响规律。结果表明:该模型的计算结果精度较高;相同条件下,螺旋段的压降总是大于直管段的压降;连续油管管径对压降的影响最大,管径增大近1倍,压降却减小了13倍,而滚筒直径对压降的影响最小,选择不同的滚筒直径,压降几乎未发生变化。     

先进技术提高了连续油管钻井能力

论述连续油管钻井存在的强度极限问题，并提出具体的极限范围。认为钻井马达的最大输出扭矩不应超过连续油管额定扭转屈服极限的８０％之一半。分析了钻井马达的工作特性及控制扭矩的办法。重点介绍了井底配流短节的结构及原理。指出应用这些新技术后，连续油管钻井技术达到的水平。     

LG380/60连续管作业机的研制

针对国内油田复杂的作业环境及实际作业需求,在成功研制的LG230连续管作业机的基础上,开发了LG380/60大直径连续管作业机。该作业机主要包括可升降操作室、可升降油管滚筒、软管滚筒工作组、井口防喷装置、大提升力注入头以及动力鹅颈管等部件。该作业机底盘采用变截面大梁结构,油管滚筒能够下沉安装,满足滚筒大容量的要求;液压系统组成简单、可靠性高,提高了注入头与油管滚筒联动性;自动控制系统具有CAN通信和人机交互功能。同时,还配备井口防碰装置,降低作业风险。整机提升能力强,适应管径大,滚筒容量大,移运性能好,适应性广。现场作业情况表明:该设备低速档最大速度达到25 m/min,下井深度3 134 m,整套设备运转正常,各指标与设计值相符。     

连续管测井机滚筒总成结构设计

为解决水平井测井作业难题,最新研制了一种经济、安全、有效的连续管测井机。介绍了连续管测井机滚筒总成的结构组成和工作原理,对滚筒总成的主要零部件进行了分析计算和结构设计。滚筒总成以其独特的分体双半轴结构,满足了井下测井数据信号传输和液体循环需要,适用于连续管测井机和连续管作业机中。所用的分析和设计方法亦可对连续管装备的研制和设计提供分析和参考。     

事故井打捞管柱扭矩分析及其应用

针对事故井在打捞过程中倒扣扭矩和套铣扭矩选择难的问题，建立了打捞管拄扭矩分析计算模型。利用扭矩计算模型对打捞施工过程中整个管柱扭矩载荷进行计算，可以确定井下管柱各个位置处的扭矩大小。根据井下各个管柱的安全允许扭矩值大小，进一步判断作业过程中井下管柱潜在危险点的位置，提高修井作业的安全可靠性。在落鱼管柱套铣过程中，利用井下管柱扭矩传递规律，     

国外连续油管作业机的最新进展

随着连续油管应用领域的不断拓展,连续油管正朝着管径更大、长度更长的方向发展,这就要求连续油管作业机能够适应大尺寸连续油管作业的要求。为此进行了一系列改进研究,包括采用升降式滚筒设计、采用四驱式连续油管注入头、采用控制更为先进的电气化控制室和更为先进的连续油管对接技术。介绍了这些关键部份的功能和最新研究进展。     

LGC230型连续油管作业车研制

进口连续油管作业设备价格昂贵,配件服务跟不上,不能满足国内油田作业需求。为缓解目前国内设备少和作业需求多的矛盾,提高我国连续油管工艺水平,研制了LGC230型连续油管作业车。该作业车为车载式结构,采用主辅车布置方式,配备大提升力注入头、大容量油管滚筒、数据采集系统及油管井口防碰装置。具有移运性能好、提升下入能力大、油管容量大、作业井深深、操作集中方便、防喷能力强、作业安全可靠等优点。现场应用表明,该设备能满足江汉油田和周边中、深井连续油管作业要求。     

连续油管卷绕弯曲寿命分析

连续油管工作寿命是短是影响连续油管作业成本的主要因素之一,以疲劳强度理论和塑性力学为基础,探讨连续油管在反复卷绕弯曲条件下的疲劳寿命问题,给出连续油管卷绕弯曲疲劳寿命计算方法,并讨论卷绕滚筒半径和油管尺寸对连续油管寿命的影响,分析表明,连续油管卷绕曲疲劳属于低周疲劳问题,疲劳寿命较短;改进边疆油管作业装置的结构,不同导向架是延长连续油管使用时间的有效途径。     

连续油管下井作业技术与设备

比较全面的介绍了国外连续油管油田下井设备,为国内连续油管下井设备的开发设计和操作提供了参考.连续油管油田下井设备的总成有以下几部分组成:连续油管运载车体、盘管卷和附件、动力系统、鹅颈管导向系统、夹持并递送连续油管的递送系统、连续油管与外部套管的密封系统、调节计量和控制系统、连续油管的旋转接头、井场设备和控制室等.     

