SPR-6钻柱自动排放装置的研制

传统石油钻机在排放和输送钻柱作业过程中需要井架工在二层台从事高空作业,危险系数高,劳动强度大,作业效率低。鉴于此,研制了SPR-6钻柱自动排放装置。该装置主要由上部机械手、下部机械手和电液控制系统等部分组成,通过集中控制,实现上部机械手和下部机械手的同步联动,达到抓取、移动和排放钻柱的目的。试验结果表明,SPR-6钻柱自动排放装置结构设计合理,定位精度高,操作灵活,运行平稳可靠,减轻了工人的劳动强度,提高了钻井作业安全性。该装置实现了钻柱排放作业自动化和无人化操作。     

基于磁记忆的钻柱损伤井口检测技术

钻井作业过程中频发的钻柱断裂事故严重影响了油气资源的勘探开发进程。为了解决此问题,在充分考虑钻井平台特点的基础上,提出了基于巨磁阻原理的磁记忆井口钻柱损伤检测技术,并利用该技术在南海某井进行井口钻柱损伤检测试验,同时对检测数据进行了处理分析。分析结果表明:磁记忆检测技术能够准确检测出钻柱各部位应力集中状况,其中加厚带部位被吊卡夹伤较明显,啮合螺纹部位应力集中最大部位出现在两端。该试验实现了钻柱管体、加厚带及接头部位一体化监测,为防止钻柱断裂事故的发生提供了安全有效的技术手段。     

基于磁记忆的海上钻柱损伤监控技术研究

钻柱疲劳断裂等事故会严重影响海上钻井作业的安全。对钻柱损伤检测方法进行分析,提出磁记忆方法适合用于现场钻柱损伤实时检测。通过室内试验研究,确定磁记忆信号切向分量梯度最大值可用来表征钻柱损伤状态。结合海洋石油钻井特点,研制了一套基于磁记忆的海上钻柱损伤实时监控系统。该系统在起钻过程中对钻柱接头-管体进行一体化检测,不影响起钻速度。通过试验井抽样检测试验,缺陷检出率达100%,并在中海油南海某油田成功应用2口井。基于磁记忆的海上钻柱损伤监控技术研究为海洋石油高效安全开发提供了技术支持。     

钻柱在存放过程中的腐蚀及防腐问题

钻柱是钻井作业的物质基础，钻柱事故不仅延误工期，而且造成大量的人力、物力、财力浪费。腐蚀是钻柱失效的重要原因之一。为减缓钻柱在存放过程中的腐蚀问题，文中对钻柱在存放过程中的腐蚀环境及所遭受的腐蚀进行了较为详细、全面的分析，采取有效措施减少钻柱在存放过程中的腐蚀。     

石油钻井自动化关键技术的应用探讨

随着科技水平的提高,自动化技术在石油勘探开发中应用广泛,通过钻井自动化技术的应用切实解决了复杂地质结构快速钻井等实际问题,保障了作业安全,提升了作业质量与原油生产量,极大的促进了石油开采行业可持续发展.基于此,为实现技术高效应用目标,满足现代石油钻井项目的作业需要,本文对石油钻井自动化关键技术的概念、应用意义及种类进行...     

空气钻井条件下钻柱振动特性研究

空气钻井过程中钻柱损坏问题严重,直接影响到了钻井成本并威胁钻井安全,共振是引起钻柱失效的主要原因之一,故需要对其振动特性进行分析和研究。为此,在理论分析的基础上,建立了钻柱振动有限元模型,利用ANSYS软件对空气钻井钻柱振动特性进行了数值模拟。研究结果表明：扭转和纵向振动固有频率数值较大,共振区域窄;横向振动固有频率很小且各阶频率间隔小,共振区域宽;钻柱扭转、纵向振动和横向振动特性受钻柱长度影响很大;空气钻井中钻柱纵向振动和横向振动的固有频率比常规钻井中钻柱振动的固有频率要高很多。谐响应分析结果表明：钻井液的存在使钻柱低频共振响应显著加强,而高频共振减弱;钻井液对钻柱安全有着积极的影响。在进行空气钻井时,需要根据不同的钻柱长度和钻柱组合,动态选择合理的转盘转速。该研究成果对空气钻井转速优选具有一定的指导意义。     

