高压旋转防喷导流系统研制

针对进口的欠平衡钻井用井口压力控制设备 ,特别是承受高压的井口压力控制设备 ,价格非常昂贵 ,使用成本很高的情况 ,利用可靠性设计法研制了一种具有自主知识产权的高压旋转防喷导流系统。系统由旋转防喷导流装置、冷却 /润滑动力装置和远程控制监测装置等 3部分组成 ,其核心部件———高压旋转密封总成 ,其内外壳体间通过轴承组及动密封组实现承载、旋转、密封功能。经室内试验和现场使用情况证明 ,该系统额定静密封压力达到 35MPa ,动密封压力达到 17 5MPa ,其动密封性能已超过进口产品 ,完全能满足现代欠平衡钻井工艺的需要。     

高压旋转防喷导流系统的试验研究

为适应快速发展的欠平衡钻井工艺对井口压力控制设备的要求，研制了一种具有自主知识产权的高压旋转防喷导流系统。为全面检测该系统的性能是否达到了设计要求，能否满足欠平衡钻井井口压力控制的要求，进行了长时间的室内运转试验和现场试验。试验表明，系统额定静密封压力达到35MPa，动密封压力达到17．5MPa，冷却、润滑动力装置和远程控制监测装置能够自动调节系统压力和温度，系统的各项性能指标达到设计要求，总体性能达到国际先进水平。     

旋转防喷系统冷却与润滑装置的研制

旋转防喷系统是实施欠平衡钻井的关键设备,旋转密封总成是旋转防喷系统最关键的部件,其在运转过程中会产生很多热量,为保证旋转密封总成的使用可靠性,必须对其进行冷却,同时轴承和动密封也需要润滑。研制了冷却与润滑动力装置,对旋转密封总成提供循环的恒温润滑油,进行连续强制润滑和冷却。室内试验表明,该装置能够满足旋转密封总成的冷却和润滑要求。     

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。     

钻井旋转防喷器冷却系统改进

钻井旋转防喷器是空气钻井技术的随钻旋转防喷设备,装置工作时,轴承腔内润滑油压力是随着环空压力增加动态增加的,此状态下,轴承和密封件在旋转高压高温下工作,轴承组及密封件产生大量热量威胁密封件的可靠性。原冷却机构不能有效带出内部生热,造成上油封处密封损坏严重。通过室内研究,改进后的冷却机构增加了冷却介质与钻井旋转防喷器发热部位的接触面积,解决在非常规润滑密封时,旋转、高温的工况下装置的 密封问题,从而保障钻井旋转防喷器的可靠运转。     

中石化胜利石油管理局钻井工艺研究院欠平衡／控压／气体钻井技术

形成并掌握了成熟的欠平衡／控压／气体钻井技术，编写了《欠平衡钻井技术规范》行业标准，“欠平衡压力钻井配套技术研究”获得了国家科技进步二等奖，研发了欠平衡钻井设计动态模拟软件，研制了SLXFD型系列旋转防喷导流系统、井下套管阀等全过程欠平衡钻井配套工具和设备、欠平衡钻井压力监测与控制系统。     

煤层气欠平衡钻井专用旋转控制头在郑试平4H井的应用

为了完善煤层气欠平衡钻井国产配套设备,缩短钻井周期,降低移运成本,设计并试制了煤层气钻井专用低压小型旋转控制头,并在沁水盆地郑庄区块郑试平4 H井进行了现场试验。检验了旋转控制头与欠平衡钻井工艺的匹配性能,测试了旋转控制头的整体使用性能,证明了产品结构设计的合理性。该设备可有效密封井口环空压力,轴承组、动密封件以及润滑冷却系统在连续运转479 h情况下无任何异常状况,顺利地将钻井液导入泥浆罐。理论与现场试验结果表明:旋转控制头的结构设计合理,冷却润滑系统可以有效保护动密封件及轴承组,胶芯寿命满足现场使用要求,可进一步推广应用。     

塔里木油田修井井控设备密封性试压方法

修井作业时,防喷装置等井控设备的密封性试压,是油水井作业过程中实现有效控制、预防井喷事故发生的基础保证方法之一,是做好井控工作的重要环节。通过研究塔里木油田修井作业井控装置以及其常规试压方法,找出装备本身及试压过程的缺陷,对装备加以改进并优化现有试压方法,解决目前塔里木油田高压油水井作业中井控装置和常规试压可能带来的井控风险,大大降低井喷的发生几率,具有较好的推广价值。     

DQX-Ⅱ型低压旋转防喷器的研制与应用

为了进一步促进欠平衡钻井技术的发展,推进旋转防喷器产品系列化,开展了DQX-Ⅱ型低压旋转防喷器的研制。该防喷器采用双胶心结构,上胶心起扶正、减震作用,下胶心起密封作用,弥补了目前欠平衡钻井导流头使用单胶心的不足;此外,上、下胶心全体安装在壳体内部,进一步增强了扶正效果。还采用了滴油润滑设计,能够有效提高胶心的密封效果,延长胶心的使用寿命。室内模拟试验与现场试验表明,该防喷器在使用过程中运转正常,性能可靠,可操作性强,效果良好,达到了设计要求,能满足低压欠平衡钻井的需要。     

低压小型旋转控制头设计与试验分析

煤层气欠平衡钻井周期短,井口压力低,采用常规油气钻井用旋转控制头会造成成本高、不易搬迁运输以及与小型煤层气钻机不配套等问题。结合煤层气钻井特点,设计了一种用于煤层气欠平衡钻井的低压小型旋转控制头。分析了轴承配置应满足的要求,对旋转动密封、旋转壳体、壳体本体和冷却润滑系统等主要零部件进行了结构设计并制造了样机。依据旋转控制头的性能标准对样机进行了台架试验,结果表明所设计的旋转控制头能够较好地满足煤层气钻井的要求。