国内井控新技术和新设备及其研究方向

防喷器作为井控装置的关键部件,对钻井、修井、试油等作业过程中控制井口压力,防止井喷事故起着非常重要的作用。近年来,我国在井控技术领域不断地研究,井控技术取得了长足进步。鉴于此,本文根据近期文献报道介绍了我国在防喷器技术及设备上的最新发展情况及其研究方向。     

环形防喷器声发射动态检测研究

在钻井作业中,为了防止井涌和井喷,实现安全高效的勘探开发作业,可靠的井控设备十分重要。防喷器等井口装置,对井控系统安全性能,特别是高压井井控系统的工作性能具有举足轻重的作用。目前,对防喷器等井控装置检测内部缺陷主要是采用超声波、磁探、渗透等常规检测以及进行耐压试验,难以发现和判定已有裂纹的扩展。该研究是利用声发射检测技术来分析裂纹和缺陷的发展归规律和极限缺陷的发展过程研究。     

利用手动试压方法提高井口试压时效

《油气水井井下作业井控技术规程》规定:井控装置安装后,经试压合格方可进行施工.防喷嚣及井口试压通常采用泵车试压的方式,导致资源浪费、作业费用高,有时受到恶劣天气、井场环境等影响,车辆无法进入井场,无法试压,延长了作业周期.本文通过对目前修井作业试压现状的调查,选用了手动试压泵,并设计加工制作了配套的手动旋转自胀式皮碗封,实现了防喷嚣半封、全封及井口的“低”成本手动试压,有效的提高作业时效.     

井下作业油管防溢防喷泄油技术研究

在油井常规作业起下管柱过程中,当油井井下压力较大时,油管将溢出或喷出大量的井液;当井下压力较低时,因泵固定凡尔的密封作用使油管内的液体不能泄入井内,起出的油管内油液全部倾泄到井场,严重污染环境和危害工人健康。针对以上情况,设计了一种防溢防喷泄油装置。该装置安装于泵固定凡尔座于筛管之间,具有低压泄油、高压防溢防喷双重功能,达到了常规油井免压井、安全健康、清洁作业的目的。     

防喷、顶管柱井控装置

随着现代修井技术的发展,井控设备也不断地改进与完善,由单一的油管旋塞阀发展成防喷、顶管柱井控装置。为安全井下作业提供了保障,保护了作业人员、作业设备、油(气)井的生产安全,使油(气)田的勘探与开发获得更好的效益。     

适用于裂缝-溶洞型喷漏地层的井下防喷器研究与测试

裂缝-溶洞型地层储集空间非均质性极强,在钻井时易发生井涌、井喷等事故。井下防喷器(blow out preventer, BOP)作为一种井下井控工具,当井涌或井喷等异常发生时,能够实现井下关闭钻杆内外环空于危险地层之上,保障井控安全。针对井下防喷器在裂缝-溶洞型地层应用时须满足大环空的密封要求,通过改进胶筒结构等关键部件,研制了以单段压缩式长胶筒作为密封单元的井下防喷器。防喷器的结构特点在于长胶筒以增加到40%的膨胀比例保证了间隙的密封性,经老化、冲刷后室内性能测试承压可达35 MPa。井下防喷器在整体性能测试中抗扭强度为36 100 N·m,抗拉强度为1 500 kN,满足正常工程应用要求。最后在裂缝-溶洞型地层区块中选取一口测试井进行功能性测试。测试结果表明,入井后防喷器坐封、解封功能均能实现,坐封过程中多次稳压正常,起钻后,整体部件功能正常,可靠性良好。     

井下防喷器坐封后多相流瞬态流动规律研究

钻井钻遏高压、高产气层后,井漏、气侵及溢流等复杂情况多发.目前,井口防喷器的研究已日趋成熟,但对井下防喷器坐封后多相流瞬态流动规律的研究较少.为此,针对井下防喷器坐封后下部井筒复杂流动特性,建立了一套防喷器坐封后下部地层-井筒耦合瞬态流动数学模型及其数值求解方法,对井下防喷器坐封后压力分布及影响因素进行了分析.实例模拟...     