钻柱拉力扭矩模型在侧钻水平井中的应用

在油气井作业中,由于钻柱和井壁接触所产生的轴向阻力和扭矩损失对钻井和修井作业均有很大的影响，甚至成为作业成败的关键。钻柱的拉力和扭矩分析是水平井和大位移井设计和施工的重要内容。为此，介绍了钻柱拉力扭矩分析的数学模型、钻柱稳定性判别方法和屈曲后的附加压力和附加应力的钻柱强度校核方法。对钻进过程中的G104-5CP12侧钻水平井钻柱的各种运动状态进行了力学分析。计算表明，在正常施工过程中钻柱一直处于稳定状态，具有比较大的安全系数。     

海上大斜度井钻柱疲劳寿命预测方法研究

在大斜度井作业中,钻柱具有中和点高、受压段长、承受扭矩高和作业时间长的特点,同时在交变应力下易造成管柱屈曲和疲劳损坏等危害,加之屈曲状态交变应力作用,很快会使钻具失效。本文基于适用于钻井实践的材料断裂力学理论,分析钻柱在井下的交变应力状态,得出了大斜度井钻柱疲劳裂纹扩展理论,总结了钻柱疲劳程度累积模型,为安全、顺利钻井提供了技术保障。     

套管磨损防护技术应用研究

在大斜度井及大位移井钻井过程中,钻柱摩阻过大,常常导致送钻困难、顶驱能力超限、钻柱和套管磨损严重等复杂情况,给正常的钻井作业和完井作业带来很大困难。从套管磨损机理分析入手,研究了造成钻柱摩阻增大的主要因素。对各种方案和工具进行对比分析,重点阐述了几种用于减少钻柱摩阻的井下工具的工作原理及其使用条件,指出在大斜度井施工过程中使用减磨接头,能够大大降低钻柱的摩阻和扭矩。现场应用表明,在大斜度试验井施工作业过程中,使用井下减磨工具在钻井过程中可将钻柱扭矩降低10%~30%,减磨效果良好。井下防磨工具在防治大斜度井和大位移井套管磨损方面具有很好的效果和广阔的应用前景。     

摩阻分析在翻156-平158井的应用

水平井钻井技术是提高油田的采收率，降低开采费用的一项综合性实用技术，然而水平井较大的造斜率和水平延伸距离，对钻井提出了苛刻的要求，需要考虑更多问题，其中．摩阻与扭矩问题就是其中一个重要问题，这一问题贯穿从设计到作业的全过程。在水平井钻井过程中，通常钻柱与井壁间存在着接触压力，在钻柱运动时，由于摩擦作用，就会在钻柱上施加轴向阻力和旋转扭矩，     

修井用钻台机械手设计与仿真

修井作业过程中,需要对管柱进行大量的起下、排放作业,劳动强度大、安全风险高。钻台机械手能够实现管柱在操作平台与排放架之间的移送操作,可有效提高作业效率,降低劳动强度,提升修井作业自动化水平,为此研制了一种专门用于修井作业的钻台机械手,并对钻台机械手的结构、主要技术参数、技术特点进行了阐述。采用静力学分析方法对臂架各构件进行受力分析,验证臂架满足强度理论要求;运用ADAMS软件对臂架伸展推扶管柱过程进行运动仿真,为钻台机械手臂架轨迹控制及变幅油缸计算选型提供依据,验证了钻台机械手水平推力及推扶半径满足技术参数要求。修井用钻台机械手的成功研制及推广应用,促进了大修自动化管柱处理系统的发展。     

井下振动控制技术研究

为了获得高的油气钻井投资回报率,必须保证钻井过程安全、快速,以达到减少钻井事故、降低工程成本和尽早获取收益的目的,因此加强钻井过程控制十分必要。井下振动控制技术是保证安全快速钻井的关键技术之一,但是,目前该技术还不够成熟,特别是还未对钻井过程中发生的振动现象进行系统的分析,不能合理、准确地控制钻柱的振动状态和振动强度,以致可能造成能量大量损耗,甚至损坏钻具,无法实现安全、快速钻进。系统分析了振动现象的影响因素,包括:钻头、钻柱系统结构（特别是井底钻具组合,包括钻头类型）、钻井参数（钻压和转速）、已钻井眼几何参数和地层性质等,结合对钻柱固有频率的分析提出了井下振动控制的方法和程序,以最大限度地减小振动的危害,尽可能地提高钻井速度、缩短钻井周期、提高投资回报率。      

TJG 93/4-10自动井架工的研制

为适应市场对钻机自动化、智能化、无人化操作的需求,以及贯彻以人为本的HSE理念,研制了TJG 9-10自动井架工。该产品主要由主轴旋转单元、多臂移动单元、钻柱检测控制单元及电液控制系统等4部分组成,能够适用直径为73.0~247.6 mm(2~9in)的钻具,最大提升重力达到100 k N。研究及试验结果表明,TJG 9-10自动井架工结构设计合理,排放钻柱能力强,操作灵活可靠,系统运行平稳。将其应用于现场钻井作业,可实现二层台钻柱排放作业机械化、无人化操作,大大降低钻井作业劳动力成本,降低钻工作业强度,提高作业安全性。     

