- 杨双业;于兴军;张鹏飞;林康;朱长军;樊勇利;何庆;
当今的钻机司钻功能较传统钻机司钻大为增加,并可实时监测所有设备状态参数和钻井工艺参数。介绍了国外公司司钻集成控制系统的性能特点,包括NOV公司的Cyberbase系统和AMPHION系统、AXON公司的RigScope系统、CAMERON公司的OnTrack系统、JELEC公司的DID系统及BENTEC公司的infoDRILL系统。之后简要分析了我国司钻集成控制系统的发展现状和技术特点,就我国的司钻集成控制系统发展提出了3点建议,即应用物联网技术、大数据后台计算技术和"一健式"智能控制技术,使我国的司钻集成控制系统性能达到或超过国外同类产品。
2017年09期 v.45;No.463 1-7页 [查看摘要][在线阅读][下载 7314K] [下载次数：409 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：26 ] |[阅读次数：0 ] - 侯世红;王文明;丁庆新;杜书强;冯兆钧;
为了研究高压软管通过转向器时不同轨迹参数对转向阻力的影响规律,采用有限元软件ABAQUS进行了仿真分析。研究结果表明:转向阻力随着转向半径的增大而减小,是转向阻力的主要影响参数;转向阻力随着导弯半径的增大而减小,但是减小幅度较小,并不是转向阻力的主要影响参数;转向阻力随着导弯偏角的增大,呈先减小后增大的趋势,转向阻力的最小值在导弯偏角θ=25°附近出现,但是导弯偏角对转向阻力的幅值影响很小,并不是转向阻力的主要影响参数。所研究的转向器基于在?177.8 mm套管内完成垂直至水平转向,考虑到转向器的实际尺寸要求,最终选择转向器的转向轨迹参数为:转向半径R=100 mm,导弯半径R_1=400 mm,导弯偏角θ=30°。研究结果有助于在径向钻井时确定较优的转向轨迹,提高最大水平进尺。
2017年09期 v.45;No.463 8-13页 [查看摘要][在线阅读][下载 2261K] [下载次数：144 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：6 ] |[阅读次数：0 ] - 于桂杰;陈晓强;段安琪;
套管振荡器在振动固井过程中,会对套管产生周期性冲击,可能会引起套管损坏,而螺纹连接是套管柱中最薄弱的环节,有必要进一步对冲击载荷作用下的套管螺纹连接应力场进行研究。以API?139.7 mm×7.72 mm N80钢级的圆螺纹套管的螺纹连接部分为研究对象,分析了套管螺纹连接部分的应力强度和在冲击载荷作用下螺纹连接部分的应力分布规律。研究结果表明:在上扣扭矩、轴向拉伸和内压等复合载荷作用下套管内、外螺纹接触应力均出现两头高中间低的分布状态;随着上扣扭矩的增加、轴向拉应力的加大和内压的增高,套管螺纹连接部分整体Von Mises应力均呈现升高的趋势;螺纹牙承载侧的接触压应力要普遍高于导向侧;套管振荡器对套管的周期性冲击不会造成破坏。所得结论可为有冲击载荷作用的振动固井技术提供理论支持。
2017年09期 v.45;No.463 14-20页 [查看摘要][在线阅读][下载 5623K] [下载次数：391 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：13 ] |[阅读次数：0 ] - 刘永辉;徐小峰;冀月英;冯京海;陈庚绪;
钻压测量工具都是基于轴向应变来测量测点处的轴向力,受安放位置、井底压力和井底温度等环境的影响,测量值并非钻头处实际钻压。为此,研制了近钻头钻井多参数测量工具,开展了测量轴向力校正为真实钻压的研究。钻压测量工具测点处的轴向力是各种作用力的综合结果,通过对钻压测量工具测点处轴向力的影响因素及受力分析,得到了获取实际钻压的计算方法。所研究的钻压校正计算方法适用于所有利用应变原理测量钻压的工具。现场试验数据验证结果表明,该方法解决了提取实际钻压的问题,为有效利用井底测量钻压提供了支持。
2017年09期 v.45;No.463 21-26页 [查看摘要][在线阅读][下载 2326K] [下载次数：245 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：5 ] |[阅读次数：0 ] - 刘克强;梁宏伟;李新弟;
