新型随钻液压扩眼器的研制

鉴于目前国内外随钻扩眼器存在的问题,以及不能满足海洋钻井技术要求的状况,研制了一种安全性和可靠性较高的新型随钻液压扩眼器。该液压扩眼器通过投球、憋压实现刀翼的收放。扩眼器直径为215.9mm,扩眼后井眼直径为254mm,误差小于5%,刀翼伸出力为15.533kN,刀翼的缩回力为55.477kN。现场应用表明,使用Φ215.9mm扩眼器扩眼后,井眼扩大率为20%～25%,能满足海洋石油钻探的要求。新型随钻液压扩眼器采用投球、憋压推动活塞高效运行的方法,使扩眼器刀翼伸出和收回的动作准确无误。     

随钻扩眼钻压分配的双因素计算方法

随钻扩眼过程中扩眼器与领眼钻头的钻压分配关系对扩眼钻进工作状态具有重要影响。传统计算方法仅考虑扩眼器与领眼钻头的几何结构因素,精度不高,难以合理指导工具设计。为此,在充分考虑岩石特性、钻具切削结构双参数的基础上,提出一种计算随钻扩眼钻压分配关系的双因素法,以分析各因素对钻压分配的影响规律。理论计算表明,扩眼钻压比与扩眼器钻遇岩层强度成正比,与扩眼刀翼锐度成反比。这一结果与文献的试验结果基本一致,可用于指导随钻扩眼装置的设计和应用。     

随钻扩眼系统

继随钻测量和随钻测井之后，美国休斯-Christensen公司开发出一种随钻扩眼（RWD）系统，直接装在三牙轮或PDC领眼钻头顶部，有三种型号：RWD用于旋转扩眼作业，SRWD型用于可转向扩眼作业，STRWD型尽三小井眼扩眼作业。两年来已有120台用于墨西哥湾，一位经营商在这段时期使用60台，比常规扩眼及套管下扩眼作业节省500万美元。     

随钻扩眼器扩眼机构流场分析与优化设计

扩眼机构是射频识别控制随钻扩眼器的关键部件之一,其结构与性能关系着随钻扩眼器的成败。为此,优化设计了扩眼器短节,研制出具有自锁功能、可回收双台阶刀翼的扩眼器。该扩眼器的止推台阶可保证刀翼完全张开,后自锁台阶使刀翼自锁;采用三刀翼布局,合适的刀翼布齿方式、布齿密度及保径齿数量可保持扩眼井段井眼扩大率。现场应用结果表明:RFID随钻扩眼器扩眼井径达到设计要求,射频识别标签读取正常;既具备常规随钻扩眼作业连续性、快速性的特点,又可根据需要控制扩眼器多次开闭;可以在管柱中集成多个扩眼器,并按照设计程序控制各扩眼器刀翼的收放,实现复合扩眼作业。该扩眼器操作简单可靠,具有广阔的推广应用前景。     

随钻微扩眼器研制及应用

弯螺杆钻具组合在水平井钻进中会形成螺旋状井眼,井壁上微台阶、微狗腿现象突出,导致实际井径比预期井眼小,易造成起下钻困难,划眼、电测和下套管时间长.在调研国内外随钻微扩眼器相关技术的基础上,研制了一种适用于?215.9 mm水平井的偏心式随钻微扩眼器,采用上、下两组螺旋刀翼清除井壁上微台阶、修整井壁改善井身质量,同时对岩...     

双向随钻扩眼器刀翼设计研究及应用

借鉴金刚石钻头的设计理论,针对随钻扩眼器切削刀翼的特殊性,提出了一套专门适用于液压控制式双向随钻扩眼器刀翼冠部形状设计与布齿的理论及方法.应用该理论方法设计的扩眼刀翼既能满足扩眼作业的需要,又易于刀翼的加工制造.     

双扩眼器井底小井眼消除技术

双扩眼器井底小井眼消除技术是一种高效的随钻扩眼技术,钻进过程中不仅可使用MWD/LWD仪器高质量地测量底部井眼的井斜参数以及电阻率、伽马、密度等地质参数,而且钻进结束后可直接下入较大尺寸的尾管,无需额外的扩眼施工,从而缩短施工时间,节约成本。介绍了Rhino RHE井底小井眼消除系统的组成及Ro D工具的工作原理,阐述了双扩眼器井底小井眼消除技术在墨西哥湾深水环境下的应用效果,并指出施工前要进行Ro D工具安放位置对BHA方位趋势变化的影响、Ro D工具的意外开启和关闭以及水力学模拟分析,这样有助于提高作业成功率。最后建议加强与Ro D工具和Rhino RHE系统功能类似的扩眼器及扩眼技术的研发。     

