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新型深水大直径水力割刀设计及作业参数优化研究

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新型深水大直径水力割刀设计及作业参数优化研究

作者：张伏娟西南石油大学

学位级别：硕士

深水弃井作业中普遍采用水力割刀切割回收20"×30"(36")套管。理论方面,目前还没有关于弃井水力割刀切割更深入的理论研究;结构方面,目前应用中的水力割刀切割扭矩大,振动强烈,刀片磨损严重;同时,弃井切割作业时,无法直接判断套管是否... 详细信息

深水弃井作业中普遍采用水力割刀切割回收20"×30"(36")套管。理论方面,目前还没有关于弃井水力割刀切割更深入的理论研究;结构方面,目前应用中的水力割刀切割扭矩大,振动强烈,刀片磨损严重;同时,弃井切割作业时,无法直接判断套管是否完全被割断;且切割中易产生椭圆形切割,导致出现套管一边割断而另一边尚未被割断的情况。这些问题都严重影响了切割作业的安全与效率。本文首先对切割机理进行了研究,并依据当前水力割刀的现场弃井资料,结合经典的切削力和磨削力经验公式,建立了深水大直径水力割刀的切割数学模型表达式,运用多元回归方法和MATLAB软件确定了深水大直径水力割刀切割数学模型,为找出切削力与水力割刀结构、作业参数的关系,指导水力割刀的设计和作业提供了理论依据。然后,结合深水弃井作业技术要求,制定了新型深水大直径水力割刀设计方案,进而完成水力割刀的结构特点与工作原理分析。针对割刀体、销轴、刀片、上活塞、阀杆与喷嘴等关键构件进行了理论计算与有限元分析,此外,还对刀片进行刚度校核;并分析了刀片孔与销轴间隙对割刀振动的影响。从水力学方面分别对螺杆钻具压耗、水力割刀总压耗、地面管汇压耗与钻柱内压耗进行了计算,从而得到切割系统总压耗,并保证水力割刀在平台上顺利实现切割作业。最后,以转速与进给量为设计变量,切割效率为目标函数,建立了作业参数优化数学模型,通过粒子群优化算法得到转速与进给量的最优值;基于螺杆钻具正常工作的要求与切割所需切削力的要求,对钻井液排量与节流嘴直径关系进行了匹配优选。通过本次研究与设计,完善了水力割刀弃井作业的理论研究,完成了新型深水大直径水力割刀的设计。研究表明,所建立的深水大直径水力割刀切割数学模型能够适用于工程实际,所设计的新型深水大直径水力割刀满足预定的设计要求。

关键词：深水弃井作业水力割刀切割机理切割数学模型作业参数优化

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水力割刀切割落鱼探讨

化工管理 2020年第11期 144-145页

作者：陈昭万中海油田服务有限公司油田生产事业部广东湛江524057

2015年9月,南海西部油田A井打捞作业顺利分段切割捞出井下落鱼,并下入新的防砂管柱恢复生产,日产油40m3/d。至此,该井大修作业圆满完成。此次作业过程中,在不同切割参数下使用水力割刀进行多次切割,失败与成功并存,现场作业人员积累了... 详细信息

2015年9月,南海西部油田A井打捞作业顺利分段切割捞出井下落鱼,并下入新的防砂管柱恢复生产,日产油40m3/d。至此,该井大修作业圆满完成。此次作业过程中,在不同切割参数下使用水力割刀进行多次切割,失败与成功并存,现场作业人员积累了丰富的切割经验,进一步摸清了水力割刀的使用参数,为后期类似作业奠定了扎实的技术基础。文章就本次作业过程中的较为关键的切割井下管柱步骤进行总结分析,为日后切割打捞作业如何选用和使用水力割刀提供参考。