工厂化作业钻机作为工厂化钻井的关键装备,对工厂化钻井的实施效果影响显著。在分析工厂化钻井模式对作业钻机特殊技术要求的基础上,对国内外工厂化作业钻机井间快速平移、驱动类型和自动化设备配套3方面的技术现状进行了介绍。结合国内外技术差距和国内现场应用情况及存在问题,提出了国内工厂化作业钻机今后的发展建议:加快开发结构尺寸小、模块化和自动化程度均较高的成套定制工厂化作业钻机,并抓紧制定相关的技术规范,以满足今后我国非常规油气资源工厂化开发作业的需求。
2017年09期 v.45;No.463 27-31页 [查看摘要][在线阅读][下载 2332K] [下载次数：183 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：4 ] |[阅读次数：0 ] - 张弘;申瑞臣;董文涛;梁奇敏;
气井环空持续压力会带来生产安全隐患,而气体泄漏是引起井口环空持续压力的原因之一。鉴于此,考虑环空内液体的压缩性,基于气体等温达西渗流理论和PVT方程,分析了气体通过水泥环和完井液柱向上流动并形成环空压力的过程,建立了套管环空压力解析模型。对典型带压井的现场测试数据进行拟合与分析,得到了环空压力上升速度、气体流量及相关参数,验证了模型的有效性。分析结果表明:影响环空压力上升的因素有水泥环综合渗透系数、地层压力、环空中不同介质的高度、井筒温度分布及环空液体压缩性等,拟合得到的未知参数对准确度影响很小。研究结果实现了对现场环空压力测试数据的定量分析和环空压力的预测,为现场采取措施治理环空压力提供了依据。
2017年09期 v.45;No.463 32-36+79页 [查看摘要][在线阅读][下载 1340K] [下载次数：364 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：13 ] |[阅读次数：0 ] - 路飞飞;李斐;胡广强;赫英状;
塔河油田碳酸盐岩储层缝洞发育、非均质性强,受老井井身结构限制,?177.80与?193.70 mm套管开窗后侧钻井眼尺寸小,小尾管固井难度大,二开钻具难以配套。为此,油田进行了深井侧钻小井眼二开次钻完井技术研究,优化钻完井方案,包括?177.80 mm套管开窗侧钻钻完井和?193.70 mm套管开窗侧钻钻完井方案,同时配套小尾管窄间隙固井工艺和小井眼定向钻井技术,研发了封隔地层的牵制式尾管悬挂器和非标套管,确保重叠段的密封性和套管段封隔水层的可靠性。现场应用结果表明:该技术固井整体优良率达85%,经济效益可观,?177.80 mm套管开窗侧钻约为3级结构新井成本的55%~69%,?193.70 mm套管开窗侧钻约为新井成本的61%~68%,推广应用前景广阔。深井侧钻小井眼二开次钻完井技术可为塔河油田碳酸盐岩储层的多次开发提供技术支撑。
2017年09期 v.45;No.463 37-41页 [查看摘要][在线阅读][下载 1281K] [下载次数：275 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：17 ] |[阅读次数：0 ] - 段文益;马青;孟繁强;罗刚;张富强;杨志敏;宋治国;
为了改进连续管作业机液控或电控液的传统手动操作模式,提升连续管作业机的自动化水平,提出连续管作业机自动控制系统。分析了操作与工况之间的关联性,在电液控制基础上引入逻辑判断和程序控制,并以气化采煤连续管装备为控制对象设计开发了一套应用样机。样机在模拟试验和现场应用中均取得了良好的效果。研究结果表明:连续管作业机自动控制系统可体现连续管作业机的自动化和信息化水平,解放劳动力的同时,操控更便捷。该系统的成功开发为复合连续管钻机控制系统的研发打下了基础。
2017年09期 v.45;No.463 42-47页 [查看摘要][在线阅读][下载 2697K] [下载次数：217 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：10 ] |[阅读次数：0 ] - 张云驰;王俊姬;鞠少栋;王新涛;