剪切闸板防喷器剪切性能评价

剪切闸板防喷器是井控设备的重要组成部分之一,其作用是在钻井过程中遇到突发情况时及时剪断钻杆并密封井口,其剪切性能直接关系到钻井作业的安全.以某新型上直下V结构的剪切闸板防喷器为研究对象,通过显示动力学模块对剪切闸板剪切钻杆的过程进行数值仿真模拟,分析研究闸板的剪切性能.并用该剪切闸板分别剪切5 in和5.5 in两种不...     

机械零部件电刷镀再制造技术的研究与应用——防喷器活塞面缺陷修复

防喷器是修井机井控系统的重要组成设备,安装在井口立管上端,连接修井机转盘及喇叭口,是用来控制高压油、气、水的装置。在长期的高压环境使用过程中,由于密封面材料存在细微缺陷,防喷器反复动作机械磨损,导致表面出现较深划痕,破坏本体密封性,给修井作业带来极大的安全风险。常规换件施工周期长、费用高,利用机械零件再制造技术研究成果,对防喷器表面缺陷进行修复。短时间内恢复了设备的正常使用,对海洋平台恢复生产有积极意义。     

文南油田防喷抽油泵工艺技术研究与应用

防喷抽油泵的研究与应用在文南油田见到了良好的效果。减少了压井作业工序,降低了生产成本,提高了生产时效,保护了油气层和环境。在井下作业过程中起到了井控防喷安全作用,降低了井控安全风险,保护了油气资源。     

井下作业管（杆）自动测长系统研制

起、下管杆作业是修井作业的主要工艺之一,在下管杆作业前必须对管杆进行测量,以满足设计要求。传统的管杆测长主要是靠人工用米尺来完成,而这种测量方法容易发生测量数据不准,测长和计算耗时费力等现象。针对这种情况,研制开发了井下作业管杆自动测长系统。该系统采用安装在井口护板内的位移传感器传递测长启动信号,钢丝绳上的测长传感器进行测长,满足了井下采油作业测长的工艺要求,降低了操作者的劳动强度,提高了工作效率。     

环空间歇气侵时压井套压变化规律的研究

基于钻井作业的不稳定性会导致不连续的气侵,为了提高压井套压的安全控制,以工程师法为代表,运用二段气柱推导间歇气侵模型。建立了二段气柱时常规压井的套压计算模型。模拟了压井过程中井口套压的变化情况。结果表明,随环空气液的交替排出,套压会呈现阶梯式的增减;得到了压井准备阶段和压井时的井控理论以及套压波动缘由的判别方法,对现场的压井工作有一定的指导意义。     

不压井作业技术在庆深气田高压气井中的应用

摘 要： 常规气井压井作业,压井液污染堵塞地层,气井产能损失大。不压井作业技术是通过使用油管堵塞工具对井下管柱进行内封堵,在确保管柱封堵有效的前提下,利用防喷器组来控制油套环形空间的压力,然后依靠不压井作业机的液压举升系统和卡瓦系统,进行带压起下管柱等井下作业。由于不使用压井液,不会对地层造成污染。本文介绍了不压井作业设备的结构、工作原理、基本作业程序,并以庆深气田徐深1-1井为例,分析了高压气井不压井作业的施工要点和关键技术,提出了相应对策。本次作业使该井增产效果显著,对同类高压气井增产具有一定的借鉴意义。     

不压井作业技术在庆深气田高压气井中的应用——以徐深1-1井为例

常规气井压井作业,压井液污染堵塞地层,气井产能损失大。不压井作业技术是通过使用油管堵塞工具对井下管柱进行内封堵,在确保管柱封堵有效的前提下,利用防喷器组来控制油套环形空间的压力,然后依靠不压井作业机的液压举升系统和卡瓦系统,进行带压起下管柱等井下作业。由于不使用压井液,不会对地层造成污染。介绍了不压井作业设备的结构、工作原理、基本作业程序,并以庆深气田徐深1-1井为例,分析了高压气井不压井作业的施工要点和关键技术。提出了相应对策。本次作业使该井增产效果显著,对同类高压气井增产具有一定的借鉴意义。     

