高强度橡胶保护套防磨减扭工具的研制

针对现有防磨减扭工具摩擦副性能较差,使用寿命短的问题,研制了一种以高强度橡胶与金属复合陶瓷涂层为滑动摩擦副的钻井用防磨减扭工具。高强度橡胶常温抗拉强度39 MPa,撕裂强度129 kN/mm,磨耗0.003 cm3/1.61 km,与外表面喷涂金属陶瓷的钢轴形成滑动摩擦副,在以膨润土基浆为循环介质环境下,测得摩擦因数仅为0.068,加入2%粒径为1 mm的石英砂后,测得的摩擦因数为0.2,远低于钢-钢摩擦因数0.35~0.5。加工样机28套并在水平位移3 000 m左右大位移井中进行了现场试验,结果表明,扭矩平均降低20%,性能明显优于同类产品;28套工具出井后,滑动摩擦副仅有轻微划痕和磨损,单套工具可使用1 000 h以上,具有较好的推广应用价值。     

旋转式防磨减扭接头的研制

在井斜角或方位角变化大、井眼缩径以及钻具绕井眼轴线公转的情况下,钻具与井壁之间磨损严重,并使钻具产生巨大的反扭矩。研制了旋转式防磨减扭接头,钻井时将该工具接于钻具组合中,既防止钻具与井壁之间的磨损,又减小钻具承受的反扭矩,现场应用效果良好。     

分体轴承式减扭防磨工具设计与安全性分析

在大位移井和狗腿度超标的深直井中,钻柱接头或本体与套管或岩石产生摩擦与碰撞,钻柱承受大的摩擦扭矩,长时间工作后钻柱局部壁厚减薄而导致钻具断裂失效,套管也会发生过量磨损,降低油井寿命。为解决该问题,设计了一种销栓连接分体轴承式减扭防磨工具,工具的轴承及复合套可分别减少扭转和轴向的摩擦阻力,且可吸收横向振动。对φ139.7 mm(51/2英寸)规格工具的主要承载件及易损件进行了安全性分析。结果表明,本体、钢球和螺栓工作安全性高,该工具可用于大位移井和深直井的钻井作业。     

高效降摩减扭工具的研制及现场试验

针对冀东油田大斜度井、大位移井在钻井过程中存在的摩阻扭矩大和套管易磨损等问题,在分析国内外降摩减扭工具优缺点的基础上,设计了一种由分体式结构的橡胶外套、低阻耐磨陶瓷涂层轴套和主轴组成的高效降摩减扭工具。基于三维井眼中钻柱受力分析计算模型,结合常用钻杆抗拉强度、抗扭强度和顶驱钻机最大连续工作扭矩,确定了工具主轴的抗拉、抗扭技术参数;并根据井眼轨迹、钻机设备的施工能力和现场施工情况,确定高效降摩减扭工具的安装位置及数量。室内测试结果表明,工具主轴抗拉强度、抗扭强度满足现场钻井安全要求。高效降摩减扭工具在冀东油田5口水平位移均超过2 000.00 m的大斜度井进行了现场试验,结果表明,钻进时的扭矩平均降低15%以上,并减少了钻具对套管的磨损,取得了良好的应用效果。高效降摩减扭工具为降低大斜度井、大位移井钻井中的扭矩及保护套管提供了一种新的技术手段。      

套管减磨接头的研制与应用

在分析技术套管磨损原因的基础上，介绍了国内外套管防磨技术的现状，详细介绍了胜利油田研制的套管减磨接头的结构、工作原理及主要性能参数。在胜利油田的现场使用情况表明，该接头安全可靠，操作方便，使用效果好，减少了后期修套、补套或修井的可能性，延长了油井的使用寿命，经济效盆明显，具有广阔的应用前景。     

GXJM-1有机减磨剂的性能评价及现场应用

在大位移井、大斜度井、水平井以及狗腿度较大的深井钻井过程中,常常出现套管严重磨损的问题。给正常钻井完井作业带来极大困难,同时易降低油气井使用寿命,严重时还会导致油气井部分井段或整口油气井报废。针对这些突出问题,研制开发了一种新型的GXJM-1有机减磨剂,并建立其室内评价方法,开展了室内评价及现场应用。通过室内评价及现场应用表明,GXJM-1有机减磨剂使用方便,可实现对套管和钻井管柱的有效保护,一定程度上解决了川西北地区深井和超深井钻井过程中套管磨损的难题,同时也验证了所建立的室内评价方法与现场应用结果基本一致,可用于同类产品室内评价和质量检验。     

