连续管疲劳寿命预测软件开发及应用

连续管在作业过程中,复杂的周期性载荷作用、腐蚀、机械损伤、制造缺陷和人为误操作等都会导致连续管寿命的缩短。为此,基于Qt平台、疲劳寿命理论和国内外大量经验数据开发出了连续管疲劳寿命预测软件。通过该软件计算分析了连续管弯曲半径、壁厚和内压等对其疲劳寿命的影响,并进行了可行性验证。分析结果表明:该软件能够有效地计算出连续管疲劳寿命值;连续管内部压力的增大使其疲劳寿命的缩短由快速到缓慢,当内压增大到一定值时,连续管基本失去承载能力;选择合适的滚筒尺寸可以延长连续管的使用寿命;建议选用壁厚较大或者变壁厚的连续管。该软件的开发对连续管在工程中的应用和安全评估具有重要的指导意义。     

连续管氮气泡沫冲砂技术在涩北气田的应用

涩北气田含气井段长、地层胶结疏松、压力低,储层出砂十分严重,采用常规冲砂作业时井筒内流体极易漏失到地层,对地层造成伤害。为此,引进了连续管氮气泡沫冲砂技术。该技术可实现不动管柱带压作业,可最大限度地缩短停产作业时间;配置的低密度泡沫液可有效控制液柱压力,防止低压出砂井作业时常见的漏失问题。现场应用结果表明,连续管氮气泡沫冲砂工艺成功解决了涩北气田地层压力低,常规冲砂井漏的技术难题,实现了安全、高效、低成本作业,平均可缩短工期84 h,可节约作业费用50%,同时还具有安全环保的优势。     

Ф38.1mm连续管压裂技术在青海油田的现场试验

为了拓宽连续管作业的应用范围,在青海油田切六9-15井进行了连续管压裂技术试验,并使用连续管进行水力喷砂射孔和环空压裂施工。试验时依据作业的最大深度和允许的最高施工压力确定了连续管长度及最高施工压力;针对连续管环空压裂施工排量大,采用常规的直角单通道注入会对管体造成伤害的问题,设计了Y形四通;为保证最大限度扶正和最短工具组合,对试验工具串进行了优化配置。连续管喷砂射孔环空压裂试验的成功,大大缩短了作业时间,减轻了劳动强度,为高原油气田井下作业的提速、提效提供了新的思路和模式。     

连续管钻井电液定向装置工具面调整方法

针对连续管钻井过程中工具面难以及时摆正的问题,研究了连续管钻井电液定向装置工具面调整方法。在设计连续管钻井电液定向装置结构的基础上,应用空间圆弧轨迹矢量描述方法,按照工具面调整方式及该电液定向装置的结构特点,提出了适合该装置调整工具面的方法,并建立了滑动螺母运动位移与工具面调整角度的函数模型。研究发现,控制滑动螺母在一个行程（0~110 mm）内往复轴向移动,可带动定向装置中的螺旋芯轴双向旋转工具面;工具面角在0°~360°范围内变化时,滑动螺母运动位移与工具面角调整量呈“折线”关系,且在每条“折线”的两斜直线段上,滑动螺母运动位移随工具面角调整量均呈线性增加关系。研究结果表明,该新型连续管钻井电液定向装置的工具面调整方法切实可行,有助于提高连续管钻井效率,有利于推动国内连续管钻井技术的研究与应用。      

连续油管环空分层压裂技术在青海油田七5-39井的试验研究

介绍了青海油田在已射孔投产井段采用连续管喷砂射孔环空压裂技术进行分层改造的现场试验,该试验拓展了连续管环空压裂技术的应用范围,由原来主要用于套管完井的新井或未射孔井段扩展到已射孔投产的井段,采用连续管精确定位逐层拖动实现了薄夹层的分层压裂改造,解决了在已射孔的薄夹层井段精确分层的问题.试验首次使用扩张式封隔器作为连续管环空压裂的底封,避免了卡瓦式封隔器易卡的风险.     

Φ73 mm涡轮钻具四支点推力球轴承镀膜后性能测试研究

为研究金刚石镀膜对涡轮钻具四支点推力球轴承性能的提升效果，在专用的轴承试验装置、相同的试验参数下对比镀膜轴承与未镀膜轴承试验后轴向高度变化、钢球直径和试验时长等数据，进而测试镀层对轴承性能的提升效果。试验结果显示，金刚石镀膜轴承运行时长70 h，而未镀膜轴承运行时长200 h，总体寿命下降，但金刚石镀膜轴承在运行前50 h相较于未镀膜轴承运行更平稳，轴向高度下降更慢，但在后20 h轴向高度急速下降且发生较大噪声，最终因发涩噪声迫使试验中断。研究表明，金刚石镀膜随着试验时间的延长发生了镀膜脱落，脱落产生的大量颗粒造成了磨粒磨损的加重，导致轴承性能和寿命下降。同时试验结果也表明，目前将金刚石镀膜技术应用于涡轮钻具上的可靠性不足，风险较高，还需要进行相关研究。     

54 mm涡轮钻具三维叶片造型设计与研究

针对涡轮转子不同半径圆柱层液体圆周速度不同，导致的液体与转子叶片产生冲击产生的水力损失问题，利用多截面造型方法建立了一种三维叶片涡轮。基于实际工况中从第二级涡轮开始，定子入口的流速是上一级涡轮转子出口流速，速度方向并不垂直于定子入口面这一情况，对现有的涡轮流道模型进行修正，建立了多级流道模型。通过数值模拟方法，对多级涡轮流道模型进行流场分析，得到中间一级涡轮的相关性能参数的特性曲线。研究结果表明：三维叶片涡轮压降更低，单幅涡轮压降减少约为12%;在最佳工况点处，三维叶片涡轮效率达到了60.25%,比直叶片涡轮高出约10%。考虑径向间隙对涡轮性能的影响，建立了相对应的流道模型，验证了方案的可行性。研究结果对涡轮叶片的设计和多级涡轮流场分析具有一定的指导意义。