SDDC型液动旋冲接头的设计理论研究

旋冲钻井技术是解决硬脆性地层机械钻速低、钻头使用寿命短的主要手段之一。在阐述旋冲钻井的主要工具--双作用液动旋冲接头结构及原理的基础上，提出了SDDC双作用液动旋冲接头的结构设计方案，并根据其工作性能及其内部活动件之间的匹配关系，推导出了旋冲接头性能参数、冲锤质量及寿命的计算模型，同时利用这些模型进行了178 mm SDDC型双作用液动旋冲接头具体结构尺寸的计算。计算结果验证了上述理论模型的正确性。同时通过室内实验，确定出了冲程、上阀程、下阀程的匹配关系。试验表明，所研制的SDDC双作用液动旋冲接头具有工作平稳、启动灵活、冲击力大、使用寿命长等特点。     

双作用液动旋冲接头工作寿命计算方法研究

结合双作用液动旋冲接头冲击动载的相关理论研究，利用裂纹扩展速率的Paris公式，对SDDC型双作用液动旋冲接头的工作寿命进行了理论估算。计算表明，SDDC型双作用液动旋冲接头的工作寿命不仅与其自身结构、选材有关，也与其实际工作条件有关。通过改进双作用液动旋冲接头的内部结构，采用耐冲击的强韧性材料，根据实际的工作条件选择合适的钻井泵排量和泵压，可提高SDDC型双作用液动旋）中接头的工作寿命。     

石油钻井工程中液动冲击器的性能参数测试

简述了旋冲钻井技术的特点，介绍了液动冲击器的工作机理及其性能参数测试在冲击器研制、改进和性能评定中的重要作用，总结了目前已有的液动冲击器试验台架和测试工作，并给出了应将室内实验、现场测试和计算机仿真相结合开展性能参数测试的建议。     

沙特HWY区块HWY-116井提速技术

为提高沙特HWY区块三开直井段钻进坚硬、强研磨性地层时的机械钻速,在HWY-116井三开井段进行了液动射流冲击器旋冲钻井技术试验。根据液动射流冲击器性能参数与岩石抗钻特性参数的关系,与HWY-116井钻井设计结合,优化了钻具组合,选择了与液动射流冲击器配合的PDC钻头,优化了旋冲钻井参数,形成了适用于HWY-116井的?228.6 mm液动射流冲击器旋冲钻井提速技术。应用该提速技术后,HWY-116井三开井段机械钻速为9.40 m/h,与邻井相同井段相比提高了45.5 %。这表明,应用液动射流冲击器旋冲钻井技术可以提高沙特HWY区块坚硬、强研磨性地层的机械钻速。      

液动射流式冲击器的研究现状与发展方向

冲击器作为旋冲钻井工艺技术实施的核心部件,其性能直接关系到旋冲钻井的效果。介绍了液动射流式冲击器的结构、原理和优点,并对冲击器的计算机仿真技术、结构优化及加工现状、性能测试现状进行了评价分析,指出液动射流式冲击器今后将朝着长寿命、大冲击功以及系列化、集成化方向发展。通过对冲击器的持续研究和改进,旋冲钻井工艺技术必将广泛应用于石油钻井行业。     

塔河油田液动射流冲击器+PDC钻头提速技术

为了进一步提高塔河油田深部硬地层的机械钻速,基于旋冲钻井技术理论与实践经验,开展了液动射流冲击器+PDC钻头提速技术研究与实践,探索液动射流冲击器与PDC钻头配合使用提高深部地层机械钻速的技术可行性。首先根据塔河油田深部硬地层的特点及与冲击器配合的要求,优选了PDC钻头;接着利用液动冲击器性能测试系统,测试了液动冲击器各结构参数对其性能的影响;最后根据测试结果及所优选PDC钻头的抗冲击性能,确定了液动射流冲击器的结构及性能参数。液动射流冲击器与PDC钻头配合在 S116-3 井、TP324井和TP328X井的奥陶系地层进行了应用,机械钻速与同井上下井段及邻井相同井段相比,提高了32%~45%。这表明液动射流冲击器与PDC钻头配合使用,可以提高塔河油田深部地层的钻速。      

深部含砾地层液动旋冲工具钻进技术探索

根据大庆油田深部地层地质特征和液动旋冲工具特点,对影响深部地层钻井速度的主要因素进行了分析(井斜严重、钻头适应性差和钻井参数不合理),制定了合理的钻具组合、钻井参数及钻头参数,形成一套"液动旋冲工具+单钟摆钻具组合"的提速方案及相应施工参数,在深部含砾地层应用取得了成功。     

