随钻震击器震击力及影响因素分析

以塔里木油田山前地区常用的典型钻具组合为例,计算与分析了震击器在处理卡钻事故过程中的震击力及相关影响因素。计算结果表明,上提拉力以及下压力对随钻震击器的影响最大;提高震击效果的最有效方式为增大大钩上提拉力或下压力;震击器上方钻铤或加重钻杆数越少,震击器产生的震击力越大,深井的解卡效果比浅井好;震击器距卡点越近解卡效果越好。     

上击器的震击动载荷计算

应用弹性动力学分析方法, 在合理假设的基础上, 建立了震击作用动力学模型。模型将上击器震击解卡过程分为储能阶段、震击前阶段、震击阶段和震击后阶段。根据该动力学模型, 对现场某直井进行了实例计算, 结果表明, 在上击器震击解卡过程中, 只有作用在卡点的震击力才是真正起作用的震击动载荷, 如果该动载荷小于粘卡力, 则难以解卡。上击器震击时产生的震击力与上提拉力的比值不是固定值, 而是随钻柱结构变化而变化。一般而言, 上击器越靠近卡点, 解卡效果越好。     

全液压式随钻震击器的研制与应用

针对钻井过程中常见的井下卡钻事故,研制了新型全液压式随钻震击器。该震击器主要由连接机构、机械锁紧机构、扭矩传递机构、打击机构和密封机构等部件组成。全液压式随钻震击器是一种上下击为一体的新型井下解卡工具,实际操作时,若在起钻过程中遇卡,则启动下击解卡;若在下钻时遇卡或钻头在井底遇卡,则启动上击解卡。厂内台架试验及现场应用结果显示,整套震击器设计合理,机械锁紧力线性稳定,液压延迟时间稳定,能充分满足现场使用要求。     

震击器解卡过程的动力学分析

文章运用弹性波理论与动力学分析相结合的方法研究震击器解卡动力学过程，提出利用震击力和震击冲量来衡量震击器解卡效果。用有限元法对直井中的震击解卡作业过程进行计算，分析上提拉力、落鱼深度、钻铤长度、震击器安放位置、震击行程大小和落鱼遇卡程度等各种因素对震击器解卡效果的影响，所得的结果能更好地解释现场震击作业中的一些现象，对震击器的工程实际应用与设计有重要的参考价值。     

高效震击解卡工艺研究

目前常用的震击钻具组合面对线卡、面卡等复杂卡管柱现象时,由于震击力不足,常常导致解卡失败。为此,对震击钻具组合及其施工参数进行优化设计。优化后的钻具组合为:钻杆+加速器+钻铤+震击器+安全接头+打捞工具,其中的加速器有很好的储能效果,配合加速器使用比不用加速器能使震击效果提高近1倍,同时还有一定的减震效果。在卫77-9井的现场应用中,经过连续震击2.5 h便顺利打捞出机械内割刀,随后又下井3次,连续震击解卡9 h,并配合套铣,共震击360余次,打捞进尺24 m,顺利打捞出已切割断的部分套铣筒、油管反循环阀、喷砂器及封隔器等全部井下落物。     

液压上击器台架试验动力学探讨

为掌握液压震击器性能，提高井下作业效率，分析了试验台架上液压上击器的震击过程，建立了试验台架上液压上击器震击效果的计算模型。采用弹性波理论与动力学相结合的方法，得到台架上心轴撞击垫与缸套承击体撞击时的冲击能以及心轴对缸套产生的撞击力，为后续的现场测试提供理论依据，也为上击器的优化设计提供了依据。     

关于随钻震击器的研究

现文在Ｓｋｅｅｍ理论基础上，对随钻震击器在震击作业期间产生的震击力、冲量和卡点位移进行了详细的计算，为震击作业期间根据实际情况调节震击器的过拉力提供依据。文内还详细地分析了多种因素的影响关系，为钻柱设计时确定震击器的安放位置提供素材。     

随钻震击器接头断裂分析及改进措施

随钻震击器是一种重要的井下解卡工具,由于其工作环境恶劣、受力状态复杂,震击器接头容易发生断裂。为提高产品质量,延长接头的使用寿命,减少断裂事故的发生,需要对接头断裂原因进行分析并实施相应的改进。针对一起随钻震击器上接头的断裂事故,采用试验与理论相结合的方法进行断裂原因分析。对接头进行了宏观分析、尺寸测量、无损检测、材质理化性能检验（包括化学成分、力学性能和金相组织）。对钻具组合进行了重点分析,并对随钻震击器上接头和转换接头的弯曲强度比进行详细计算。结果表明随钻震击器上接头发生断裂的原因是由于钻具组合不合理以及随钻震击器上接头和转换接头的匹配不当导致的疲劳断裂,材料冲击韧性低进一步缩短了疲劳寿命,最后提出了改进措施并取得了较好的效果。     

