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井下管柱熔融切割工具研制

石油机械 2024年第3期52卷 54-60页

作者：敬俊罗希锐祝效华谭宾李志林西南石油大学机电工程学院中国石油集团川庆钻探工程有限公司

现阶段井下管柱恶性遇卡处置效率低、处置时间长,甚至会诱发井眼附加伤害,成为制约井下作业效率及安全的主要因素。为此,研制出一种基于高温熔融的金属管柱快速切割解卡作业工具。将工具下放至目标深度后,利用锚定机构实现工具与被切割... 详细信息

现阶段井下管柱恶性遇卡处置效率低、处置时间长,甚至会诱发井眼附加伤害,成为制约井下作业效率及安全的主要因素。为此,研制出一种基于高温熔融的金属管柱快速切割解卡作业工具。将工具下放至目标深度后,利用锚定机构实现工具与被切割管柱的相对固定,采用电激发特制的高能铝热药柱;铝热药剂急速反应释放极量、超高温的等离子火焰;火焰由特殊设计的喷射机构引导喷射,沿径向高速喷出对管柱实施径向熔切。开展液态环境中ø127 mm加重钻杆熔切试验,验证工具井下作业的可行性。研究结果表明:锚定机构能顺利完成工具与被切割管柱的相对固定,药剂能被顺利激发,喷射机构能引导火焰高速喷射实施径向熔切。该工具可对不同厚度的管柱实施熔切作业,管柱熔切深度与装药量相关,10 kg装药量下,切割用时8 s,切割平均深度达21 mm。该工具及其技术可为井下遇卡管柱高效、安全解卡提供新的解决方案。

关键词：井下管柱遇卡熔融切割工具引流喷射铝热药剂控制系统

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井下管柱力学与控制方法若干研究进展

力学进展 2021年第3期51卷 620-647页

作者：高德利黄文君中国石油大学(北京)石油工程教育部重点实验室

关于井下管柱力学的研究迄今已有七十多年的历程,取得了许多重要的研究成果,并主要在油气井工程中获应用实效.然而,由于井眼约束和作业工况的复杂性,目前仍未能够全面而准确地揭示井下管柱在狭长井眼内的复杂力学行为,导致相关工程设计... 详细信息

关于井下管柱力学的研究迄今已有七十多年的历程,取得了许多重要的研究成果,并主要在油气井工程中获应用实效.然而,由于井眼约束和作业工况的复杂性,目前仍未能够全面而准确地揭示井下管柱在狭长井眼内的复杂力学行为,导致相关工程设计控制方法难以解决好实际遇到的许多复杂问题.本文回顾了井下管柱力学的整体发展脉络,重点讨论井下管柱的静力学变形控制方程,然后针对井下管柱力学中的几个重要科学问题,包括井下管柱屈曲、井下管柱摩阻磨损、井下管柱安全作业极限和底部钻具组合力学特性及其相应的设计控制方法等,分别简要介绍了相关研究进展、最新研究成果及存在的一些问题等,并在一定程度上进行了总结与展望,以期为井下管柱力学与控制方法的创新发展并促进油气井工程技术进步提供有益参考.

关键词：油气井工程钻井与完井井下管柱井下管柱力学井下控制工程

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井下管柱电控切割工具的研制与试验

石油机械 2020年第12期48卷 117-122页

作者：赵传伟张辉吴仲华裴学良陈锐中石化胜利石油工程有限公司钻井工艺研究院

修井作业中常规的切割技术已不能更好地满足现场作业需要。为此,研制了适用于电缆送入作业的井下管柱电控切割工具。介绍了该工具的结构及工作原理,对其控制系统、切割执行系统及锚定执行系统等关键模块进行了设计,并通过室内试验和现... 详细信息

修井作业中常规的切割技术已不能更好地满足现场作业需要。为此,研制了适用于电缆送入作业的井下管柱电控切割工具。介绍了该工具的结构及工作原理,对其控制系统、切割执行系统及锚定执行系统等关键模块进行了设计,并通过室内试验和现场试验验证了其工作的可靠性。试验结果表明:研制的电控切割工具适用于外径73.0~101.6 mm油套管切割,最大切割壁厚12.7 mm,耐温150℃,耐压140 MPa;可实现自动锚定、自动切割;工具切割动力参数设计合理,主轴电机具有良好的带载能力,锚定系统持续输出能力较强;井下管柱电控切割工具工作可靠,作业效率高,满足现场使用要求。该工具的研制可为修井作业井下管柱切割工具的设计与应用提供技术借鉴。

关键词：井下管柱切割工具控制软件通信单元锚定试验验证

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某气田井下管柱的失效原因分析及对策

装备环境工程 2023年第1期20卷 90-96页

作者：罗懿夏明磊中海油(天津)管道工程技术有限公司天津300452

目的分析某气田井下管柱失效的根本原因,并提出有效的解决措施,以减少同类事故的再次发生。方法采用宏观分析、拉伸性能、化学成分分析、金相分析、腐蚀产物分析、水质分析及结垢预测等方法,对可能造成某气田井下管柱腐蚀的原因进行... 详细信息

