微小井眼CT钻井牵引器系统结构设计

针对微小井眼连续油管（CT）滑动钻井技术在井眼中不旋转、井下遇阻严重、送进困难、钻压无法施加等难题,设计了一种微小井眼CT滑动钻井井下电控液压驱动牵引器。该牵引器主要包括上卡瓦支撑与牵引系统、中心滑管总成、控制系统、下卡瓦支撑系统,采用电控液压回路实现钻井液压能牵引驱动,适用于小井眼,灵活性和稳定性好,牵引过程能保证正常的钻井液循环,柔性弯曲适应能力强,能实现双向牵引和断电保护,能顺利下入和取出CT管柱,解决了因井下CT摩阻较大,下入和取出困难、钻压难施加等技术难题。     

水平井自扶正式电缆牵引器的设计

在水平井测井、修井等作业过程中,通过电缆牵引器可将仪器输送至井下准确位置,能大大降低成本,缩短作业时间。针对牵引器在井眼中的牵引力、越障能力以及井眼适应能力不足的问题,设计了一种水平井自扶正式电缆牵引器。该牵引器主要由地面控制系统和上、下2组牵引装置组成。牵引装置的传动齿轮机构啮合性好、传动稳定,牵引器控制灵活;呈120°轴向均布的3组驱动机构起自扶正作用,能大大缩短牵引器的整体长度,提高牵引器在井下驱动的稳定性、承载能力和适应井眼能力,增强牵引器在井下作业的柔性弯曲适应能力和越障能力。     

井下机器人研究进展与应用展望

针对水平井测井、压裂等作业中井下管柱下入困难的问题,国内外开展了井下机器人的研究与应用。根据井下机器人的结构特点及功能,将其分为井下牵引机器人和井下钻井机器人2大类,并详细介绍了其支撑机构、驱动系统、控制系统和能源供给系统等4大关键技术的功能、设计方案及性能参数。同时,总结归纳了国内外井下机器人的最新研究进展,指出小型化和安全性是井下机器人研究的目标、伸缩式智能控制钻井机器人是井下钻井机器人的主要发展方向,并基于井下机器人技术提出了连续油管多分支微小井眼水平井完井技术、连续油管智能闭环钻井技术和无线单桥塞水平井分段压裂技术。研究结果为我国井下机器人的研究、设计和应用提供了参考和借鉴。      

微小井眼钻井技术概况、应用前景和关键技术

微小井眼钻井技术具有大幅度降低钻井成本、利于环保和适于恶劣环境下作业等优点。全面发展微小井眼钻井技术之前需要了解该技术的内涵、国内应用前景和关键技术。为此,明确了微小井眼钻井技术的概念,介绍了微小井眼钻井技术的发展现状,分析了该技术在老油田、浅层油气、煤层气"、三低"油气藏等的开发效益和应用前景,提出了微小井眼钻井技术的发展方向,即以小型复合连续管钻机为基础、井下钻具为主导、其他技术相辅助,提出国内需分布实施微小井眼钻井技术,应加大连续管技术、工具及微小井眼钻井基础理论研究、管柱力学、水力学软件等方面的研究力度。     

基于赫-巴模型的微小井眼连续油管钻井环空流阻计算分析

微小井眼连续油管（简称CT）钻井井眼直径小,井眼环空中钻井液流阻较大,严重制约微小井眼CT钻井的推广应用,根据微小井眼CT钻井特点,运用非牛顿的赫-巴流体循环流阻计算模型,分别计算不同外径、不同长度的CT在不同偏心度情况下钻Φ89.0mm井眼时的环空流阻,研究微小井眼CT钻井环空流阻随CT外径、长度、井眼偏心度、流速等参数的变化规律。结果表明：使用外径为25.4～73.0mm的CT钻井,推荐CT环空钻井液流速为0.54～3.10m/s。该研究可解决微小井眼CT钻井循环流阻较大的问题,推动微小井眼CT钻井技术的应用与发展。     

水平井连续管入井方法探析

针对连续管在入井过程中管柱发生屈曲,无法将装置送达目的层段的现象,国外研发了井下牵引技术。该技术通常的方法有水力推进法、重力法和液压牵引法。井下牵引器的结构形式和规格也多种多样,主要介绍了斯伦贝谢公司;挪威AKWS西方油井工具公司、丹麦WELL-TEC公司的井下牵引装置。应用表明,井下牵引器配套于连续管可以大幅度扩展连续管作业能力和功能,尤其适用于水平井井下延伸作业。该技术可弥补常规入井方法导致作业管柱井下延伸的不足。     

