高压旋转密封总成可靠性设计

高压旋转密封总成能够实现钻具与井口的高压旋转动密封。文章首先根据其使用工况建立数学模型，分析各部件受力情况．然后进行滚动轴承选型和可靠性计算，改进结构设计方案。在广泛调研的基础上进行了润滑、冷却与密封的设计。利用有限元法计算内外壳体的应力。按照串联模式进行旋转密封总成整体可靠度计算。计算表明。在旋转密封总成正常工况下工作2000h的可靠性高于80％。     

欠平均钻井用高压旋转控制头的研制和应用

现国内各大油田使用的旋转控制头均是从国外引进，价格昂贵，国内原有的旋转控制头（放转防喷器）是60年代初和80年代末设计的低压力级别产品，不能满足现代欠平衡钻井工艺的需要。针对这种状况，四川石油局钻采研究院机械设计中心研制开发了动密封压力10.5MPa，静密封压力21MPa，具有双胶芯密封结构的高压旋转控制头。经试验和现场使用证明，效果良好，完全能满足现代欠平衡钻井工艺的需要。     

煤层气欠平衡钻井专用旋转控制头方案设计

针对我国煤层气钻井缺乏专用配套工具及装备,煤层气欠平衡钻井技术应用受到限制等现状,开展了煤层气欠平衡钻井专用旋转控制头的研究。根据煤层气钻井的要求及现有石油钻井用旋转控制头的相关标准,对煤层气欠平衡钻井专用旋转控制头进行了方案设计并提出了研究中需要解决的几个关键问题,为产品设计及研发奠定了基础。     

旋转控制头侧向力研究

在钻井过程中,方钻杆的侧向力作用常常导致旋转控制头损坏,造成事故。通过将井口至大钩的方钻杆简化为连续梁,将旋转控制头上下胶心和驱动器对方钻杆的约束简化为中间弹性支座,建立了相应的钻柱横振动力学模型。通过对模型的求解,找到了一种计算方钻杆转动对旋转控制头产生侧向力的合理方法,为分析计算不同钻井条件下旋转控制头的受力情况提供了理论依据。     

旋转控制头综合试验台体积补偿系统

1 旋转控制头综合试验台原理旋转控制头是实施欠平衡压力钻井最关键的设备。为了对其进行室内测试 ,设计了旋转控制头综合试验台。在对控制头进行动压试验时 ,先把一根试验钻杆装到控制头中 ,再把控制头及其底座一起安装到控制头试验台上 ,试验钻杆联接到活动横梁上的的短轴上 ,控制头底座底部法兰由液压卡箍固定。为模拟现场使用的六方钻杆 ,试验钻杆上有一段为六方截面。试验钻杆与控制头之间由控制头上的胶芯进行密封 ,控制头与其底座之间由专用密封圈进行密封 ,控制头底座底部法兰与液压卡箍的盲法兰之间由钢圈进行密封 ,这样 ,在控制头…     

欠平衡钻井用高压旋转控制头的研制和应用

现国内各大油田使用的旋转控制头均是从国外引进 ,价格昂贵。国内原有的旋转控制头 (旋转防喷器 )是 6 0年代初和 80年代末设计的低压力级别产品 ,不能满足现代欠平衡钻井工艺的需要。针对这种状况 ,四川石油局钻采研究院机械设计中心研制开发了动密封压力 10 .5MPa,静密封压力 2 1MPa ,具有双胶芯密封结构的高压旋转控制头。经试验和现场使用证明 ,效果良好 ,完全能满足现代欠平衡钻井工艺的需要。     

旋转导向钻井工具BHA侧向力的有限元仿真

为了研究推靠式旋转导向钻井工具的导向能力,建立了旋转导向钻井工具BHA的力学模型,通过ANSYS有限元软件,对该工具的BHA受力与变形进行了仿真计算。分析了工具侧向力的大小及其主要影响因素,除了常规的影响因素(如钻压、井斜角、扶正器欠尺寸)之外,这种工具对侧向力的影响还包括工具覆盖面角、推靠力大小及其作用点等。仿真分析为优化井底钻具组合、研究旋转导向钻井工具导向能力及控制井眼轨迹提供了理论基础。     

旋转控制头的应用不断增加

旋转控制头是一种重要的井控设备。本文着重介绍它的结构与工作原理，以及它在欠平衡钻井，过平衡钻井，地热钻井和修井作业中的应用情况，还要介绍它的操作指南和人员培训计划。     

浅谈旋转控制头的发展趋势及应用

介绍国外旋转控制头的发展现状,对比分析国外环形胶芯型和膨胀胶型旋转控制头的性能特点,分析不同类型旋转控制头的密封结构特点,介绍日益增长的旋转控制头的应用,指出旋转控制头的发展方向,建议进行旋转控制头的国产化研究。     

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。     

煤层气空气钻井简易旋转控制头的研制与应用

针对煤层气空气钻井旋转控制头胶芯易损坏且需配置六方钻杆等缺点,研制了简易旋转控制头。现场应用表明,该装置可以使用原钻具和四方钻杆,密封件寿命较长,操作方便,可以提高效率,节约成本。     