动力猫道推送机构同步技术研究

钻柱自动化处理系统是提高钻机自动化水平和钻井作业效率的重要装备.以钻柱自动化处理系统中动力猫道在现场试验过程中出现的推送机构不同步问题进行研究,分析了推送机构的液压系统及不同步的原因,并建立了4种工况的仿真模型.得出了液压管路布置和载荷偏载是影响2只液压缸不同步的主要因素.以同步效果较差的工况进行分析,运用批处理分析,...     

基于磁记忆的海上钻柱接头啮合螺纹检测技术

钻井作业过程中频发的钻柱接头螺纹断裂事故严重影响了油气资源的勘探开发进程。为了解决此问题,总结了钻柱结构特点及工况,分析了常规无损检测技术的不足,挑选出了能够在起钻作业过程中实现钻柱啮合螺纹损伤状况监测的金属磁记忆检测技术; 利用自行设计的井口钻柱检测装置,在中国南海某平台完成了钻柱监测试验,监测了钻柱啮合螺纹磁记忆信号,提取了磁记忆信号梯度信号,并利用基于大数据统计的螺纹应力集中评判标准,评价了啮合螺纹应力集中状况。试验结果显示,磁记忆检测技术能够准确检测啮合螺纹应力集中状况,为防止钻柱啮合螺纹断裂事故的发生提供了安全有效的技术手段。     

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长期以来，钻井工作一直在致力于钻井过程中钻井液井下循环压力计算精度的提高，以保证钻井施工安全，快速的进行。章用Herschel-Bulkley模式描述钻井液的流变特性，考虑温度，钻柱偏心和旋转对钻井液在环空和钻柱内流动的影响，提出了一个新的钻井液循环压力计算的水力模式，计算结果与不同井深的实测数据比较表明，该模式具有较高的精度，可以满足现场钻井作业的要求。     

在役钻机管柱自动化排放装置配套技术研究与应用

在石油钻井作业过程中,起下钻和单根钻进扶管等工作需要井架工在二层台高空作业,内外钳工在钻台面配合作业,实现立根在井口与二层台及立根盒之间移动、排放。为提升钻井效率,降低钻井工人的劳动强度,研究了一种适用于在役钻机的管柱自动化排放装置。该装置利用电动二层台扶管机械手、液压吊卡和钻台面机械手配合作业,可实现立根的自动移送、排放,取得了良好的应用效果。     

自动管具举升系统的研制及应用

为有效解决钻井现场管具上钻台和甩钻作业中存在的工人劳动强度大、危险系数高以及作业效率低等问题,研发了自动管具举升系统。该系统通过采用调节式钻井管具排放架、倾斜机构、管具推出机构、四连杆滑块机构和推送小车等,实现了钻井管具在地面与钻台面之间的自动、安全、高效举升与甩钻自动化智能操作。采用遥控技术及PLC逻辑控制技术,以PLC为核心,主控制器辅以软件程序的数字控制系统,操作模式分为无线遥控和有线控制2种,作业时,操作人员在离猫道有一定安全距离的地方操控整个系统,避免了管具举升过程中由于管具意外滑落伤人事故的发生,满足钻井设备HSE的要求。现场应用结果表明,该系统技术先进、结构合理、自动化程度及工作效率高;可显著减轻现场工人的劳动强度,实现管具处理的无人化作业,安全性好。该系统的研制为钻井现场提供了一种自动化程度高且安全高效的作业设备。     

在役钻机自动化改造技术方案与经济性分析评价

目前国内传统的钻井作业存在自动化水平低、工人劳动强度大、作业环境恶劣、作业安全性差等缺点。胜利石油工程公司经过多年的攻关研究和推广应用,已形成成熟的在役钻机自动化改造技术方案,研制出相应的自动化设备,并开展了现场应用与配套,应用结论证明经自动化技术改造后的钻机能充分满足现代钻井工艺需要。在该技术与装备的基础上,对经济性进行了探索性分析与评价。     

某海洋钻井井架振动测试及有限元分析

某海洋平台配置有ZJ50/3150DB型海洋钻机,在钻井工况下井架的振动幅度较大。为了进行安全评估,对该井架进行振动测试和有限元分析,工况有:起钻柱作业、下钻柱作业、钻井作业、8级风。结果表明,在设计工况下该井架是安全的。