整体式Y型采气井口装置冲蚀规律及量化计算

 国内某油田在应用氮气欠平衡钻井技术以及钻油管技术过程中, 采用钻油管完井一体化井口装置。由于钻完井过程中气体流量大, 高速携岩气流容易造成完井井口装置的冲蚀磨损, 导致井口装置的承压能力下降, 造成井控风险增大, 极易诱发工程安全事故。本文结合冲蚀磨损仿真与缺陷量化计算, 定性、定量地探索整体式Y 型采油树井口携岩气体流动特性及缺陷深度随时间的变化关系, 计算得出不同采油树的安全生产时间, 为整体式Y 型采油树在高压高产气井的安全使用提供了理论依据。研究表明:同等工况条件下, 冲蚀深度随采气量的增大而增大, 随井口压力的增加而减小。     

开关型闸板防喷器密封胶芯性能试验研究

带压作业密封系统试验台利用液压动力系统输出水压代替油田油水井内部压力,模拟真实油田带压作业起升油管柱修井作业过程,确立开关型闸板防喷器密封胶芯性能试验步骤。利用带压作业密封系统试验台的控制系统进行全程自动化开关型闸板防喷器密封胶芯性能试验,测试油水井井压与密封副驱动力之间关系以及液压驱动力与开关型防喷器胶芯变形关系。     

深水钻井井控技术

该文在对国内外深水井控技术充分调研的基础上,针对南中国海深水钻井井控特点和难点,结合近年南海深水钻井设计和作业经验,详细分析了深水钻井井控存在的地层压力窗口窄、溢流监测困难、压井难度大和压井作业时间长、井控设备复杂、存在水合物风险等问题,研究提出了有针对性的解决方案,可为南海深水钻井井控作业提供参考。     

海上采油平台钻修井机井控设备动力可靠性分析

海上钻修井作业是一项风险较高的常规作业,其间井控工作涉及平台场地大小、设备设施、人员专业素质、应急响应等诸多因素,是保障平台钻修井作业期间安全和正常生产的关键措施。以某采油井口平台及其柴油发动机动力修井机系统为例,着重从主设备及其辅助/控制系统动力、采油平台和上游平台自动控制系统影响两方面分析井控系统在采油平台失电叠加钻修机二级井控条件下相关设备动力的可靠性,提出改进建议及设备动力可靠性分析方法的一般步骤。     

井控计算机模拟

在钻井过程中,一旦发现天然气流入井眼,就应即时将井内天然气循环出地面,以免造成井喷。本文介绍计算机模拟井控中涉及的各种因素。计算机输出包括输入的基本数据和模拟输出结果两部分。宽行打印机印出应控制的套管压力、环空气柱高度、井下任一深度所承受的压力、气顶深度和流动阻力等数据,并画图表示上述动态参数。输出结果可作井控施工参考,井控研究和培训钻井工程人员用。压井方法为常用的司钻法和工程师法。井控模拟程序包括大陆钻井和海洋钻井。     

曹妃甸油田浅层大位移井管柱作业极限分析与优化设计

在浅层大位移钻井中,井下管柱上产生高摩阻扭矩,管柱作业极限问题突出,急需开展大位移井管柱作业极限分析与优化设计的研究。基于管柱平衡微分方程,综合考虑接触力、摩阻力、管柱内外钻井液等因素影响,建立管柱摩阻扭矩计算模型;以井眼延伸长度为目标,考虑地面和井下各种约束因素的影响,建立管柱作业极限的预测模型。针对曹妃甸油田一口浅层大位移井,计算不同工况下管柱摩阻扭矩,预测管柱作业极限,并提出优化设计方案。结果表明,采用滑动钻进技术无法达到设计井深,采用旋转钻进技术可达到设计井深,但存在一定的风险。提升钻机性能后,采用旋转钻进技术可安全达到设计井深;优化井身结构后,采用滑动钻进技术并辅以减摩措施可达到设计井深。