随钻扩眼技术研究进展

随钻扩眼工具作为扩眼工具的一种,具有常规固定翼式扩眼工具无法比拟的优势。在介绍随钻扩眼技术在深井、超深井、小间隙井、盐膏层钻井和侧钻井中的应用情况后,就国外随钻扩眼工具的研究进展和应用进行了分析,包括斯伦贝谢公司的Rhino系列扩眼工具、哈里伯顿公司的XR~(TM)和UR~(TM)扩眼工具、贝克休斯公司的GaugePro扩眼工具、威德福公司的RipTide扩眼工具及国民油井公司的Anderreamer扩眼工具。指出了国内外随钻扩眼工具的研究重点和今后的发展趋势。最后建议我国应加强随钻扩眼技术和工具的研究力度,完善随钻扩眼技术和工具,这对提高我国的钻井技术有着重要的现实意义。     

随钻扩眼工具钻压分配比的计算方法及对钻速的影响

为了研究随钻扩眼工具在钻井过程中的破岩特性,更好地发挥其在钻井过程中的优点,建立了随钻扩眼工具井底钻压的计算模型。依据岩石破坏的应变能密度基本原理,推导出了阶梯效应指数计算表达式,并得出了用阶梯效应指数与井眼几何参数为变量的阶梯井眼的钻压分配比计算方法,并分别进行了理论和实例分析研究。理论分析结果表明,随钻扩眼形成的阶梯式井底岩石要比领眼井底岩石接近屈服状态,岩石更容易破碎。实例分析也表明,随钻扩眼工具比相同尺寸钻头的钻具有更好的快速钻井效果,验证了理论计算结果的正确性。     

叶片圆盘泵压力脉动及叶轮径向力特性分析

开展叶片圆盘泵压力脉动相关研究对于了解其瞬态特性,提高其运行稳定性具有重要意义。应用Fluent软件对叶片圆盘泵内部流场进行了三维非定常数值模拟,在外特性试验验证的基础上,分析了设计工况下叶轮内压力、蜗壳内压力、扬程脉动情况以及叶轮径向力变化规律和影响因素。分析结果表明,泵内监测点压力脉动周期取决于叶轮叶片数目,且前、后盖板有叶区内监测点压力脉动规律基本相同,无叶区压力脉动幅值小于有叶区压力脉动幅值,隔舌附近压力脉动幅值最大,且蜗壳入口侧大于出口侧;扬程脉动周期与监测点压力脉动周期相同,当叶片转至隔舌时扬程为极小值,隔舌处于相邻2叶片中间位置时扬程为极大值。叶轮所受径向力变化周期与叶轮转动周期相同,径向力2垂直分量呈正弦规律变化。     

含砂介质对异径管的冲蚀磨损分析

为探究含砂介质对异径管的冲蚀磨损规律,建立了异径管物理模型,使用Fluent软件进行数值模拟,分别以介质进口速度、介质含砂质量流量、管口径比(小口管径与大口管径之比)和过渡段倾角为变量进行仿真分析。分析结果表明:异径管的冲蚀速率随进口速度的增大而增大,并且其增长速率也随着进口速度的增大而增大;异径管冲蚀速率与流体介质含砂质量流量呈正相关关系;随着管口径比的增大,介质对异径管的冲蚀速率逐渐减小;冲蚀部位在管口径比发生变化时也会发生改变,当管口径比较小时,冲蚀部位分布在过渡段靠近小口端一侧,管口径比增大,冲蚀部位发生偏移,并在管口径比达到0.7时,变成了靠近大口端一侧;过渡段倾角增大,含砂介质对异径管的冲蚀速率逐渐增大,其增长速率也随着过渡段倾角的增大而增大。研究结果可为异径管的设计和使用提供指导。     

变螺距套管螺纹在轴向拉力作用扣牙力分布及计算

理想等螺距管螺纹接头在轴向拉力作用下，扣牙力分布呈抛物线状，制约了管螺纹接头的承载能力。采用适当的变螺距工艺可使扣牙力分布得以改善，从而提高套管柱承载能力。本文用解析法求出了变螺距管螺纹接头扣牙力分布曲线，探讨了变距方式、变距量和变距点等问题。     