基于R-S模型的微小井眼钻井连续油管内钻井液流阻计算分析

微小井眼连续油管（CT）滑动钻井技术是一项易于实现钻井信息化、自动化和智能化的高效、低成本、环保的新型钻井技术，有广泛的应用前景。但微小井眼钻井使用的CT内水眼直径小，钻井液的流阻大。针对该问题，运用数值模拟方法，使用R-S模型计算微小井眼钻井在滚筒上和井筒中CT内钻井液流阻，分析微小井眼钻井CT内钻井液流阻与CT内水眼直径、循环流速、CT长度或井深、滚筒直径、钻井液密度等参数的定量变化规律。结果表明：微小井眼CT钻井技术可使用的CT管柱外径为44.45～73.03mm，可使用的钻井液流速为2～3m/s。该研究结果对于推动微小井眼CT钻井技术在中国的推广使用有一定理论意义。     

基于顶部驱动的滑动钻井导向控制技术

将北京石油机械厂顶驱的主轴旋转定位技术与MWP随钻测量仪相结合,设计并实现了基于顶部驱动钻井和井下动力钻具组合的顶驱滑动钻井导向控制系统。该系统由顶部驱动钻井装置、人机交互界面、井下动力钻具以及MWD随钻测量工具等4部分组成,将顶驱和井下动力钻具相结合,实现对旋转钻柱包括转速、转向、角度在内的完全控制,并可根据井下实时反馈的井眼轨迹信息,实现滑动钻井之前工具面的设置以及滑动钻进过程中工具面的实时监控和动态调整。内蒙SNO116-19H定向井项目的实际应用结果表明,该技术能够显著提升定向井钻进作业的整体时效和井眼质量,同时也为导向钻井的闭环控制和自动化控制奠定了基础。     

21／8in井下牵引器在5in钻杆中的新应用

在处理井下遇卡钻杆时 ,从经济或技术角度考虑 ,在常规方法无法解决的情况下 ,采用井下牵引技术进行处理。在应用的第一个实例中 ,钻杆在施工过程中遇卡 ,随后管柱无法进行正常循环 ,在经过 10 0次反复震击后 ,决定采用井下牵引器来进行打捞 ,它可捞出测井放射源。打捞工具连接在牵引器上 ,该工具能成功地把放射源从井底的钻具组合中打捞出来 ,随后牵引器传送爆炸装置对遇卡钻杆进行爆炸松扣。在应用的第二个实例中 ,钻井时发生井漏 ,决定泵入堵漏材料进行堵漏。在泥浆泵循环期间钻杆被完全堵塞 ,有迹象显示钻井液在环形空间中仍漏失 ,钻井防喷器在随后形成的低压下被关闭。 2 in牵引器可顺利下入用量规测量过的钻杆内 ,然后在钻杆内射孔建立起循环通道 ,从而可泵入重泥浆 ,恢复井控。     

基于赫—巴模型的微小井眼钻井连续油管内钻井液流阻计算分析

微小井眼连续油管(CT)钻井技术具有诸多优点,但微小井眼尺寸小,导致钻井液流动空间小、排量较小、返速较高、循环损失较大,限制了该技术的推广使用。为解决微小井眼CT钻井循环钻井液流阻过大的问题,基于赫—巴模型,结合微小井眼CT钻井的特点,计算了CT内钻井液流阻,探讨了CT内钻井液流阻与钻井液平均流速、CT长度或井深、CT内水眼直径、滚筒直径等参数的关系。研究结果表明:①滚筒上CT内流阻随钻井液流速增大而呈线性增加且增加幅度更大,使用小排量进行钻进能降低滚筒上的流阻;②滚筒上和井筒中CT内钻井液流阻均随CT的长度增加呈线性增加,而随着CT内水眼直径增加呈线性减小,钻深井时,可使用大管径进行钻进;③CT内钻井液流阻受滚筒直径的影响很小,但随钻井液的流速增大呈线性增加,因此当滚筒上缠绕的CT较长时,可使用多个滚筒进行缠绕,以降低滚筒上CT内钻井液流阻。结论认为,寻找控制和减小微小井眼钻井CT内钻井液流阻的方法和优选适合CT钻井的相关参数,有助于加快该技术的推广应用。     

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在常规井眼中,钻柱在充有钻井液的井筒内运动时会引起波动压力,破坏井眼系统压力平衡,导致井喷,井漏和井塌或卡钻等吉下复杂情况和事故,在小井眼中,由于水力学系统各流道组合发生了改变,预测和控制小井眼波压力就显得尤为重要,文章结合小井眼钻井实例,定量分析了有关因素对小井眼波动压力的影响,提出了在小井眼起钻中,严格控制起下钻速度的重要性。     

海洋平台连续起下钻钻机及关键设备研究

针对当前常规海洋自升式钻井平台钻井作业采用间歇起下钻方式存在的起下钻作业时间长、井下复杂情况多等缺点，提出了一种全新概念海洋自升式钻井平台的连续起下钻钻机，完成了连续起下钻作业流程确定、立根长度确定、连续起下钻系统、排管机、集成控制系统等关键技术和设备设计。该钻机配套常规顶驱，通过采用新增连续起下钻系统设备，改进排管机和集成控制系统的方式实现连续起下钻作业，实现在高位进行钻柱提放、管具上卸扣、钻井液收集等功能，最大起下钻速度可达2 160 m/h，与现有钻机相比，能够大幅提高钻井作业效率，降低井下压力波动，技术跨度相对较小，具有较好的可应用实施性。     