近海石油平台动态疲劳可靠性模糊控制模型

同时考虑随机性和模糊性的动态疲劳可靠性控制问题十分复杂,根据检测结果和失效准则的模糊性,借鉴最小平均费用率模型的原理,提出一种简单可行的近海石油平台动态疲劳可靠性模糊控制的新模型。该模型考虑到资金的时间效应以及平台失效所造成损失随时间的变化规律,将有关结论推广到平台系统,验证了检测结果和失效准则的模糊性对动态疲劳可靠性控制的影响。考虑模糊不确定性可以得到更为合理的结果。     

聚合物驱井内流体作用于抽油杆的侧向力解析

为了分析采出液中聚合物溶液的黏弹性效应对聚合物驱机采井杆管偏磨的影响,基于流体内部的应力状态分析,推导出了井筒内流体作用于抽油杆上侧向力的计算公式。以Maxwell模型作为聚合物采出液的本构关系,建立了采出液在偏心环空内流动时的数学模型。采用数值方法得到了环空内的速度场,并以此为基础计算了环空内的侧向力。分析结果表明,杆管环空的偏心和采出液中聚合物的弹性是产生侧向力的原因。侧向力随抽油杆的往复运动呈现出周期性的变化规律,滞后于抽油杆运动约1/4周期相位。在上、下冲程中沿杆长均匀分布有侧向力,极易超过使抽油杆发生弯曲变形所需的最小载荷而产生偏磨,且其偏磨现象比水驱井严重。     

钻具稳定器结构对复合钻井导向力的影响

单弯螺杆钻具+PDC钻头复合钻井已广泛在钻井提速和井眼轨迹控制作业中应用,对该类钻具组合导向力分析也有成熟的方法,但常常忽略螺杆稳定器结构的影响。为此,基于油气田现场作业应用的直棱和螺旋棱稳定器结构,讨论了螺杆稳定器外径和支点位置变化对钻具导向力的影响,建立了稳定器实际偏心距计算模型,提出了考虑螺杆稳定器结构影响的钻具复合钻井导向力分析方法。通过对单弯螺杆单稳定器钻具组合、单弯螺杆双稳定器钻具组合复合钻井导向力的分析,结果发现：①忽略螺杆稳定器结构的复合钻井导向力分析方法计算结果与钻具导向合力差别较大;②直棱稳定器由于棱槽包角的存在,等效外径周期性变化使得钻具组合导向力发生周期性增加或降低,变化幅度最高达50%,影响钻具导向稳定性能和疲劳寿命。进而提出建议：①计算复合钻井导向力时应采用考虑螺杆稳定器结构影响的钻具复合钻井导向力分析方法;②现场复合钻井时选用带棱槽包角为零的螺旋式稳定器或选用带棱槽包角小的直棱稳定器的螺杆钻具     

直井防斜打快理论研究进展

钻井过程中影响井斜的因素很多,且井斜给钻井、完井等作业带来一系列的危害,并造成巨大损失.近年来国内在复杂深井钻井中多次出现井斜问题,突出表现在玉门青西、青海柴达木盆地、四川川东、塔里木山前等地区.在现场使用较多的除钟摆钻具和满眼钻具防斜技术外,主要发展了偏轴钻具防斜技术、螺杆钻具配合PDC钻头防斜技术等,但总体来看在直井防斜打快方面进展不大.国外近年来则研制了VDS、SDD、VertiTrak、PowerV等具有主动防斜能力的自动化井斜闭环控制系统,成功地解决了高陡构造、断层、盐层等情况下钻进时的井眼质量问题.国内陡倾构造地区井斜问题非常普遍,因此应尽快开展新型防斜打快理论研究,研制新型工具和工艺技术.     

煤层气欠平衡钻井旋转控制头胶芯密封特性分析

旋转控制头胶芯的密封性能是影响煤层气欠平衡钻井施工效果的重要因素。根据煤层气钻井工况,对井口偏心工况、起钻和钻进工况下,旋转控制头胶芯和钻具间的接触压力进行了有限元模拟研究,并分析了胶芯不同结构参数对胶芯密封性能的影响,为煤层气钻井低压密封胶芯的优化设计和研制提供了依据。结果表明:胶芯与钻具间的接触压力随偏心距的增大而增大,且靠近偏心侧的接触压力较大;钻进工况下,钻具本体和接头部分的接触压力都明显小于起钻工况;接触压力随外锥角的减小而增大,随内锥角的减小而减小,但变化量较小;摩擦力随主密封段长度的增加呈线性增加,钻杆接头部分明显大于本体。现场应用实践验证了分析结果的正确性。     

调制式旋转导向系统对井壁作用力的描述方法和变化规律

对调制式旋转导向工具RCLD系统的导向力的形成机理进行了探讨.结果表明,RCLD系统的导向力的形成方式与第一代PowerDrive系统相比有其独特的优势,是一种更为合理的方式.当单个伸缩块在控制面作顺时针和逆时针摆动时,每次伸出对井壁施加的作用力均受到控制面摆动速度、高压阀孔圆心角、转盘转速的影响.给出了无约束条件下这些参数对作用力影响的计算模型和仿真结果.