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天然气钻井井控技术的发展

石油钻采工艺 2010年第5期32卷 56-60页

作者：吴志均陈刚郎淑敏龙滨王勇李伟西南石油大学四川成都610500 中国石油勘探开发研究院廊坊分院河北廊坊065007 华北油田公司河北任丘062552

国内天然气藏钻井井控技术、装备和规范在20世纪90年代发展到较为完善的水平,主要体现在四川盆地天然气主产区近20年没有发生恶性井喷事故。随着高压高产气藏的勘探开发,水平井和负压钻井等技术的推广应用,现有的井控技术已不能完全适... 详细信息

国内天然气藏钻井井控技术、装备和规范在20世纪90年代发展到较为完善的水平,主要体现在四川盆地天然气主产区近20年没有发生恶性井喷事故。随着高压高产气藏的勘探开发,水平井和负压钻井等技术的推广应用,现有的井控技术已不能完全适应新形势要求,面临着诸多方面的挑战。为此,从4个方面提出了井控技术今后创新和发展的方向:一是完善井控理论和计算模型,开发先进实用的井筒剖面压力计算软件;二是提高井控装备配套水平,增强设备可靠性;三是研制井筒液面自动测定等仪器,做到及时发现溢流;四是完善闭路压力循环系统装置的研制,提高钻井的压力控制水平。这样,井控技术发展的目标就可以从预防井喷发展到保护油气层、预防资源破坏、预防环境污染和快速低成本地钻井。

关键词：天然气钻井井控技术井喷溢流井控设备压井工艺

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四川梓潼区块页岩气井井控技术研究

四川梓潼区块页岩气井井控技术研究

作者：涂文东北石油大学

学位级别：硕士

页岩气是一种清洁、高效的能源资源,页岩气藏属于致密的非常规气藏。国外在页岩气钻采上取得了较好成绩。我国的页岩气资源丰富,开发利用页岩气资源具有广阔的前景。目前在四川地区已经进行了页岩气勘探,在开采过程中,由于存在高压气藏... 详细信息

页岩气是一种清洁、高效的能源资源,页岩气藏属于致密的非常规气藏。国外在页岩气钻采上取得了较好成绩。我国的页岩气资源丰富,开发利用页岩气资源具有广阔的前景。目前在四川地区已经进行了页岩气勘探,在开采过程中,由于存在高压气藏,井控技术属于核心技术,显得尤为重要。要做好井控工作,首要任务即是通过各种方法平衡井底压力,本文将对影响井底平衡的各种因素进行论述,包括井底压力、循环压耗、气体上窜速度等,找出各种工况下相应的重要参数,控制好这些因素才能做好一次井控,保证井下压力平衡,维持井下正常生产。以此为基础讨论在气侵过程中,各种压力参数的特殊变化情况,特别是井底压力的变化。然后再对不同的压井方法进行论述,分析各种常规、非常规压井方法的适用性,比较确定适合梓潼区块的压井方法,重新使井底恢复到压力平衡状态。此外,考虑到梓潼区块可能出现喷漏同时出现的情况,本文还将讨论确认漏点位置的方法,并进行防漏堵漏,为防喷工作做好前期工作。最后根据在梓潼区块实施的实际案例,说明该地区的井下复杂性,选择使用适合的井控装备,以及当发生漏喷同时存在时所采取的实际措施,最终将复杂情况解除,使井恢复正常生产。总结出比较适合该区块的井控方案,为该区块后续的施工作业提供参考依据。

关键词：井控技术气侵井控设备压井方法

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平行闸板阀闸板喷焊工艺探索

石油机械 1996年第A1期24卷 16-17,115页

作者：张书成华北石油管理局第二机械厂

为提高地闸板阀闸板的喷焊质量，对闸板的喷焊工艺进行了探索，并作了如下具体改进：闸板机加工成形后，预热400－450℃，保温1－2h，使工件呈深蓝色；表面磨光，刷净，预喷粉以防氧化；单面加温喷粉至要求尺寸，重熔；调面后清理表面... 详细信息

为提高地闸板阀闸板的喷焊质量，对闸板的喷焊工艺进行了探索，并作了如下具体改进：闸板机加工成形后，预热400－450℃，保温1－2h，使工件呈深蓝色；表面磨光，刷净，预喷粉以防氧化；单面加温喷粉至要求尺寸，重熔；调面后清理表面，加温喷粉至要求尺寸，重熔；检查喷焊层，若有缺陷，入炉预热500－550℃，清理表面后再用一步法补焊。闸板喷焊后磨削时，应保证两面喷焊层厚工基本一致。改进喷焊工艺后生产的平行闸板阀，通过了省级质量检测和局级鉴定，为平行闸板阀的批量生产打下了基础，并开发了系列产品。

