适用于大注采气量水平井注采能力测试的连续油管测试技术——以重庆相国寺地下储气库为例

重庆相国寺地下储气库的注采井以大斜度井和水平井为主,完井管柱复杂且单井注采气量大,常规的测试工具、仪器和工艺都无法满足气井注采能力测试的需要,亟需研发与之相适应的测试技术。为此,通过工具配套、仪器改进、工艺优化,形成了适用于该储气库大注采气量水平井注采能力测试的连续油管测试技术,在现场成功进行了10口井12井次的注采能力测试,并对测试结果进行了对比分析。研究结果表明:①所形成的技术能够满足大注采气量水平井注采能力测试的要求,测试获得的气井最大注气量为260×10~4 m~3/d,最大采气量为225×10~4 m~3/d;②同一口井的注采能力存在着差异,因而有必要针对每口井在不同注采周期进行注采能力的测试与评价;③大注气量情况下,近井地带呈现高速非达西渗流状态,对注采安全有可能形成威胁,周期注气后近井地带储层温度降低将影响库容大小。结论认为,所形成的连续油管测试技术录取的数据真实可靠,为储气库注采井的注采能力评价、单井注采计划安排和库容盘点等提供了技术支撑。     

超深高温高压气井完井含伸缩管测试管柱的应力与变形特征

塔里木盆地MJ4井测试管柱长6 617 m,测试时井底压力为101.63 MPa,完井作业过程中管柱出现了塑性变形问题,迫切需要准确地确定管柱塑性变形究竟发生在完井作业的哪个阶段。为此,采用三维有限元分析方法,结合MJ4井坐封、压裂和试油3个典型的载荷工况,对管柱的变形和轴向应力分布进行了数值计算,总结了含伸缩管的完井测试管柱力学行为计算流程。研究内容主要包括:①提出了具有伸缩管的油管柱系统中伸缩管的伸长与闭合状态的判断依据,并给出了相应的计算原理和计算公式,计算了MJ4井油管柱伸缩管的伸长—闭合状态;②给出了水力锚咬合不良产生的封隔器环空附加压差载荷的分析计算方法,模拟了其对管柱系统变形行为的影响,指出了附加压差载荷对管柱的塑性屈曲变形有着重要的影响;③计算模型引入了侧向屈曲变形的限制,从而间接考虑了接箍刚度对屈曲变形的影响,计算分析了油管柱在各种载荷共同作用下的变形情况,得到的数值结果显示与观察到的变形现象相同。研究结果表明,MJ4井管柱的塑性变形发生在压裂改造施工阶段,各种形式的液体压力载荷及重力载荷是塑性变形的主要原因。结论认为,含伸缩管测试管柱的力学计算模型可作为优化施工和管柱系统结构设计的重要理论工具和分析手段。     

钻井机器人的连续油管钻压和钻速控制模型

连续油管钻井机器人利用机身内外的钻井液压力差作为动力源，可在牵引连续油管的同时加载钻压。以钻井机器人为基础，建立连续油管钻柱动力学模型，并推导出通过钻井液排量控制钻压和钻速的单参数控制数学模型；对钻井机器人引入调速回路，建立具有调速功能的钻柱动力学模型；在溢流阀调定压力大于机身内外压差时，推导出利用钻井液排量和节流阀流通面积两种参数控制钻压、钻速的数学模型，在溢流阀调定压力小于机身内外压差时，推导出利用钻井液排量、节流阀流通面积和溢流阀调定压力3种参数控制钻压、钻速的数学模型；以11.43 cm（4.5英寸）井眼为例，对上述3种数学模型进行了分析。分析结果表明：钻压、钻速随钻井液排量的增加基本呈线性增加，在钻井液排量大于0.005 m³/s时，钻井机器人能够向前爬行，在钻井液排量大于0.005 7 m³/s时，钻头能够正常钻进；调节节流阀流通面积和溢流阀调定压力，可以在一定范围内无级调钻压和钻速；3种控制方法相结合，可以实现小排量、大钻压，及大排量、小钻压等钻井参数的控制。以控制模型为基础，针对不同井下工况建立钻进工艺的专家数据库，以钻井机器人为"大脑"，结合井下随钻测量数据就能够实现闭环控制，自动钻进。     