石油旋冲钻井技术研究及应用

介绍了旋冲钻井技术的基本原理,对液动冲击钻具的结构设计、工作原理、性能测试、参数匹配进行了详细论述。实践证明,冲击和旋转联合作用的砂岩效果同纯旋转钻井相比,效率可提高40%~49.8%,中硬以上地层使用效果更加明显,同时可降低钻井成本,提高井身质量,减少井下事故。在软地层中,可通过调节冲击钻具的性能参数,适当提高转数、冲击频率,同样可提高机械钻速。     

提高深井钻井速度的有效技术方法

在旋冲钻井技术应用的基础上,对旋冲钻井破岩特点进了描述,论述了旋冲钻井技术应用对钻头寿命的影响以及旋冲钻井工具 (液动射流式冲击器)的工作原理和室内研究,确定了旋冲钻井参数,进行了现场 6次入井试验,试验表明旋冲钻井工艺技术在深井钻井中应用,可提高机械钻速 2 0%~160%,为深井快速钻井探索出了一条有效的途径,丰富了深井钻井技术内容。     

螺杆式旋冲工具凸轮机构性能测试装置设计及试验研究

螺杆式旋冲工具通过增加轴向冲击功能来提高破岩能量的方式,可以有效地提高研磨性强、可钻性差的复杂地层机械钻速。而针对目前螺杆式旋冲工具凸轮机构性能参数缺乏有效的室内测试装置及方法的问题,自主设计了可满足不同凸轮机构类型冲击力、冲击频率和损耗扭矩的测试装置,并开展了静压力、转速、螺旋面数量、冲程高度作用下滚轮—凸轮机构和双凸轮机构的冲击力、冲击频率和损耗扭矩等性能参数的试验研究,明确了冲击力、冲击频率和损耗扭矩参数的变化规律及主要影响因素,获取了冲击力和冲击频率的计算公式,掌握了滚轮—凸轮机构和双凸轮机构在损耗扭矩方面的差异性,为螺杆式旋冲工具的性能参数计算及凸轮机构类型优选提供了理论依据。     

深海油气管道连接器密封机理与多目标优化研究

深海油气管道连接器的结构参数直接影响其密封性能,因而对连接器进行密封机理分析与结构参数优化研究具有重要的意义。为此,首先分析了金属接触静密封的形成机理,建立了连接器形成可靠密封的临界条件;基于接触力学推导出临界弹塑性接触压力均值的计算公式,并计算出219 mm连接器的临界值为370 MPa;应用ANSYS参数化设计语言(ANSYS Parametric Design Language,APDL),对连接器的结构参数进行了灵敏度分析,确定了影响密封性能的5个关键结构参数。进而以主、次密封面上的接触压力方差为2个目标,以主、次密封面上的接触压力均值和最大塑性应变为约束变量,运用多目标遗传算法(Multi-Objective Genetic Algorithm,MOGA)对连接器进行了优化设计,结果表明:接触压力方差显著减小,接触压力均值大于370 MPa,塑性应变较小。最后对优化前后的深海管道连接器进行了水压和拉伸试验,结果表明:优化之后的连接器承受水压能力大于设计极限压力18 MPa,承受轴向拉力大于7.0×10~5 N。该方法对于其他尺寸深海管道连接器的设计具有参考价值。     

ZGJ—SL自然伽马测井仪

随着组合测井系统的发展，需要自然伽马测井仪具有更多的组合功能和更为优越的性能。新研制的ＺＧＪ－ＳＬ自然伽马测井仪，仪器供电方式有１８０ＶＡＣ和１５０ＶＤＣ两种，输出信号具有脉冲输出和直流输出两种形式。在直流供电时，该仪器可配接单芯电缆，完成ＧＲ＋ＣＣＬ＋ＣＢＬ固放磁测井。     

基于小波分析的钻井泵水击监测的研究

钻井作业中三缸往复泵液力的水击有较大的危害，但由于所检测的振动信号复杂，现有的信号分析方法不能在很高的背景噪声下较有效地提取反映出水击的特征信息，因此，有必要进行新的和更为有效的特征提取方法的研究。现文将小波分析应用于往复泵水击振动特征的提取上。通过对某些频段小波变换信号的重构，结合缸内压力信号或反映活塞位置（时标）信号的相位分析，可得到更为明显的水击特征，能够较为准确地判别水击发生的时间位置。     