遥控变径稳定器变径动作分析及现场试验

由于遥控变径稳定器存在状态信号不可靠的问题,导致该类稳定器的状态有时无法辨识.为了研究影响该类稳定器状态信号的相关因素,针对其结构特点,根据液体不可压缩和物体受力平衡原理,对该类稳定器在地面和井下两种环境下的变径动作进行了分析,并利用现场试验进行了部分验证.该类稳定器依据MWD仪器提供的井斜信号进行状态控制,并利用相邻两次开泵的泵压差值确定其工作状态.分析认为,该类稳定器内平衡活塞出现上限、下限位置对其变径动作行程有减小的作用.现场试验发现,该类稳定器状态转换遵循控制活塞伸出与平齐的循环规律,活塞伸出泵压大于活塞平齐泵压,相邻泵压绝对差值约1.0 MPa,该类稳定器状态由第二次开泵时的泵压值判断其工作状态.研究表明,该类稳定器内平衡活塞出现上限、下限位置会导致状态信号减弱或无信号;利用相邻两次开泵泵压差值确定其状态的方法可靠,可为地面遥控稳定器提供依据.      

变径稳定器及其应用

变径稳定器是大位移井钻井的一种重要工具。介绍了变径稳定器的功能、分类、控制方式;以国外几种典型产品为例,介绍其工作原理、典型结构和重要参数,以及它们在钻井试验与施工作业中的应用情况和效果。并介绍了国内自行研制的正排量变径稳定器在QHD32-6-A26井的现场试验和实钻应用情况。应用表明,所介绍的几种变径稳定器性能稳定,应用可靠,且取得了较好的效果。     

工业管道内检测机器人及其变径技术的研究进展

为了能快速准确地检测出工业管网在长期服役过程中因腐蚀、磨损、拉裂等原因产生的安全隐患,设计了管道内检测机器人。介绍了近年来国内外管道内检测机器人的发展趋势、技术特点及工程实用性,并以变径技术为重点,针对弯管、变径管、“T”形管道等复杂管路环境,探讨了工业管道内检测中变径技术的难点和关键问题。最后提出,变径机器人除了要解决结构设计、变径方法、动力学分析等方面的问题外,还需要在越障能力、运动控制以及系统集成等方面开展研究,并最终实现产业化应用。     

图像分析法测定PVC树脂颗粒的粒径大小及分布

利用图像分析仪通过对透射光镜图像的处理,同时引入个数平均粒径、体积平均粒径及粒径分布宽度等参数,建立了PVC颗粒粒径大小及分布的表征方法,方法的重复性较好。利用这种方法对不同生产厂家的两个PVC样品的粒径大小及分布进行了比较。     

基于排量控制的可变径稳定器设计与试验

可变径稳定器配合螺杆钻具可实现造斜率的调节。设计了基于排量控制外径的可变径稳定器,主要包含3个推力活塞各自驱动的巴掌。推力活塞在钻柱内外压差作用下将巴掌推出,稳定器直径变大; 通过调节排量来控制滑阀的轴向运动,从而控制内外压差通道的开关。加工可变径稳定器并进行了测试,通过调节排量可有效控制巴掌的伸出、收回,巴掌的推靠力达到 34.75 kN,滑阀密封耐温超过150 ℃,达到了入井的要求。     

径向反应器变径段结构的可靠性研究

本文利用结构可靠性分析的Ｍｏｎｔｅ Ｃａｒｌｏ有限元法对按ＧＢ１５０－８９《钢制压力容器》设计的１５万ｔ／ａ的铂铼重装置径向反应器变径段进行了可靠性研究。得到了变径段结构的可靠度，为径向反应变径段的改进设计提供了依据。     

大变径井筒连续管打捞技术及应用

在高压气井中进行打捞作业时,因安全阀通径远小于下部生产管柱通径,所以会严重制约打捞工具尺寸、增加打捞作业难度。鉴于此,研发了大变径井筒连续管打捞连续管落鱼的专用工具。该工具通过高度模块化设计,将抓获及引入、引入检测、侧扶正和调向等4大模块集于一体,使之能够在打捞工具尺寸严格受限的情况下适应大变径井筒内的打捞作业工况。制定了打捞作业工艺流程,对卡瓦抓获鱼顶过程所受应力进行数值模拟分析,对侧扶正模块进行理论计算和地面试验,验证了关键模块的性能符合打捞工艺要求。在塔里木油田一口天然气开发井内,用50. 80 mm连续管,在下部114. 30 mm油管(内径99. 56 mm)内成功捞获长1 106 m的38. 10mm连续管落鱼,验证了打捞工艺的可行性及工具性能的可靠性。该打捞技术的成功应用为今后在类似大变径井筒内实施打捞作业提供了一种新思路。