关键词：井控设备平板闸阀喷焊工艺钻井

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HALDA-1井井控技术

石油钻采工艺 2000年第5期22卷 34-36页

作者：邢文剑中原石油勘探局钻井二公司河南濮阳457001

HAL DA- 1井是中原油田 5 0 0 1钻井队在孟加拉国承包英国凯恩 (Cairn Energy PL C)公司的 1口深层高压天然气定向井。完钻井深 45 19.7m,最高钻井液密度 2 .2 g/cm3,在 30 0～ 15 0 0 m井段含有丰富的浅层气。文中从设备、工艺、浅层... 详细信息

HAL DA- 1井是中原油田 5 0 0 1钻井队在孟加拉国承包英国凯恩 (Cairn Energy PL C)公司的 1口深层高压天然气定向井。完钻井深 45 19.7m,最高钻井液密度 2 .2 g/cm3,在 30 0～ 15 0 0 m井段含有丰富的浅层气。文中从设备、工艺、浅层气钻井、顶部驱动钻井等几方面介绍了 HAL DA- 1井在井控施工中的做法。

关键词：井控设备压井工艺浅层气钻井天然气气井

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钻杆新型带压开孔装置关键技术研究

钻杆新型带压开孔装置关键技术研究

作者：蔚海文西南石油大学

学位级别：硕士

油气井在钻井过程中,为了防止井涌、井喷等钻井事故的发生,实现安全高效的勘探开发作业,可靠的井控设备是十分重要的。井控设备是实施油气井压力控制技术的一整套专用设备、仪表仪器及工具。井控设备作为及时发现和控制溢流,防止井喷,... 详细信息

油气井在钻井过程中,为了防止井涌、井喷等钻井事故的发生,实现安全高效的勘探开发作业,可靠的井控设备是十分重要的。井控设备是实施油气井压力控制技术的一整套专用设备、仪表仪器及工具。井控设备作为及时发现和控制溢流,防止井喷,避免油气资源浪费,保护设备及人身安全的关键设备,对整个钻井工程的安全保障起着非常重要的作用。油气井在钻井作业中常因各种因素的变化,比如遇到高压油气时,使油气井的井底压力平衡遭到破坏就可能造成井涌或井喷,即使井口防喷器关闭控制住了井口,但此时若遇到特殊情况,如遇到旋塞阀等工具不能正常打开的情况,就会造成因为没有压井通道而使事故复杂化。针对上述井控设备在控制溢流时可能发生的失效问题,提出了钻杆带压开孔、压井新方案,此装置能够快速地对钻杆进行带压侧开孔作业。开孔装置上还配套有压井放喷功能,从而在钻杆开孔后建立新的钻井液循环通道,重新恢复对地层压力的控制,使井喷事故得到及时的控制。然而,国内外对于钻杆带压开孔技术的研究较少,而对于流体输送管道不停输带压开孔技术的发展已相当成熟了。本文针对上述油气井在发生井涌或井喷事故时出现的情况,在详细调研和分析国内外带压开孔技术及配套工具的基础上,对现有的带压开孔装置存在工作压力不高、密封不严、驱动机械结构复杂、开孔过程不够稳定等缺点进行了改进,设计了一种在钻杆内流体压力为70MPa的情况下,建立一个密封腔体,对钻杆进行侧开孔的带压开孔装置,它能对开孔后的钻杆进行有效密封,防止高压流体产生泄漏,该新型带压开孔装置还配套有压井放喷功能,从而在钻杆开孔后建立新的钻井液循环通道,重新恢复对地层压力的控制,具体开展了以下几方面的研究工作：(1)带压开孔技术相关资料收集、整理及研究。对收集的资料进行整理及研究,分析了国内外带压开孔技术的发展现状,深入研究了现有带压开孔装置存在的缺点。(2)带压开孔装置结构特点及工作机理研究。深入分析了几种典型带压开孔装置的结构特点及工作原理,借鉴其研究思路和方法,结合现场实际工作情况,确定了钻杆带压开孔装置结构设计的原则及方法。(3)钻杆带压开孔装置整体结构设计。提出了两种钻杆带压开孔装置结构设计方案,并对其进行了优选,介绍了钻杆带压开孔、压井总体实现过程。(4)钻杆开孔后压井过程流体模型的流场特性研究。基于两种结构设计方案,建立钻杆开孔后压井过程的流体域模型,对装置内的流体特性进行数值模拟,通过对比计算结果,进一步证明优选设计方案的合理性。在优选的结构设计方案基础上,重点研究了钻杆开孔大小对孔口处最大流速的影响规律。(5)主要零部件力学性能分析。钻杆开孔后的剩余强度研究,检验钻杆的剩余强度是否满足要求,并以内加厚形式的钻杆为研究对象,得出了开孔直径大小对钻杆剩余强度影响的规律曲线;对钻杆带压开孔装置的关键零部件进行了有限元结构仿真计算,确保零部件具有足够的强度和稳定性。(6)钻杆带压开孔装置密封系统研究。对固定丝杆轴密封凹槽处安装的O形密封圈进行静密封分析;提出了切削刀具处的动密封设计方案,并对往复刀杆轴处使用的J形滑环组合密封件进行动密封分析。分别验证两者的密封可靠性。(7)样机台架实验。依托钻杆带压开孔装置样机实验台架,制定样机台架实验方案,依据实验方案进行样机的室内试验,检验结构设计的可行性。