现有岩屑清洗工具通过钻杆旋转对环空岩屑进行清洗,因钻杆转速较低,所以会影响工具的井眼清洁效率。鉴于此,设计了一种自旋转岩屑清洗工具。该工具可通过钻杆内部涡轮来实现叶片的高速旋转清洗。采用计算流体动力学对该工具的工作流场进行数值模拟分析,并设计了涡轮叶片的结构。从流线图、速度场和扭矩等角度对工具的清洗能力进行分析,分析结果表明:自旋转岩屑清洗工具比叶片固定式井眼清洁工具的流速提高了1.4倍,高转速下的平均周向涡流速度比低转速下的平均周向涡流速度提高约0.78 m/s。这说明自旋转岩屑清洗工具可使流体携岩和清岩的能力迅速提高,更有利于岩屑的携带和清除。所得结论可为自旋转岩屑清洗工具后续的研制和应用提供理论支持。
2017年09期 v.45;No.463 48-52页 [查看摘要][在线阅读][下载 5174K] [下载次数：217 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：10 ] |[阅读次数：0 ] - 杨立文;
针对古巴Majaguillar稠油油藏地层成岩性差,井身结构复杂,钻头水眼易堵塞,软硬交替地层割心困难等问题,研究了适合该区块稠油油藏的大斜度井取心技术。通过使用钢体PDC取心钻头、一体化悬挂加压装置、防砂倒返装置以及双保险岩心爪等关键工具,优化取心工艺措施,有效解决了以上技术难题。现场应用结果表明:该取心技术针对Majaguillar稠油油藏大斜度井取心效果提升明显,平均取心收获率较以往提高30%。该技术的成功应用对类似稠油油藏的取心作业具有一定的指导意义。
2017年09期 v.45;No.463 53-56页 [查看摘要][在线阅读][下载 1548K] [下载次数：80 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：10 ] |[阅读次数：0 ]
- 盛磊祥;许亮斌;周建良;
常规钻井平台位置警戒圈根据隔水管的静态分析方法确定,无法考虑风、浪、流等载荷作用下平台的运动轨迹,也不能确定平台达到极限位置的时间,存在一定的局限性。为此,建立了基于钻井平台-隔水管-水下井口系统的动态耦合方法,采用FLEXCOM软件建立了钻井平台漂移分析的有限元模型,得出平台动态漂移轨迹与漂移情况下隔水管-井口系统的载荷状态,并结合平台应急解脱作业的响应时间,提出了钻井船允许的漂移时间和漂移距离的计算方法。分析结果表明:漂移分析模型综合考虑了风、浪、流等载荷的影响,能够动态预测平台动力定位失效情况下钻井船的漂移轨迹;在隔水管-井口系统的选型设计时,要针对具体井开展漂移分析计算,根据计算结果评估漂移时间和距离是否满足平台响应的时间要求,根据分析确定限制因素,针对性地采取强化措施。所得结论对于保证深水钻井隔水管系统和水下井口系统的完整性具有重要意义。
2017年09期 v.45;No.463 57-62页 [查看摘要][在线阅读][下载 1354K] [下载次数：235 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：20 ] |[阅读次数：0 ] - 孙殿新;檀朝东;阚唱轩;郑春峰;程心平;
为了充分利用海上平台的气源进行海上深井的开发,引入了气举与电潜泵组合举升系统(GL-ESP系统)。以油藏流入动态和多相流动模型为基础,建立油藏、井筒、GL-ESP系统耦合数学模型,并针对GL-ESP组合举升管柱结构,以压力节点分析为基础,提出潜油电泵工作参数和气举工作参数协调工作的一体化设计方法。利用该设计方法进行实例模拟分析,计算并比较了GL-ESP组合举升与单气举、单电泵举升时的注气量、电泵级数、电泵功率及电泵下深等参数。计算结果表明:GL-ESP组合举升可以大幅度减少电泵级数、降低电泵功率并增加油井产量。GLESP系统通过改善电泵工作状况进而充分发挥设备举升能力,可以充分挖掘油井潜能,对于海上深井的开发具有重要意义。
2017年09期 v.45;No.463 63-68页 [查看摘要][在线阅读][下载 1585K] [下载次数：255 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：12 ] |[阅读次数：0 ] - 胡栋;赵宏林;安晨;伍能;戚圣好;