关键词：水力割刀切割参数

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水力割刀在岩心钻探烧钻事故处理中的应用

钻探工程 2022年第3期49卷 118-122页

作者：段晓皮建伟顾科伟杨可中国地质调查局西安矿产资源调查中心陕西西安710000

宁强县中坝外围预查区岩心钻探ZK1102钻孔地层裂隙发育,钻孔漏失严重。由于送浆时间不足,冲洗液未到达孔底即开始钻进,导致钻孔发生严重烧钻事故。烧钻事故发生后,通过尝试传统起拔、旋转等方法均无效后,结合便携式全液压钻机装备特点... 详细信息

宁强县中坝外围预查区岩心钻探ZK1102钻孔地层裂隙发育,钻孔漏失严重。由于送浆时间不足,冲洗液未到达孔底即开始钻进,导致钻孔发生严重烧钻事故。烧钻事故发生后,通过尝试传统起拔、旋转等方法均无效后,结合便携式全液压钻机装备特点和地层条件现状,在能够确保找矿成果和事故处理的安全性、经济性以及可靠性的前提下,进行科学分析研判,甄选出了最佳事故处理方案,即利用BTW钻杆连接水力割刀切割事故段钻具,而后下入NTW钻具连接磨铣钻头研磨剩余钻具钻头,高效、经济、稳妥地解决了烧钻事故。在水力割刀实际应用中,分析总结了在不同操作顺序和切割参数下切割失败的原因,为施工人员积累了丰富的经验,为烧钻事故顺利处理打下了坚实的技术基础。本文对利用水力割刀处理岩心钻探烧钻事故进行了积极探索,为其他地区使用水力割刀处理类似复杂钻孔事故提供了参考。

关键词：水力割刀便携式全液压钻机烧钻事故事故处理研磨

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机械水力割刀套管切割技术在煤矿区域治理中的应用

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煤炭与化工 2022年第9期45卷 55-57页

作者：赵云良中国煤炭地质总局第二水文地质队河北邢台054000

机械水力割刀套管切割技术应用到煤矿区域治理工程中,将套管分级割管、拔管,可以使一个主孔重复多次利用,并在工程竣工后可以对孔内管材进行回收利用。本文以以往区域治理工程施工为例,将理论与实践相结合加以量化分析。结果表明,机械... 详细信息

机械水力割刀套管切割技术应用到煤矿区域治理工程中,将套管分级割管、拔管,可以使一个主孔重复多次利用,并在工程竣工后可以对孔内管材进行回收利用。本文以以往区域治理工程施工为例,将理论与实践相结合加以量化分析。结果表明,机械水力割刀套管切割技术应用到区域治理工程中具有安全性强、易于操作等优点。

关键词：区域治理工程水力割刀割管拔管

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高效切割一体多刀水力割刀研究

石油化工应用 2021年第3期40卷 32-36页

作者：王明杰魏爱拴陈永锋郝宙正左凯严孟凯中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司天津300452

海上油田修井作业时需要使用水力割刀对防砂管柱进行多次切割打捞作业。切割作业时常规水力割刀只能切割一次,需要多次起下管柱更换割刀,作业效率低。针对此问题,分析了传统水力割刀结构、工作原理以及提高割刀切割能力方法,采用增加割... 详细信息

海上油田修井作业时需要使用水力割刀对防砂管柱进行多次切割打捞作业。切割作业时常规水力割刀只能切割一次,需要多次起下管柱更换割刀,作业效率低。针对此问题,分析了传统水力割刀结构、工作原理以及提高割刀切割能力方法,采用增加割刀数量方法,研制了一种一体多刀水力割刀,并对其结构和工作原理进行了介绍。结合割刀换向原理,建立了换向机构几何模型,分析计算其节流压力符合作业要求。试验井测试结果表明:一体多刀水力割刀可根据泥浆循环流量,选择性张开割刀,割刀张开所需流量稳定,割刀张开顺序有序;单趟钻可至少切割防砂管柱三次,降低了切割防砂管柱时起下钻次数,提高了切割效率。研究结果可为水力割刀研究提供新的设计思路。