I/O System 2000仪器排列特殊故障的判断分析

System 2000是目前世界上最先进的遥测地震仪。不过，在排列中，查线时经常出现交叉站的一端只能带动56个站的现象。这一特殊故障主要是外线故障和电源站故障引起的。通过分析、判断，故障若在大线，换掉故障大线后排列正常；故障若在电源站，则检查电源线的正负极连接情况，并通过改装电源线，有效地排除故障。     

智能钻井电缆传输电接头设计

在钻井的各种信号传输中,电缆传输有着固有的优点,是未来智能钻井信号传输的发展方向。在电缆传输中,要求钻杆公母接头旋紧时能自动实现电缆电路相通,而要实现这一功能必须在每根电缆的端点连接一个特殊设计的电接头。在分析研究了国外各种电接头设计的基础上,根据电接头工作状态和环境,重新设计出一种新型电接头。该电接头采用了圆柱压缩螺旋弹簧结构,延长了其寿命、降低了接触电阻,增强了密封性能;在密封件端部采用了唇形结构,使电接头具有自洁功能;充分利用钻杆公母接头连接处空间,降低了钻井液循环能耗。具有结构简单、密封性能好、自动补偿、自洁、吸振及抗扭等功能,且对钻杆接头类型、钻井工艺参数都无任何特殊要求。该电接头的设计对电缆传输技术的发展起到了一定的推动作用。     

卷吸效应水力锚防砂卡可行性计算分析

水力锚是在井下指定位置用来对封隔器进行锚定的工具。由于常规水力锚结构设计的缺陷,井下液体杂质(地层砂、支撑剂)容易进入到锚爪内腔并在此沉积,导致锚爪解卡受阻,严重影响封隔器的封隔效果。提出了利用卷吸效应在水力锚内部形成高速射流,以此来控制液体杂质的运动轨迹,将进入到锚爪内腔的液体杂质在压力差的作用下从内腔中卷吸出来,同时防止外部杂质再次进入到锚爪内腔中。利用伯努利方程对此原理的可行性进行了分析。     

含腐蚀缺陷的水下连接器密封圈性能分析

密封性能是水下连接器的设计难点,实现密封的核心部件是金属密封圈.为了分析腐蚀对金属密封圈密封性能的影响,利用SolidWorks建立含有腐蚀缺陷密封圈的水下连接器三维仿真模型,导入ABAQUS进行有限元分析,得到连接器在不同工况下的密封圈应力云图,进而可以得到连接器临界密封功能失效状态.只有当预紧力足够大,使得密圈接触...     

脱接器弹簧爪大变形分析

脱接器是油田机采井重要的井下工具。以前对脱接器的研究大多集中在弹簧爪功能方面,而对弹簧爪的连接方面,即装配过程的研究较少。弹簧爪的装配过程是一个动态大变形过程,其应力分布和各部位变形随时间而变化,难以获得解析解。使用CAD/CAE/CAM一体化软件UG对弹簧爪的装配过程进行模拟,得到装配过程中每一时刻的应力分布和变形情况,对优化设计弹簧爪的结构具有指导意义。     

水下采油树跨接管接头的传热计算与保温分析

水下采油树和跨接管之间需要专用接头进行连接,其中以套筒式接头最为常见。在水下进行接头安装时,持续的热量交换会导致接头在停机条件下持续降温,因此必须预先评估相关的温度分布和热量传递问题,提高水下采油树系统的流动安全水平。根据水下油气开发的要求,结合已有经验,在水下采油树套筒式跨接管接头结构设计的基础上,采用耦合传热的数值模拟方法,对未进行保温的套筒式接头进行了模拟分析,并完成了包含保温腔的套筒式接头的传热计算;最后基于变物性的分析方法,对含有保温腔的套筒式接头进行了内流场分析。计算表明:没有保温措施的套筒式接头会产生局部过冷问题,所设计的保温腔能大幅度改善接头的整体保温效果,满足水下采油树8 h保温的基本要求。用耦合传热数值模拟方法分析水下采油树系统的传热与保温理论可行,结果可靠。      

桥式湿接头水平井测井工艺技术研究及应用

在水平段长度大于表层套管长度的水平井进行钻具输送湿接头测井时,须在水平井段进行多次泵送对接,受井况、钻机及泥浆性能等影响,测井作业一次成功率低,井控风险大。介绍了一种新的只在直井段应用工具重力实现多次对接的桥式湿接头水平井测井工艺技术,通过应用桥式湿接头、柔性电缆连接器等创新工具,规范施工流程,实现了水平井无需泵送对接测井。经过实际应用,达到了提高测井时效和成功率、降低钻机性能和环境要求、减小施工风险和保障井筒安全的目的。