小井眼及套变井压裂工艺研究与应用

小井眼及套变井压裂与常规井眼压裂不同,需要配套相应的小直径井下工具和抗高压的井口装置,对压裂液的携砂性、抗剪切性及降摩阻性能都有更高的要求。为解决小井眼及套变井的压裂难题,针对小井眼及套变井的特点和目前小直径工具的实际情况,研制和改进了Y341-70和K341-98小直径封隔器,完成了 89 mm、 127 mm套管小井眼井和 139.7 mm套变井的压裂工艺管柱设计与配套,优化了压裂液体系和压裂工艺,成功完成了40多井次的现场施工,见到了良好的压裂效果。     

准噶尔盆地火成岩钻井提速难点与技术对策

针对准噶尔盆地火成岩地层钻井现状、地层特点以及钻井技术难点,开展了气体钻井、欠平衡/控压钻井、复合钻井、自动垂直钻井、井下减振增压破岩工具以及随钻封堵钻井液等多项提速技术适应性分析。分析结果表明,欠平衡/控压钻井技术通过精确控制井眼环空的钻井液柱压力剖面,能减少钻进过程中的岩屑压持效应以及起下钻期间环空循环压耗消失的影响,有利于火成岩地层的井壁稳定并提高机械钻速;气体钻井是解决火成岩地层机械钻速慢、井漏情况复杂的首选技术。建议针对不同火成岩区块开展井壁失稳机理研究,并尝试高效钻头配合井下减振增压破岩工具以提高火成岩地层机械钻速,进一步探索有效解决火成岩地层钻井提速难点的技术手段。     

裸眼酸化与测试井下工具优化设计

针对现有钻柱控制的裸眼井多层测试作业中不能进行分层多次取样和裸眼酸化-测试联作作业的问题,对钻柱裸眼测试技术进行研究和技术创新,提出了裸眼分层测试和裸眼酸化-测试联作技术,并对其相应的井下工具进行设计。设计的井下封隔器的锁定、坐封和解封等机构动作协调可靠,分层多次取样器能连续取到3层地层流体样品;分层测试井下多次取样器动作准确可靠,全通径测试阀可以减小流体流过时的摩阻,阀的开关动作平稳可靠,并能实现对多次取样器的控制;裸眼水力锚的伸缩动作自如,并能在必要的时候进行丢手。     

海上油田井下液控解码技术

海上油田开发以水平井大斜度井居多,开发井层数多,层间矛盾大,需要对层间生产动态进行实时控制。井下液压分层控制方式具有可靠性高、动作力大的特点,但受管线数量影响,工艺适用层数受限。通过井下解码技术减少了多层控制管线数量,提高液控工艺适用性。研制的井下解码器采用滑阀结构形式,通过不同管线压力序列,实现了层位的识别和压力液的引导,利用3条管线可以实现井下6个层位的控制,满足了分层精细化控制的需求。实验结果表明,在指定的管线接入顺序下,解码器只能在指定的压力序列下打开,保证层间互不干扰。同时对液压油传导时间进行了实验验证,在20 ℃环境下,采用壳牌得力士22号液压油,在3 000 m长,直径6.35 mm液控管线中,5 MPa液压油传导至末端时间约为240 s,为井下液控滑套的控制提供了理论基础。     

渤海油田液压控制智能分注优化关键技术

针对渤海油田常规液压控制智能分层注水技术调配精度低、分注层数少、不能满足小眼井应用需求和无法实时监测井下注水情况等问题,开展了数字解码器研制、井下流量控制阀调节级数优化、配套大排量涡街流量计和分层调配方案设计等技术研究,形成了渤海油田液压控制智能分注优化关键技术.优化后,最大分注层数达到6层,不同规格流量控制阀的调节级...     

ReelWell钻井方法——一种新的控压钻井技术

ReelWell钻井是一种新的控压钻井技术,主要由双壁钻杆、滑动活塞、双浮动阀等组成.钻井液从双壁钻杆环空泵入井内,并从内部钻杆返回,能够实现钻井液的闭路循环及对井底压力的精准控制.该技术具有井底压力精确控制、钻井液微流量控制、井眼清洗、水力加压钻头、井底压力隔离、保护储层的特征,对于控压钻井、大位移井钻井、海洋深水钻井、无隔水管钻井、尾管钻井,提高钻井安全性与作业效率以及有压力挑战性的地层钻进方面具有较大的潜力和优势.文章详细地分析了ReelWell钻井的系统组成、工艺原理、特点及其应用情况,并建议我国结合实际情况,尽快开展这方面的相关配套钻井技术研究.