预弯曲连续油管及其疲劳寿命预测

介绍了一种提高连续油管疲劳寿命的新技术--预弯曲连续油管技术,对预弯曲连续油管进行了受力分析和强度校核,分析了现场作业过程中预弯曲连续油管应力循环特征。在对称循环和脉动循环下的疲劳实验数据基础上,用拟合法和插值法建立了任意循环下预弯曲连续油管的疲劳寿命预测模型,简单对比了预弯曲连续油管和直连续油管的疲劳寿命。初步计算表明:预弯曲连续油管技术可以成倍地提高连续油管的疲劳寿命。     

新型连续管钻井用电液定向装置的研制

由于受到下入方式的限制,连续管无法在井眼内旋转,造成定向困难,严重影响了连续管钻井技术的应用与推广,为此,设计了一种连续管钻井用电液定向器。通过电子控制-液压驱动-机械传动的方式对底部钻具组合工具面进行调整,实现连续管定向操作。通过机械传动系统受力分析,得到摩擦系数与接触倾角对机械效率和输出扭矩的影响;建立了液压驱动系统的动态特性模型,仿真了整个液压驱动过程,得到各个阶段中活塞位移和活塞受力的变化情况,以及传动接触面冲击力与活塞运动速度的关系。研究结果为定向器机械传动系统和液压驱动系统的优化设计提供了理论依据。     

弯曲连续管内流体运动机理与摩阻研究

井眼的弯曲直接影响连续管在井下的弯曲状态和连续管内流体的运动特性与摩阻。为此,分析了弯曲连续管内流体流动的运动机理,在此基础上根据流体力学原理建立了不同流体条件下弯曲连续管内流体摩阻计算模型。分析结果表明:弯曲连续管内流体的运动呈现断面环流和冲击波效应,这可能是引起弯曲连续管内流体复杂运动的力学机制;弯曲连续管内流体流动的断面环流和冲击波效应在一定程度上影响了连续管内流体的流态和摩阻;随着井眼曲率半径的减小和注入排量的增大,不同流体条件下弯曲连续管内流体的横向切力和摩阻随之增大;弯曲连续管内流体流动的横向切力和摩阻受弯曲段井眼曲率半径和注入排量的影响较大。研究结果可对弯曲井眼中连续管循环摩阻计算、受力分析和排量优选提供理论参考。     

连续管疲劳寿命预测软件开发及应用

连续管在作业过程中,复杂的周期性载荷作用、腐蚀、机械损伤、制造缺陷和人为误操作等都会导致连续管寿命的缩短。为此,基于Qt平台、疲劳寿命理论和国内外大量经验数据开发出了连续管疲劳寿命预测软件。通过该软件计算分析了连续管弯曲半径、壁厚和内压等对其疲劳寿命的影响,并进行了可行性验证。分析结果表明:该软件能够有效地计算出连续管疲劳寿命值;连续管内部压力的增大使其疲劳寿命的缩短由快速到缓慢,当内压增大到一定值时,连续管基本失去承载能力;选择合适的滚筒尺寸可以延长连续管的使用寿命;建议选用壁厚较大或者变壁厚的连续管。该软件的开发对连续管在工程中的应用和安全评估具有重要的指导意义。     

连续油管氮气举升工艺在鲁迈拉油田的应用

简述了牵引起下设备、滚筒、深度计量装置、井控设备、氮气泵注设备、地面流动控制设备等连续油管氮气举升作业设备以及连续油管氮气举升工艺原理及技术关键。为了高效举升和避免油层伤害,施工时应注意两点:一是开始泵注氮气时连续油管不宜下得过深,应该在较浅深度边下连续油管边注氮气;二是连续油管最大下深不宜超过射孔顶界20 m。在鲁迈拉油田应用连续油管氮气举升标准化作业流程,可以减少作业风险,有利于规范对连续油管服务商的作业管理。连续油管氮气举升是鲁迈拉油田应用最为广泛的新井、措施井投产和关停井复产技术,Ru-406井的成功应用为更好地应用氮气举升施工工艺提供了一个较好的范例。