套管防磨技术在新港1井的应用

大港油田新港1井是1口五开三段制定向井,完钻井深6 716m,三开311.1mm的定向、稳斜井段长达2 470m。由于该井段的岩石可钻性差,钻井施工时间长,钻杆对上层技术套管的磨损相对较为严重,甚至可能磨漏套管。应用兰德公司的减阻防磨套能有效减少钻井过程中技术套管内的钻杆与套管内壁接触磨损的几率。现场应用表明:减阻防磨套可以有效地保护套管和钻杆,为下一步作业和后续工作提供安全保障。新港1井套管防磨技术的成功应用为深井钻井安全施工提供了有益的参考。     

双效防磨技术在川西深井的应用

川西深井钻井中存在套管严重磨损的问题,给后续施工和气井安全生产带来了隐患。为了保护套管,分析了川西深井套管磨损的原因,制定了相应的防磨方案,由此形成了双效防磨技术,并在2口深井开展了现场应用。结果表明,该技术使用后能明显减少套管磨损率,降低摩阻,确保井筒承压能力达到施工要求,同时具有安全可靠、操作方便等特点,建议推广使用。     

套管双效防磨技术在川西深井X202井的应用

针对常规防磨接头存在防磨套刚性强易磨损套管、镶嵌防磨套易脱落造成井下故障及安放位置难以确定的缺点,提出采用非金属防磨接头配合钻井液用耐磨减磨剂的双效防磨技术,非金属防磨接头耐磨且对套管磨损小,耐磨减磨剂入井后能够迅速吸附在钻具和套管表面形成高强度低摩阻有机耐磨层。利用计算出的套管内钻柱侧向载荷及现场测出的接头流阻增加值,确定入井防磨接头的数量和位置,根据耐磨减磨剂与钻井液相容性试验结果确定其加量。在X202井的现场试验表明,非金属防磨接头入井连续使用时间超过500 h,平均磨损率仅6.5%,平均返出铁屑量从124.64 g/h降至78.00 g/h,减磨效果显著。研究表明,采取双效防磨措施减缓深井套管磨损具有可行性,为深井、定向井和水平井钻井过程中的套管和钻具防磨提供了新的技术支持。      

钻柱接触位置与防磨工具的应用仿真分析

钻柱钻进时,由于钻压、自重、扭矩以及钻头干扰力等的作用,钻柱变形并与井壁产生接触碰撞。为了了解钻柱与井壁的接触情况,确定钻柱与井壁的接触位置以及在接触位置安装新型防磨工具——非旋转防磨保护套,并了解其在井下使用时的特性。利用ADAMS软件和AN-SYS软件的柔性仿真技术,对垂直井眼中钻柱中性点以下受压段进行运动仿真分析,得到了钻柱与井壁接触的具体位置以及在此位置安装保护套后的运动接触情况和保护套的相关特性,为此种防磨方式的工程应用提供了参考依据。     

新型套管防磨器设计应用

常规套管防磨器的硬质合金块极易脱落或被挤碎而使套管防磨器失效。为此,研制了新型套管防磨器,即把套管防磨器的摩擦副设计成连续的耐磨材料。这种摩擦副的内摩擦力较小,因而与套管接触的部分旋转速度很慢或不旋转,这样就可减少钻杆接头对套管内壁的摩擦磨损。在西指5口井的试验表明,新型套管防磨器的平均寿命比常规套管防磨器的平均寿命提高50%。     

抽油杆柔性减磨器的研制与应用

冀东油田近年来采用多种防偏磨技术并取得一定效果,但大斜度抽油泵井的检泵周期短、作业和材料更换成本增加的问题仍然很严重。通过建立抽油杆杆柱的力学模型进行受力分析研究,用柔性抽油杆取代常规抽油杆可减小杆柱所承受的摩擦力,进而研制了抽油杆柔性减磨器,该工具的上下2部分可以做小角度的相对转动。通过在抽油杆杆柱上加入抽油杆柔性减磨器,使杆柱在运动过程中与油管管柱轴线方向保持一致,减轻了杆管蹩劲现象,减小了抽油杆所受到的摩擦力。现场应用结果表明,该技术应用300 d,偏磨损坏的油管和抽油杆的长度由原先的各200 m分别减少到0.15 m、0 m,大幅度减少抽油机井杆管偏磨及因偏磨导致的检泵作业次数及作业和材料更换费用。     