目的分析某气田井下管柱失效的根本原因,并提出有效的解决措施,以减少同类事故的再次发生。方法采用宏观分析、拉伸性能、化学成分分析、金相分析、腐蚀产物分析、水质分析及结垢预测等方法,对可能造成某气田井下管柱腐蚀的原因进行深入分析。结果失效件的拉伸性能、化学成分及金相显微组织均满足标准要求,排除因材质缺陷引起腐蚀。宏观分析表明,油管外螺纹与接箍内螺纹及镗孔处存在缝隙,且在缝隙处未预涂丝扣螺纹脂,因此在含有大量 Cl?的腐蚀性环境中发生了缝隙腐蚀。此外,由于该地层水易结垢,当 Ca CO3垢及砂样沉积在缝隙处时,再次构成缝隙腐蚀发生的条件,从而加速腐蚀的进行。结论在下管柱作业中,在接箍与油管旋合处有必要预涂螺纹脂,防止服役环境中的腐蚀介质在缝隙处造成缝隙腐蚀而减少井下管柱的服役寿命。

关键词：井下管柱碳钢缝隙腐蚀螺纹脂接箍解决措施

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井下管柱力学分析及优化设计

井下管柱力学分析及优化设计

作者：生丽敏西南石油学院

学位级别：硕士

本文在收集分析国内外有关井下油管柱力学分析、计算资料的基础上,开展了井下管柱力学分析及优化设计研究。以单一、复合光油管柱,单封隔器单一、复合管柱,双封隔器单一、复合管柱为重点,建立力学分析模型。针对油管柱—封隔器系统的活... 详细信息

本文在收集分析国内外有关井下油管柱力学分析、计算资料的基础上,开展了井下管柱力学分析及优化设计研究。以单一、复合光油管柱,单封隔器单一、复合管柱,双封隔器单一、复合管柱为重点,建立力学分析模型。针对油管柱—封隔器系统的活塞、螺弯、温度、鼓胀等四种基本效应进行分析,同时根据现场工艺特点进行了温度场和压力场的研究。计算在不同温度、压力工况下管柱不同节点的应力、位移和温度的时间响应历程。本文研究工作结合哈萨克斯坦扎那若尔油田的生产实际需要,也是海外协助项目“扎那若尔油气田井下管柱优化设计研究”和国内合作项目“酸压、注水等工艺管柱力学分析和优化设计研究”的主要研究工作部分。本次研究旨在形成一整套符合现场应用需求的油管柱—封隔器系统力学分析理论及安全强度计算、校核和评价体系。为保证油管柱—封隔器系统的井下工作性能,优化结构设计,提高井下作业成功率提供理论依据和方法。本文结合生产实际主要开展了以下几方面的研究工作: 1.收集、调研和分析国内外管柱力学研究的文献和资料,结合国内外油田生产需要提出具体研究方案;2.以著名学者Lubinski、Woods、Hammerlindle等人的管柱力学分析经典理论为基础,建立复杂管柱力学分析模型;3.根据高温高压深井的复杂井况,结合管柱施工工艺,应用热传导理论,建立温度场计算模型;建立压力场计算模型,运用流体力学解决油水井管柱液体摩阻问题;4.目前油管柱—封隔器系统在完井防腐油管规格选取方面,尚未见成熟标准做法。本文结合哈萨克斯坦扎那若尔油田含HS、CO腐蚀较高的实际情况,按油管柱强度理论计算了油管柱的安全性指标,为完井后生产措旖管柱设计计算提供理论依据。 5.依据扎那若尔油田油井的井深、温度、压力、腐蚀介质含量等因素,通过计算分析,优选出适合该油田的油管型号、油管尺寸;6.调研目前扎那若尔油田使用的压裂、酸化、注水、采油、气举等工艺管柱,并分析存在问题,利用管柱力学分析研究方法和成果,优选设计出适合扎那若尔油田使用的生产、作业管柱;本文通过对井下油管柱—封隔器系统力学强度计算理论的研究,找到了油田常用管柱在压裂、酸化、注水等工艺要求下的应力、变形计算方法。首次实现将油管柱-封隔器作为一个系统,针对油田特殊要求,从完井油管选型、设计开始,对其强度和安全性能以及油井投产后便于措施改造的油管柱的力学分析和优化措施改造工艺方案等几个方面,进行了系统分析和计算。开展了温度场和压力场计算分析研究,实现计算任意段复合管柱、任意种液体介质、任意点温度和压力值,以适应温度和压力随

关键词：井下管柱封隔器力学分析优化设计

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应急放喷工况井下管柱冲蚀行为研究

特种油气藏 2020年第1期27卷 169-174页

作者：樊艳芳李少安曾德智刘冰张恩搏中国石化西北油田分公司新疆乌鲁木齐830011 油气藏地质及开发工程国家重点实验室四川成都610500 西南石油大学四川成都610500