水下湿式电连接器是一种工作在海水、油液及钻井液中的连接水下设备的连接装置,基于严酷的工作环境,其密封技术极其重要,因此密封件的寿命很大程度上决定了水下湿式电连接器的工作寿命。以压缩永久变形率作为老化特性指标,研究基于恒定温度作用下的水下湿式电连接器寿命计算方法。通过建立热电耦合的有限元模型,分析得到工况下密封件的温度分布。同时建立了基于阿伦尼乌斯公式的寿命预测模型,依据国标试验中测量出的不同温度下密封件寿命和压缩永久率对应的数据,通过逐步搜索法编程计算公式的系数,编写了温度作用下的寿命预测算法,将有限元计算结果代入算法,得到橡胶密封件的压缩永久变形率和温度对应与其寿命值的曲线关系图。该方法对水下湿式电连接器寿命预测具有重要意义。
2017年09期 v.45;No.463 69-74页 [查看摘要][在线阅读][下载 3952K] [下载次数：317 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：8 ] |[阅读次数：0 ] - 葛运春;周国强;吴泽民;冷建成;
在海洋平台结构的无损检测中,现有文献要么仅探讨无损检测新技术在工程中的应用而无后续的断裂力学分析,要么仅采用有限元方法进行构件的断裂参量计算而无检测试验。鉴于此,基于交流电磁场技术对平台钻机底座关键部位焊缝进行表面缺陷的快速检测,通过磁场信号特征提取识别出裂纹缺陷,并分析裂纹产生的原因。在此基础上,采用有限元方法对裂纹所在结构进行三维实体建模与断裂力学分析,数值模拟应力强度因子(SIF)与裂纹长度之间的关系,并最终选取Paris公式确定疲劳裂纹扩展寿命。由计算结果可知,当钻井载荷循环84 012 124次后,在初始裂纹的基础上又往前扩展了67.987 2 mm。按钻机工作时给定的转速125 r/min,即频率为2.083 Hz计算,可连续工作约466.6 d。此时,裂纹已经完全穿透基梁的加强板和翼缘,基梁将会产生失稳扩展而很快断裂。研究结果可为平台钻机底座维修加固计划的制定提供科学依据。
2017年09期 v.45;No.463 75-79页 [查看摘要][在线阅读][下载 4517K] [下载次数：148 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：7 ] |[阅读次数：0 ]
- 吕孝孝;刘延鑫;王旱祥;张贵才;林达;蒋存民;戴永国;
底水油藏在开采过程中,底水锥进是导致水处理费用增加和开发成本升高的主要原因。为解决底水锥进问题,在双层完井原理的基础上提出了一种基于电潜泵-射流管柱的底水油藏单管排水采油工艺。以胜利油田某试验井为例,采用Eclipse软件对该工艺进行数值模拟分析,结果表明在使用该工艺1 a以后,可将含水体积分数超过98%的油井的含水体积分数降低至86%,开采9 a后,含水体积分数升仅高至90%,累计油增产可达19 651 m~3。同时采用响应曲面法(RSM)结合粒子群优化算法(PSO)对该工艺中的射流管柱结构进行了优化。优化结果表明:优化后射流管柱的效率从6.6%提高到了16.1%,达到了有效开发底水油藏的目的。单管排水采油工艺综合配套技术可为我国底水油藏的开发提供技术支持。
2017年09期 v.45;No.463 80-86页 [查看摘要][在线阅读][下载 1647K] [下载次数：134 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：4 ] |[阅读次数：0 ] - 刘凯;孙丽艳;
涡流排水采气技术可明显降低临界产量,增加产水和产气量,进而延长气井寿命,然涡流工具几何参数较多,对工况变化敏感,各参数间的相互影响关系不清。为此,采用数值模拟、地面试验和井下试验相结合的手段,研究了涡流工具各几何参数对不同工况的适应规律。分析结果表明:各工况下涡流工具螺旋角50°和55°均具有较好的旋流特性和损失特性,为首选螺旋角;涡流工具中心体直径与所适应产气量有直接相关性,中心体直径每增加1 mm可使最低产气量降低15%~20%;螺旋线宽度不会影响涡流工具对产气量的适应范围,但会影响工具的作用距离。所得结论可为涡流工具的设计和现场应用提供参考依据。