均匀腐蚀下油气井套管的强度及其寿命

通过公式推导研究了J55套管在均匀腐蚀下的抗拉、抗外挤以及抗内压强度,得出了天钢套管和西姆莱斯套管的抗拉、抗外挤以及抗内压强度变化规律。提出了力学和化学共同作用下套管寿命的计算方法,并计算了天钢套管和西姆莱斯套管的服役寿命。     

套管防磨保护措施

在深井,特别在高温高压深探井中,套管的磨损是一个比较突出的问题,且保护套管和保护钻杆往往是矛盾的。崖城4井采取控制平台漂移、钻直表层井段、采用合适的钻具来控制井斜和减小井斜变化率、选用合适的钻杆等作业保护措施非常成功地达到了既保护了套管,钻杆也没有出现过度磨损的目的。介绍了该井凭借有关资料制定的相应保护措施,通过与其他井的情况对比,分析总结了该井成功经验,可为以后钻探同类型的井提供一些启示。     

下冲防砂工具的研制及现场试验

针对油井出现流砂及套管变形 ,使防砂管柱下不到设计位置 ,无法实施防砂施工的问题 ,研制了FS—XC型下冲防砂工具。这种工具由上部工具和下部工具两部分组成 ,上部工具包括洗井装置、心轴装置和留井装置。施工时 ,连接好内外管柱 ,下到设计位置并向下冲砂 ,完成防砂施工。它具有结构简单、施工方便和作业技术人员易于掌握的特点。 3口井的下冲防砂现场试验表明 ,施工成功率 10 0 % ,取得了良好的冲砂效果。     

大位移井套管磨损预测及防磨技术研究

针对大位移井套管磨损问题,以White和Dawson提出的磨损效率理论模型为基础,建立了套管磨损预测模型。利用该模型定量地分析了井眼狗腿度、机械钻速、顶驱转速、底部钻具组合、套管钢级和钻井液性能对套管磨损的影响规律。分析结果表明,套管磨损深度随井眼狗腿度、顶驱转速、底部钻具组合外径的增大而增大,随机械钻速和钻井液密度的增大而减小。根据所计算的钻柱与套管之间接触力的分布情况,可对发生磨损的重点井段进行分析。综合以上分析结果,制订了相应的防磨措施,这些措施对现场施工具有一定的指导意义。     

QDT-MWD防脱键工具的研制与应用

QWD-MWD是一种可打捞式的无线随钻测量仪器,被广泛用于定向井、水平井的轨迹跟踪测量.由于该仪器下接在无磁钻铤内,无防脱键工具,因此在水平井施工中经常出现脱键情况.针对该问题研制出防脱键工具,经现场运用,效果良好,并可彻底解决仪器脱键问题.     

HW型自动扶正防磨装置的研制与应用

文章论述了目前普遍使用的防偏磨工具存在的问题，针对这些问题研制开发了HW型自动扶正防磨装置。文章介绍了该装置的结构、工作原理及矿场应用情况。     

深井套管防磨技术研究与应用

分析了在深井、超深井、大位移井和水平井钻井施工中套管磨损的原因及对套管强度的影响.详细介绍了套管减磨工具的结构原理、主要性能参数及现场使用情况.现场应用效果表明,工具安全可靠、操作方便,能有效延长油井寿命,减少后期的修套、补套或修井工作.     

气动套管卡瓦的研制与应用

目前下套管作业主要采用吊卡卡持套管和液压大钳或B型大钳上螺纹的作业方式,工人劳动强度大,工作效率低,容易造成单吊环起钻,从而引发重大工程和人身安全事故。鉴于此,研制了气动套管卡瓦。该卡瓦使用无背钳套管液压大钳,下部套管不发生跟转问题,防扭效果明显。现场试验表明,该卡瓦安装拆卸简便,自动化程度高,悬挂能力大,具有防扭功能,卡瓦体工作高度低。新型气动套管卡瓦的投入使用,能减轻工人劳动强度,提高工作效率,避免单吊环安全事故的发生,具有较强的实用性和广阔的应用前景。