钻遇高产气层时,气体大量侵入井内,应急放喷施工造成井下管柱面临严重冲蚀。为分析大放喷量、高携砂率工况下井下管柱的冲蚀情况,开展了应急放喷工况井下管柱冲蚀行为研究。应用有限元法,利用ANSYS-Fluent数值模拟软件,针对钻杆水眼和钻... 详细信息

钻遇高产气层时,气体大量侵入井内,应急放喷施工造成井下管柱面临严重冲蚀。为分析大放喷量、高携砂率工况下井下管柱的冲蚀情况,开展了应急放喷工况井下管柱冲蚀行为研究。应用有限元法,利用ANSYS-Fluent数值模拟软件,针对钻杆水眼和钻杆-套管环空内的流场特性、颗粒轨迹和冲蚀行为开展了模拟分析,得到了日放喷量和日出砂量对冲蚀的影响规律。结果表明:当通过钻杆水眼放喷时,冲蚀薄弱点位于钻杆接头内壁缩径面;当通过环空放喷时,冲蚀薄弱点位于钻杆接头外壁迎风坡;从环空放喷时的冲蚀程度比从钻杆水眼放喷时更为严重。基于研究结果,建议通过钻杆水眼进行放喷,在放喷初期采用小排量放喷,待井筒内泥浆、岩屑和砂粒几乎放喷完后再增大放喷量,可有效降低管柱冲蚀。该研究成果为高压高产气井应急放喷施工方案的制订提供了依据。

关键词：冲蚀应急放喷高产气层井下管柱计算流体动力学

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连续气举采油井下管柱的设计及应用

石油钻采工艺 1989年第2期11卷 105-110页

作者：陈华江中原石油勘探局采油工艺研究所

本文介绍了连续气举采油井下管柱设计计算方法的内容和步骤,通过中原油田的应用,效果明显这种方法比较简便,它是气举井设计最根本和最普遍的一种方法,可供气举设计工作者参考?2一262 井应用本文所列方法进行气举后.日产油由气举前的89桶... 详细信息

本文介绍了连续气举采油井下管柱设计计算方法的内容和步骤,通过中原油田的应用,效果明显这种方法比较简便,它是气举井设计最根本和最普遍的一种方法,可供气举设计工作者参考?2一262 井应用本文所列方法进行气举后.日产油由气举前的89桶(14立方术)提高到178桶(28.3立方米).

关键词：气举采油井下管柱

大庆油田高温深井试气井下管柱力学分析及应用

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大庆石油地质与开发 2007年第6期26卷 102-106页

作者：王祖文林玉玺窦益华中国石油大学石油与天然气工程学院北京102249 大庆油田有限责任公司试油试采分公司黑龙江大庆163500

针对大庆油田深井高温、高压裂压力及测试、压裂管柱的特点,在轴向屈曲分析的基础上,综合考虑井况、井身结构、管柱组合、施工顺序,以及考虑库仑摩擦力,考虑井口和封隔器的约束及其对轴向变形、轴向力的影响,给出了试气井下管柱载荷、... 详细信息

针对大庆油田深井高温、高压裂压力及测试、压裂管柱的特点,在轴向屈曲分析的基础上,综合考虑井况、井身结构、管柱组合、施工顺序,以及考虑库仑摩擦力,考虑井口和封隔器的约束及其对轴向变形、轴向力的影响,给出了试气井下管柱载荷、变形、应力计算方法与公式,编制了井下管柱力学分析软件。据此,可以分析各试气工序下管柱的屈曲状态、载荷、变形、应力及强度安全性,并指导管柱组合和施工参数选择。

关键词：大庆油田试气井下管柱力学分析应用

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井下管柱缓冲安全处理器

石油机械 2008年第9期36卷 216-217页

作者：王登庆陈刚魏芳中国石油大学(华东)石油工程学院胜利油田分公司采油工艺研究院

针对目前油田管柱使用的安全接头在下入过程中会发生严重碰撞,而导致安全销钉提前剪断,造成管柱下入失败,以及在生产过程中砂埋管柱后期处理比较困难,从而延长作业周期和增加作业成本的问题,设计开发了井下管柱缓冲安全处理器。该处理... 详细信息

针对目前油田管柱使用的安全接头在下入过程中会发生严重碰撞,而导致安全销钉提前剪断,造成管柱下入失败,以及在生产过程中砂埋管柱后期处理比较困难,从而延长作业周期和增加作业成本的问题,设计开发了井下管柱缓冲安全处理器。该处理器主要由上接头、下接头、安全销钉和缓冲装置等组成。现场试验及应用情况表明,该处理器结构合理、拆装方便、性能可靠,具有较强的抗撞及防震颤能力,管柱1次下入成功率100%。它可广泛应用于防砂等各种复杂的井下作业,具有很好的社会效益和经济效益。

关键词：井下管柱缓冲装置处理器