关键词：井控设备钻杆带压开孔方案设计有限元分析密封实验

川东北140 MPa超高压井控装备检测系统研制与应用

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石油钻探技术 2011年第4期39卷 115-118页

作者：李卫刚刘建华贾建贞中国石化中原石油勘探局钻井管具工程处河南清丰457331 中国石化石油工程技术研究院北京100101

川东北地区具有地层压力高、含硫高、地层复杂等特点,需要使用高压井控设备,但该地区不但没有相应压力等级的检测装置,而且不能进行气体密封检测,存在安全隐患,为此研制了140 MPa超高压井控装备检测系统。在介绍该检测系统的组成、工作... 详细信息

川东北地区具有地层压力高、含硫高、地层复杂等特点,需要使用高压井控设备,但该地区不但没有相应压力等级的检测装置,而且不能进行气体密封检测,存在安全隐患,为此研制了140 MPa超高压井控装备检测系统。在介绍该检测系统的组成、工作原理、技术参数的基础上,重点分析了测试软件、气体密封、液体密封等关键技术,并对气体密封试压部分的设计参数进行了核算,结果表明,气体密封试压部分的设计参数合理、准确。现场应用表明,该检测系统能够检测140 MPa压力范围内的井控设备,检测结果准确可靠,操作简便,工作效率高,现场适用性强,能够满足川东北地区井控装备检测压力等级高、工作量大的要求。

关键词：井控设备检测机械密封气体密封压力试验川东北地区

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自动化关井控制系统研究

自动化关井控制系统研究

作者：周新志西南石油大学

学位级别：硕士

近年来,随着钻井工艺的发展,现场井控装备配套日益复杂,现有井控装备和以此为依托的关井操作模式在生产实践中暴露出一些问题。特别是在发生溢流等紧急情况下关井时,不但需要多名操作人员协同配合完成动作,还需要各操作环节之间依次传... 详细信息

近年来,随着钻井工艺的发展,现场井控装备配套日益复杂,现有井控装备和以此为依托的关井操作模式在生产实践中暴露出一些问题。特别是在发生溢流等紧急情况下关井时,不但需要多名操作人员协同配合完成动作,还需要各操作环节之间依次传递手势信息对操作情况进行逐一确认。这一操作模式流程复杂,配合繁琐,其中任何一个环节出现差错都有可能导致最佳关井时机的延误,给井控安全带来潜在隐患和风险。因此,为提高井控装备的自动化程度,将目前的井控装备分散控制模式改进为集中控制,本文研制了井控设备无线远程集中控制系统,并在此基础上提出了自动化关井流程。主要研究工作如下： (1)通过对现有井控装备及其控制系统的调研,制定出井控设备无线远程集中控制系统的控制方案：将防喷器组和节流管汇控制系统从液压、电控、操作界面三方面进行整合设计。 (2)完成井控设备无线远程集中控制系统的硬件设计。以FKQ1280-12控制系统为基础,完成液动节流阀自动控制回路、电磁换向气阀控制回路、测压回路设计与改造,最后完成液压系统原理图;以NI的9073PAC控制器为主控制器,根据控制对象、控制器特点完成电气控制系统硬件电路设计。 (3)建立液动节流阀自动控制系统的数学模型,得出系统的开环传递函数,通过系统开环Bode图得出：系统是稳定的。在AMESim环境下,根据PID控制和基于遗传算法的PID参数优化原理,建立节流阀自动控制系统的仿真模型,对控制系统进行仿真分析,仿真结果表明：遗传-PID控制策略达到了现场对节流阀开关快、准、稳的要求。 (4)在labVIEW环境下,完成集中控制系统上位机、下位机,以及操作界面的软件设计,上位机是有线触摸屏和无线遥控触摸屏,下位机是PAC控制器;有线触摸屏通过RS-422串行总线与下位机通信,无线遥控台采用无线以太网与下位机通信。 (5)在油田现场条件下完成井控设备无线远程集中控制系统硬件线路连接,软件程序加载,现场功能验证试验,试验结果表明：该控制方案是可行的,控制系统各功能均能按设计要求实现。探索性的以井控设备无线远程集中控制系统为操作平台,提出针对不同钻井工况在司钻控制台人机界面上实现自动化关井的控制流程。本文研制的井控设备无线远程集中控制系统能够实现防喷器组及节流管汇平板阀和节流阀的集中控制,且系统操作简便,易于现场技术人员控制,对提高现行井控安全程度具有重大意义,也为下一步完全实现井口全自动、智能化控制打下了坚实的基础。

关键词：自动化关井井控设备遗传-PID PAC AMESim