SH9-P15井卡钻故障处理与认识

介绍了江汉松滋油田SH9-P15井单扶通井发生卡钻经过及处理情况,详述了反扣钻具倒扣、下击震击器配合超级震击器震击解卡打捞落鱼技术等,该井故障处理技术的成功应用,为今后同类型复杂情况和故障处理提供了借鉴。     

震击解卡小修作业技术研究及矿场应用

针对油气田在生产过程中卡钻式井下落物打捞作业的难点,开展了液压震击解卡工艺技术研究。利用液压蓄能原理在近卡点产生向上的动载荷,以保证为被卡落鱼提供巨大的震击力,提高解卡成功率。该技术采用小修作业设备,配套液压上击器、液压加速器及可退式打捞工具等,能够有效地解决因砂卡、垢卡及工具不解封等造成的井下落物的打捞。已在J油田XL采油厂开展矿场试验12井次,节约了作业费用,实现了降本提效的目的。     

CSJ型超级震击器

ＣＳＪ型超级震击器采用机械和液压组合设计，通过锥体活塞在液压腔内的往复运动实现向上震击的功能。在阐述震击器的结构设计和工作原理之后，着重介绍了震击器的规格系列、参数、操作规程、维修保养和地面试验等使用说明。这种震击器与ＹＪＱ型震击加速器一同使用，可获得更显著的效果。     

液压加速器在震击解卡作业中的作用

在震击管柱中配接使用加速器，是提高震击解卡成功率的有效途经。介绍了液压加速器和震击器的结构、工作原理以及震击管柱运动规律与动力性能。在此基础上，阐述了震击管柱中有效能量的概念，并分析了液压加速器在震击管柱中的减振作用。实例计算及现场统计资料表明：采用加速器配套施工比单独使用震击器施工，可提高解卡成功率15％以上，延长震击器有效工作寿命30％以上；同时能减缓钻柱振动，对井下钻具及水泥环有保护作用，有利于提高修井质量。     

影响上击器震效的因素及提高震效的措施

以液压式上击器为例,分析了震击过程中的能量变化。现场使用情况表明,影响震效的主要因素有震击器的性能、钻具配套和施工井井况等。为提高震效,应合理设计震击器的制造工艺,严格进行地面调试,选用优质液压油,正确使用和定期保养。     

绳索式液压震击器震击效果数值模拟

建立了判别绳索式液压震击器震击效果的计算模型,确定了震击效果的判断原则。指出震击效果的判定应以绞车操作者能直接控制,且通过模型能准确计算的冲击能为重要参量,而不是以震击力作为依据。在试井作业中,以此为判定原则可获得较好的震击效果。     

随钻震击器安放位置优化设计

在钻井施工作业中,为了有效地预防钻柱卡钻,常常需要在钻柱的某一部位安装随钻震击器。随钻震击器安放位置的不同,将极大地影响着震击效果。现文结合随钻震击器的震击原理,综合考虑震击作用中钻柱的摩阻、钻柱的重力以及不同的下部钻具组合结构的影响,建立了随钻震击器安放位置优化设计模型。实例计算表明,该模型实用有效,可用于定向井、水平井和大位移井中随钻震击器安放位置的优化设计。     

机械式活环震击器震击过程的动力学分析

用机械动力学及机械振动的方法,建立起机械式活环震击器工作过程的运动方程式,推导出震击时冲击能、震击力的近似计算公式。在研究中,不只是对震击器本身进行分析,而且也考虑了与震击器配合使用的绞车系统的动力学问题。     

水平裸眼井打捞钻柱优化研究与应用

打捞水平井裸眼段落鱼管柱是一项高难度高风险作业。水平段摩阻大,扭矩传递困难,震击、倒扣、套铣等常规打捞钻柱组合难以实现预期效果。针对以上问题,结合裸眼段地层岩性,在增加有效钻压、降低井筒摩阻、倒置震击器组合、优选打捞及套铣工具等多方面进行了研究,对常规打捞钻柱进行了优化。NB35-2-B29hst1井打捞实践证实,优化后的钻柱组合大大提高了水平裸眼井打捞实效,降低了作业风险,可为同类井打捞作业提供有益的借鉴。     

随钻震击器震击载荷计算及安放位置选择

针对震击器的结构、震击过程、影响震击力的因素等方面对震击器的性能进行研究和分析,综合考虑震击器作用过程中钻柱的摩阻、重力以及不同的下部钻具组合结构对震击器震击效果的影响。建立了随钻震击器安放位置优化设计模型,可根据震击载荷对使用随钻震击器或打捞震击器安放位置进行设计。分析结果可对随钻震击器的工程实际应用与设计提供参考。