关键词：水力割刀一体多刀切割效率选择性张开设计思路

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浅谈机械水力割刀套管切割技术

中国石油和化工标准与质量 2013年第18期33卷 67-67页

作者：季鹏李亚方马魁魁李宝生刘荣中国石油集团海洋工程有限公司天津分公司天津300451

永久弃井作业是指海上油水井失去使用价值,需要割弃原井口装置,恢复海面原貌的作业。套管切割是弃井作业中的最后一道工序。对于永久弃井作业,其中最关键的环节就是切割套管。由于海洋平台作业日费高昂,所以使用合适的弃井工具,采用合... 详细信息

永久弃井作业是指海上油水井失去使用价值,需要割弃原井口装置,恢复海面原貌的作业。套管切割是弃井作业中的最后一道工序。对于永久弃井作业,其中最关键的环节就是切割套管。由于海洋平台作业日费高昂,所以使用合适的弃井工具,采用合理的切割参数,能够快速高效地回收各层套管,从而达到降本增效的目的。目前,浅海平台弃井作业中,机械水力切割因其经济、快速、安全而被普遍采纳。本文主要介绍机械水力割刀快速切割的使用方法、切割成功的判断。

关键词：永久弃井套管切割水力割刀

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小尺寸油管水力内割刀设计及应用

中国石油和化工标准与质量 2021年第1期41卷 111-113页

作者：华泽君陈峰王伟军中海油田服务股份有限公司天津300459

目前针对海上的修井作业中,用于实施管柱切割作业的水力内割刀工具仅适用于4"到7"规格的管柱,对于更小尺寸管柱的切割暂还没有相应的修井工具。通过对现有水力内割刀工具进行参数调整和设计优化,研制了适用于切割2-7/8"油管的小尺寸水... 详细信息

目前针对海上的修井作业中,用于实施管柱切割作业的水力内割刀工具仅适用于4"到7"规格的管柱,对于更小尺寸管柱的切割暂还没有相应的修井工具。通过对现有水力内割刀工具进行参数调整和设计优化,研制了适用于切割2-7/8"油管的小尺寸水力内割刀,通过设计轴向定位组件、旋转密封组件、切削进给组件以及优化刀片选材和结构,提高了切割小尺寸油管的可靠性、稳定性和作业效率,降低了施工风险和成本。

关键词：水力割刀小尺寸切割大修

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单层套管专用高效切割工具研究与应用

中国石油和化工标准与质量 2024年第4期44卷 138-140页

作者：刘晓军李康康靳楠王月中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司天津300452

海洋石油弃井作业时普遍使用常规水力式内割刀切割回收套管,切割作业过程中扭矩、泵压等关键参数变化不明显,套管被切断时没有判断依据,导致作业时效缓慢、外层套管同时被破坏等问题;此外,作业过程中工具振动强烈,刀片易损坏。针对以上... 详细信息

海洋石油弃井作业时普遍使用常规水力式内割刀切割回收套管,切割作业过程中扭矩、泵压等关键参数变化不明显,套管被切断时没有判断依据,导致作业时效缓慢、外层套管同时被破坏等问题;此外,作业过程中工具振动强烈,刀片易损坏。针对以上问题,本文设计了一种水力式单层套管切割工具,并对其结构与原理进行了介绍,从理论与现场试验两个层面研究分析,结果表明:特殊的压力指示器结构设计,套管被切断后压降显示至少2MPa,可第一时间作为切割成功依据;特殊的刀片设计,具有高攻击性、持续高效磨铣等特点,限制了最大切割半径,不损伤外部套管,对于20"套管的切割时间缩短至0.5 h,比常规水力割刀切割时间降低50%以上,提高了切割效率。

关键词：水力割刀单层套管压降显示高效切割

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地质钻探孔内事故处理技术成果介绍

中国科技成果 2018年第18期19卷 42-44页

作者：马汉臣冯起赠王年友宋志彬和国磊许本冲朱芝同杜垚森中国地质科学院勘探技术研究所河北廊坊065000

本文主要介绍地质钻探孔内事故处理技术新成果，讲解了几种具有代表性的事故处理工具。

关键词：地质钻探孔内事故可退式捞矛可退式倒扣捞矛水力割刀震击器