2017年09期 v.45;No.463 87-91页 [查看摘要][在线阅读][下载 2021K] [下载次数：262 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：17 ] |[阅读次数：0 ] - 朱世佳;郝忠献;王全宾;张立新;沈泽俊;
以潜油直驱螺杆泵为代表的无杆举升技术的应用范围越来越广,但是潜油直驱螺杆泵难以检查运行状态,导致运行成本增加。为此,设计了潜油直驱螺杆泵井下工况监测系统。该系统可监测井下的温度和压力信息,提前发现系统故障,保证系统的正常运转,并为故障诊断提供依据。工况监测系统采集井下的温度压力信号,将信号调制后采用电力载波的方式通过动力电缆将信号传递到地面,并解调显示在地面设备上。试验中井口显示的数据与实测数据误差在1%以内。该系统可以准确监测到井下信号并且可以正确地在井口显示,为潜油直驱螺杆泵的稳定运行提供了保证。
2017年09期 v.45;No.463 92-96页 [查看摘要][在线阅读][下载 1421K] [下载次数：197 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：10 ] |[阅读次数：0 ] - 张德松;赵杨民;张朋举;王国正;
为了进一步提升空心抽油杆产品的制造水平和产品质量,对国内空心抽油杆的生产工艺、配套装备、产品质量现状和现场应用情况进行了分析,优选Z型镦锻式空心抽油杆作为产品结构形式,并采用整体热处理炉调质生产工艺;对镦锻、热处理及螺纹加工等关键工序配套了250T液压镦锻机、整体热处理电炉和专用数控机床;通过数模分析和试验,设计了镦锻模具、在卧式车床上挤压加工抽油杆接箍内螺纹装置和接箍内螺纹卧式挤压丝锥;为提升生产线的自动化水平,设计了锻造自动化工装和进料机构等辅助装置,生产线的控制系统采用PLC和工控机。生产线投运以来,产品在吐哈油田及周边油田累计使用80多万m,各项指标符合SY/T 5550—2012标准要求,与摩擦焊接式空心抽油杆相比,强度提高20%,疲劳寿命也大大延长。
2017年09期 v.45;No.463 97-100+105页 [查看摘要][在线阅读][下载 1054K] [下载次数：73 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：3 ] |[阅读次数：0 ] - 周思宏;
胜利油田薄层稠油油藏层间差异大,油层跨度大、层多,采用笼统压裂防砂施工时会导致各小层改造不均,甚至有小层无法动用,有时出现压力突变,严重时使压裂防砂失败。为此,研制了拖动式分层压裂防砂管柱。该管柱具有反洗井装置,施工时可以不动管柱快速反洗井;具有单向密封装置,可防止洗井时充填砂大量返吐。利用该管柱可实现1趟管柱完成2层及以上的压裂防砂施工。该管柱在现场应用12口井,一次性施工成功率100%,所有施工井目前仍正常生产,最长连续生产时间930 d,施工后日产液量增幅均在2倍以上。应用拖动式分层压裂防砂管柱不仅实现了薄层稠油油藏的有效动用,而且降低了单井作业成本,具有很好的经济效益和社会效益。
2017年09期 v.45;No.463 101-105页 [查看摘要][在线阅读][下载 561K] [下载次数：135 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：3 ] |[阅读次数：0 ] - 杨培诚;付道明;
海外自喷井的开发面临结蜡严重及阻碍生产的问题,对清蜡工具的需求紧迫,而自动清蜡工具具有人力需求少、清蜡效率高以及不阻碍生产进度的优势。为此,按照换向装置的不同,对2套自动清蜡工具进行结构设计,重点分析了其运行原理及换向机理。采用流体分析软件对依靠胶筒换向的自动清蜡工具进行数值模拟,得到预设条件下使清蜡工具上行清蜡的目标压力和流量。根据模拟结果并结合实际储层的温度和压力可优化清蜡工具的参数设计。模拟结果表明了所设计工具的可行性,并对今后该工具的研究提出了建议。
2017年09期 v.45;No.463 106-109页 [查看摘要][在线阅读][下载 451K] [下载次数：146 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：6 ] |[阅读次数：0 ]