连续油管发展现状与趋势

从连续油管的材料、制造技术及作业技术等方面概述了连续油管的发展和应用情况,重点分析了TMCP态超高强度连续油管、调质型连续油管、耐腐蚀连续油管的技术发展趋势。分析指出,连续油管的市场前景良好,并且随着油气的深入开采和井况的日益复杂,从而对连续油管的规格及性能提出了更高要求;当前主要形成高强度低合金钢系列的连续油管,并出现了高耐蚀合金、复合材质以及调质型等多个系列的发展方向;未来连续油管的规格将向更大直径和长度的方向发展,性能向更高强度、更长疲劳寿命和更优耐蚀性方向发展,同时将更加关注产品的经济性及可制造性。     

Heat transfer characteristics of a temperature-dependent-property fluid in shell and coiled tube heat exchangers

An experimental investigation was performed to study the heat transfer characteristics of temperature-dependent-property engine-oil inside shell and coiled tube heat exchangers. For this purpose, a well-instrumented set-up was designed and constructed. Three heat exchangers with different coil pitches were selected as the test section for counter-flow configuration. Engine-oil was circulated inside the inner coiled tube, while coolant water flowed in the shell. All the required parameters like inlet and outlet temperatures of tube-side and shell-side fluids, flow rate of fluids, etc were measured using appropriate instruments. An empirical correlation existed in the previous literature for evaluating the shell-side Nusselt number was invoked to calculate the heat transfer coefficients of the temperature-dependent-property fluid flowing in the tube-side of the heat exchangers. Using the data of the present study, an empirical correlation was developed to predict the heat transfer coefficients of the temperature-dependent-property fluid flowing inside the shell and coiled tube heat exchangers.     

缠绕管换热器在连续重整装置上的应用

对比了缠绕管换热器与板壳式换热器的结构特点,并对连续重整装置进料换热器由板壳式换热器更换为缠绕管换热器后的运行状况进行了分析。结果表明：2种换热器运行1 a后,在重整装置处理量接近的工况下,与板壳式换热器相比,缠绕管换热器的热端温差降低13.6℃,换热器总压差降低15.2 kPa,第1反应器燃料气消耗量降低0.90 t/h,3.5 MPa蒸汽消耗量降低15.41 t/h。     

新型一体化连续管作业机辅车研制及应用

为了进一步提升一体化连续管作业机的作业效率、降低作业成本,促进连续管装备配套技术发展,推进连续管装备和配套装置的集成化设计与应用,研制了新型一体化连续管作业机辅车,实现了配套泵注装置与连续管装备的集成.该辅车由II类底盘车、泵注装置、液压与控制系统、随车吊、防喷系统、发电机、长短支腿和附件等组成,配合一体化连续管作业机...     

连续油管屈曲对环空摩擦压力损失的影响

针对带有非旋转屈曲内管柱的水平井,采用6种非牛顿流体,研究了连续油管管柱在3种流态区（层流区、过渡区和湍流区）和不同屈曲模式（正弦、过渡和螺旋）下对环空摩擦压力损失的影响,以及压力损失与流体流变性能（即屈服应力、粘稠指数和流动行为指数）之间的关系。结果表明,随着轴向压缩载荷的增加,摩擦压力损失显著降低。当使用具有更高屈服应力和更高剪切稀释能力的流体时,该效应更明显。此外,通过比较非压缩管柱和压缩管柱可以看出,随着轴向压缩载荷的增加,摩擦压力损失进一步减少。然而,对于低屈服应力、低粘稠指数、高流动性的流体,压缩管柱的影响则并不明显。     

连续油管技术与装备发展综述

自世界上第一台连续油管作业机问世至今,连续油管作业技术与装备已经过了40多年的发展历程,以其占地面积小、作业成本低、搬迁安装方便、保护油层、增加油井产量和使用范围广等诸多不可比拟的优势,得到迅速发展,并广泛应用于钻井、完井、试油、采油、修井和集输等各个作业领域。实践表明,连续油管作业技术与装备是一项具有巨大潜力和生命力的实用性技术。目前,该项技术的应用日趋活跃,备受关注。在总结连续油管作业技术与装备的发展现状和展示其发展趋势的基础上,客观地分析了国内连续油管技术与装备的应用与研究现状,提出相应的发展对策。     

油管柱立式自动排架设计

针对目前油田修井作业中油管大都水平放置,手工作业量大,且不易实现自动化等问题,开发了一种油管柱立式自动排架。初步测试表明,该自动排架设计新颖,控制程序简单,制造成本低,能与现有修井设备配合使用,有助于简化油管的运动轨迹,实现油管起下作业的自动化。该装置的推广应用将大大减轻工人的劳动强度,提高修井作业的工作效率,并能减少油管螺纹的损坏,防止修井事故的发生,对油田修井作业整体效益的提高具有十分重要的意义。